Trang Chủ-Các chương trình-Nguyên lý đọc và ghi đĩa cứng. Ổ đĩa quang và từ tính

Nguyên lý đọc và ghi đĩa cứng. Ổ đĩa quang và từ tính

Ổ đĩa cứng (HDD) \ HDD (Hard Disk Drive) \ ổ cứng (media) là một đối tượng vật chất có khả năng lưu trữ thông tin.

Kho thông tin có thể được phân loại theo các tiêu chí sau:

  • phương pháp lưu trữ thông tin: điện từ, quang học, quang từ;
  • loại vật mang thông tin: ổ trên đĩa mềm và đĩa từ cứng, đĩa quang và từ-quang, băng từ, phần tử bộ nhớ trạng thái rắn;
  • cách tổ chức truy cập thông tin - các ổ truy cập trực tiếp, tuần tự và theo khối;
  • loại thiết bị lưu trữ - nhúng (bên trong), bên ngoài, độc lập, di động (có thể đeo), v.v.


Một phần đáng kể các thiết bị lưu trữ thông tin hiện đang được sử dụng dựa trên phương tiện từ tính.

Thiết bị đĩa cứng

Winchester chứa một bộ đĩa, thường là đĩa kim loại, được phủ bằng vật liệu từ tính - đĩa từ (gamma ferit oxit, bari ferit, crom oxit ...) và liên kết với nhau bằng trục xoay (trục, trục).
Bản thân các đĩa (dày khoảng 2mm) được làm bằng nhôm, đồng thau, gốm sứ hoặc thủy tinh. (xem ảnh)

Cả hai bề mặt của đĩa đều được sử dụng để ghi. Đã sử dụng 4-9 tấm... Trục quay với tốc độ không đổi cao (3600-7200 vòng / phút.)
Việc quay các đĩa và chuyển động triệt để của các đầu được thực hiện bằng cách sử dụng 2 xe máy điện.
Dữ liệu được ghi hoặc đọc bằng cách sử dụng đầu đọc / ghi một cho mỗi bề mặt của đĩa. Số đầu bằng số bề mặt làm việc của tất cả các đĩa.

Thông tin được ghi trên đĩa ở những nơi được xác định nghiêm ngặt - đồng tâm track (bản nhạc) ... Các bản nhạc được chia thành lĩnh vực. Một sector chứa 512 byte thông tin.

Việc trao đổi dữ liệu giữa RAM và LMD được thực hiện tuần tự với một số nguyên (cụm). Cụm- chuỗi các ngành liên tiếp (1,2,3,4, ...)

Đặc biệt động cơ bằng cách sử dụng dấu ngoặc, đặt đầu đọc / ghi trên bản nhạc được chỉ định (di chuyển nó theo hướng tâm).
Khi quay đĩa, đầu được định vị trên khu vực mong muốn. Rõ ràng, tất cả các đầu chuyển động đồng thời và các đầu đọc thông tin di chuyển đồng thời và đọc thông tin từ cùng một bản nhạc thông tin khác nhau từ cùng một bản nhạc của các đĩa khác nhau.

Các bản nhạc của ổ cứng có cùng số sê-ri trên các ổ cứng khác nhau được gọi là hình trụ .
Các đầu đọc / ghi di chuyển dọc theo bề mặt của đĩa. Đầu càng gần bề mặt đĩa mà không chạm vào nó, mật độ ghi cho phép càng cao.

Thiết bị Winchester


Nguyên lý đọc và ghi thông tin từ tính

nguyên tắc ghi thông tin từ tính

Cơ sở vật lý của quá trình ghi và tái tạo thông tin trên các phương tiện từ trường đã được đặt trong công trình của các nhà vật lý M. Faraday (1791 - 1867) và D. K. Maxwell (1831 - 1879).

Trong phương tiện lưu trữ từ tính, ghi kỹ thuật số được thực hiện trên vật liệu nhạy từ tính. Những vật liệu này bao gồm một số loại ôxít sắt, niken, coban và các hợp chất, hợp kim của nó, cũng như chất dẻo từ và nguyên liệu từ tính với nhựa nhớt và cao su, vật liệu từ tính vi bột.

Lớp phủ từ tính dày vài micromet. Lớp phủ được áp dụng cho một chất nền không từ tính, phân biệt giữa chất dẻo cho băng từ và đĩa mềm, và hợp kim nhôm và vật liệu tổng hợp cho đĩa cứng. Lớp phủ từ tính của đĩa có cấu trúc miền, tức là bao gồm nhiều hạt từ hóa cực nhỏ.

Miền từ tính (từ tiếng Latin dominium - sở hữu) là một vùng hiển vi, được từ hóa đồng đều trong các mẫu sắt từ, ngăn cách với các vùng lân cận bởi các lớp chuyển tiếp mỏng (ranh giới miền).

Dưới tác dụng của từ trường ngoài, từ trường nội tại của các miền có hướng phù hợp với phương của đường sức từ. Sau khi ngừng hoạt động của trường bên ngoài, các vùng từ hóa còn lại được hình thành trên bề mặt của miền. Nhờ tính chất này, thông tin về tác dụng của từ trường được lưu trữ trên môi trường từ.

Khi ghi thông tin, một từ trường bên ngoài được tạo ra bằng cách sử dụng một đầu từ. Trong quá trình đọc thông tin của vùng từ hóa còn lại, nằm đối diện với đầu từ, sức điện động (EMF) được tạo ra trong nó trong quá trình đọc.

Sơ đồ ghi và đọc từ đĩa từ được đưa ra trong Hình 3.1. Sự thay đổi hướng của EMF trong một khoảng thời gian nhất định được xác định bằng một đơn vị nhị phân và sự vắng mặt của sự thay đổi này được xác định bằng không. Khoảng thời gian xác định được gọi là phần tử bit.

Bề mặt của môi trường từ tính được xem như một chuỗi các vị trí có dấu chấm, mỗi vị trí được liên kết với một bit thông tin. Do vị trí của các vị trí này không chính xác nên việc ghi âm cần có các dấu in sẵn để giúp bạn tìm được các vị trí ghi mà mình muốn. Để áp dụng các dấu đồng bộ hóa như vậy, đĩa phải được chia thành các bản nhạc.
và các ngành - định dạng.

Tổ chức truy cập nhanh thông tin trên đĩa là một khâu quan trọng của quá trình lưu trữ dữ liệu. Quyền truy cập trực tuyến vào bất kỳ phần nào của bề mặt đĩa được cung cấp, thứ nhất, bằng cách cho nó quay nhanh và thứ hai, bằng cách di chuyển đầu đọc / ghi từ tính dọc theo bán kính của đĩa.
Đĩa mềm quay với tốc độ 300-360 vòng / phút, trong khi đĩa cứng quay với tốc độ 3600-7200 vòng / phút.


Thiết bị logic của ổ cứng

Đĩa từ ban đầu chưa sẵn sàng để sử dụng. Để đưa nó vào tình trạng hoạt động, nó phải được định dạng, I E. cấu trúc đĩa phải được tạo.

Cấu trúc (bố cục) của đĩa được tạo ra trong quá trình định dạng.

Định dạng đĩa từ gồm 2 giai đoạn:

  1. định dạng vật lý (cấp thấp)
  2. logic (cấp cao).

Định dạng vật lý chia nhỏ bề mặt làm việc của đĩa thành các khu vực riêng biệt được gọi là các ngành nằm dọc theo các vòng tròn đồng tâm - các đường ray.

Ngoài ra, các khu vực không phù hợp để ghi dữ liệu được xác định, chúng được đánh dấu là tồi tệđể tránh sử dụng chúng. Mỗi sector là đơn vị dữ liệu nhỏ nhất trên đĩa; nó có địa chỉ riêng để cung cấp quyền truy cập trực tiếp vào nó. Địa chỉ khu vực bao gồm số bên của đĩa, số bản nhạc và số khu vực trên bản nhạc. Các thông số vật lý của đĩa được thiết lập.

Theo quy định, người dùng không cần phải xử lý định dạng vật lý, vì trong hầu hết các trường hợp, ổ cứng ở dạng định dạng. Nói chung, việc này phải được thực hiện bởi một trung tâm dịch vụ chuyên biệt.

Định dạng cấp thấp phải được thực hiện trong các trường hợp sau:

  • nếu có lỗi trong rãnh 0, gây ra sự cố khi khởi động từ đĩa cứng, nhưng bản thân đĩa vẫn có sẵn khi khởi động từ đĩa mềm;
  • nếu bạn đang đưa một đĩa cũ trở lại trạng thái hoạt động, chẳng hạn như đĩa được chuyển từ một máy tính bị hỏng.
  • nếu đĩa hóa ra được định dạng để hoạt động với hệ điều hành khác;
  • nếu đĩa ngừng hoạt động bình thường và tất cả các phương pháp khôi phục không cho kết quả khả quan.

Hãy nhớ rằng định dạng vật lý là một hoạt động rất mạnh mẽ- Khi nó được thực thi, dữ liệu được lưu trữ trên đĩa sẽ bị xóa hoàn toàn và sẽ hoàn toàn không thể khôi phục chúng! Do đó, đừng bắt đầu định dạng ở mức thấp nếu bạn không chắc rằng mình đã lưu tất cả dữ liệu quan trọng bên ngoài ổ cứng!

Sau khi bạn thực hiện định dạng mức thấp, bước tiếp theo sau - tạo một phân vùng đĩa cứng thành một hoặc nhiều ổ đĩa logic - cách tốt nhất để đối phó với sự nhầm lẫn của các thư mục và tệp nằm rải rác xung quanh đĩa.

Không cần thêm bất kỳ yếu tố phần cứng nào vào hệ thống của bạn, bạn có cơ hội làm việc với một số phần của một đĩa cứng như với một số ổ đĩa.
Điều này không làm tăng dung lượng của đĩa, nhưng bạn có thể cải thiện đáng kể tổ chức của nó. Ngoài ra, các ổ đĩa logic khác nhau có thể được sử dụng cho các hệ điều hành khác nhau.

Tại định dạng logic sự chuẩn bị cuối cùng của phương tiện để lưu trữ dữ liệu diễn ra bởi sự tổ chức hợp lý của không gian đĩa.
Đĩa được chuẩn bị để ghi tệp vào các cung được tạo bằng định dạng cấp thấp.
Sau khi bảng phân vùng đĩa được tạo, giai đoạn tiếp theo sẽ diễn ra - định dạng logic của các phần riêng lẻ của phân vùng, sau đây được gọi là đĩa logic.

Đĩa logic - Đây là một vùng nhất định của đĩa cứng hoạt động giống như một ổ đĩa riêng biệt.

Định dạng logic là một quá trình đơn giản hơn nhiều so với định dạng cấp thấp.
Để thực thi nó, hãy khởi động từ đĩa mềm có chứa tiện ích FORMAT.
Nếu bạn có nhiều ổ đĩa logic, hãy định dạng tất cả chúng theo thứ tự.

Trong quá trình định dạng logic, đĩa được cấp phát khu vực hệ thống, bao gồm 3 phần:

  • khu vực khởi động và bảng phân vùng (Ghi lại khởi động)
  • bảng phân bổ tệp (FAT), trong đó số lượng bản nhạc và cung lưu trữ tệp được ghi lại
  • thư mục gốc (Root Direсtory).

Thông tin được ghi lại trong các phần thông qua cụm. Cùng một cụm không thể có 2 tệp khác nhau.
Ngoài ra, một tên có thể được chỉ định cho đĩa ở giai đoạn này.

Một đĩa cứng có thể được chia thành nhiều ổ logic và ngược lại 2 ổ cứng có thể được kết hợp thành một ổ logic.

Nên tạo ít nhất hai phân vùng trên đĩa cứng (hai đĩa logic): một trong số chúng được cấp phát cho hệ điều hành và phần mềm, đĩa thứ hai được cấp phát riêng cho dữ liệu người dùng. Do đó, dữ liệu và tệp hệ thống được lưu trữ riêng biệt với nhau và trong trường hợp hệ điều hành bị lỗi, khả năng cứu dữ liệu người dùng sẽ cao hơn nhiều.


Đặc điểm của ổ cứng

Đĩa cứng (ổ cứng) khác nhau ở các đặc điểm sau:

  1. sức chứa
  2. speed - thời gian truy cập dữ liệu, tốc độ đọc và ghi thông tin.
  3. giao diện (phương thức kết nối) - loại bộ điều khiển mà ổ cứng nên được kết nối (thường là IDE / EIDE và các biến thể SСSI khác nhau).
  4. các tính năng khác

1. Công suất- lượng thông tin phù hợp trên đĩa (được xác định bởi trình độ công nghệ chế tạo).
Ngày nay dung lượng là 500-2000 GB trở lên. Không gian đĩa cứng không bao giờ là quá nhiều.


2. Tốc độ làm việc (hiệu suất)đĩa được đặc trưng bởi hai chỉ số: thời gian truy cập đĩa và tốc độ đọc / ghi đĩa.

Thời gian truy cập - thời gian cần thiết để di chuyển (vị trí) các đầu đọc / ghi sang rãnh mong muốn và khu vực mong muốn.
Thời gian truy cập đặc trưng trung bình giữa hai bản nhạc được chọn ngẫu nhiên là khoảng 8-12ms (mili giây), các đĩa nhanh hơn có thời gian là 5-7ms.
Thời gian chuyển tiếp sang rãnh liền kề (trụ liền kề) nhỏ hơn 0,5 - 1,5ms. Cũng cần có thời gian để chuyển sang lĩnh vực mong muốn.
Tổng thời gian quay vòng của ổ đĩa cứng ngày nay là 8-16ms, độ trễ khu vực trung bình là 3-8ms.
Thời gian truy cập càng ngắn, đĩa chạy càng nhanh.

Tốc độ đọc / ghi(Băng thông I / O) hoặc tốc độ dữ liệu (truyền)- thời gian truyền dữ liệu được định vị tuần tự không chỉ phụ thuộc vào đĩa mà còn phụ thuộc vào bộ điều khiển, loại bus, tốc độ của bộ xử lý. Tốc độ của đĩa chậm là 1,5-3 Mb / giây, đối với ổ đĩa nhanh - 4-5 Mb / giây, đối với những đĩa gần đây nhất - 20 Mb / giây.
Winchester với giao diện SСSI hỗ trợ tần số quay 10000 vòng / phút. và thời gian tìm kiếm trung bình là 5ms, tốc độ truyền dữ liệu là 40-80 Mb / s.


3.Chuẩn giao diện kết nối HDD - I E. loại bộ điều khiển mà ổ cứng sẽ được kết nối. Nó nằm trên bo mạch chủ.
Có ba giao diện kết nối chính

  1. IDE và các biến thể khác nhau của nó


IDE (Điện tử Đĩa Tích hợp) hoặc (ATA) Đính kèm Công nghệ Tiên tiến
Ưu điểm - đơn giản và chi phí thấp

Tốc độ truyền: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mb / s. Khi dữ liệu phát triển, giao diện hỗ trợ mở rộng danh sách các thiết bị: đĩa cứng, siêu mềm, quang từ,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Một số yếu tố của song song hóa (kết nối và ngắt kết nối / kết nối lại), kiểm soát toàn vẹn dữ liệu trong quá trình truyền được giới thiệu. Hạn chế chính của IDE là số lượng thiết bị kết nối nhỏ (không quá 4), điều này rõ ràng là không đủ cho một PC cao cấp.
Ngày nay các giao diện IDE đã chuyển sang các giao thức trao đổi Ultra ATA mới. Tăng đáng kể băng thông của bạn
Chế độ 4 và DMA (Đánh giá bộ nhớ trực tiếp) Chế độ 2 cho phép truyền dữ liệu với tốc độ 16,6 Mb / giây, nhưng tốc độ truyền dữ liệu thực tế sẽ thấp hơn nhiều.
Tiêu chuẩn Ultra DMA / 33 và Ultra DMA / 66, được phát triển vào tháng 2 năm 98. bởi Quantum có 3 chế độ hoạt động lần lượt là 0,1,2 và 4, ở chế độ thứ hai, hãng hỗ trợ
tốc độ truyền 33Mb / s. (Ultra DMA / 33 Mode 2) Chỉ có thể đạt được tốc độ cao này bằng cách trao đổi với bộ đệm của ổ đĩa. Để tận dụng
Tiêu chuẩn Ultra DMA phải đáp ứng 2 điều kiện:

1.Hỗ trợ phần mềm cứng trên bo mạch chủ (chipset) và từ chính ổ đĩa.

2. để duy trì chế độ Ultra DMA, cũng như các DMA khác (bộ nhớ trực tiếp Đánh giá bộ nhớ trực tiếp).

Yêu cầu trình điều khiển đặc biệt cho các chipset khác nhau. Theo quy định, chúng được bao gồm với bo mạch chủ, nếu cần, bạn có thể "tải xuống"
từ Internet từ trang của nhà sản xuất bo mạch chủ.

Chuẩn Ultra DMA tương thích ngược với các bộ điều khiển chậm hơn trước đó.
Các tùy chọn ngày nay là Ultra DMA / 100 (cuối năm 2000) và Ultra DMA / 133 (năm 2001).

SATA
Thay thế IDE (ATA) không có bus nối tiếp tốc độ cao Fireware khác (IEEE-1394). Việc sử dụng công nghệ mới sẽ cho phép mang lại tốc độ truyền tải tương đương 100Mb / s,
độ tin cậy của hệ thống được tăng lên, điều này sẽ cho phép cài đặt các thiết bị mà không bao gồm PC, điều này là không thể trong giao diện ATA.


SСSI (Giao diện hệ thống máy tính nhỏ)- Các thiết bị đắt gấp 2 lần so với các thiết bị thông thường, chúng yêu cầu một bộ điều khiển đặc biệt trên bo mạch chủ.
Được sử dụng cho máy chủ, hệ thống xuất bản, hệ thống CAD. Cung cấp hiệu suất cao hơn (tốc độ lên đến 160Mb / s), nhiều loại thiết bị lưu trữ được kết nối.
Bộ điều khiển SCSI phải được mua cùng với đĩa tương ứng.

Ưu điểm của SCSI so với IDE - tính linh hoạt và hiệu suất.
Tính linh hoạt bao gồm một số lượng lớn thiết bị được kết nối (7-15) và đối với IDE (tối đa 4), chiều dài cáp dài hơn.
Hiệu suất - tốc độ truyền cao và khả năng xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) lên đến 40Mb / s Phiên bản 16-bit Ultra2 - SСSI tiêu chuẩn lên đến 80Mb / s

2. Một công nghệ giao diện SСSI khác được gọi là Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) cho phép bạn kết nối lên đến 100 Mbps, trong khi chiều dài cáp lên đến 30 mét. Công nghệ FC-AL cho phép bạn thực hiện kết nối "nóng", tức là khi đang di chuyển, có các đường bổ sung để kiểm soát và sửa lỗi (công nghệ đắt hơn SСSI thông thường).

4. Các tính năng khác của ổ cứng hiện đại

Sự đa dạng về mẫu mã ổ cứng khiến bạn khó có thể chọn được ổ cứng phù hợp.
Ngoài công suất cần thiết, hiệu suất cũng rất quan trọng, chủ yếu được xác định bởi các đặc tính vật lý của nó.
Các đặc điểm này là thời gian tìm kiếm trung bình, tốc độ quay, tốc độ truyền bên trong và bên ngoài và kích thước của bộ nhớ Cache.

4.1 Thời gian tìm kiếm trung bình.

Đĩa cứng cần một khoảng thời gian để di chuyển đầu từ của vị trí hiện tại sang vị trí mới, cần thiết để đọc phần thông tin tiếp theo.
Trong từng tình huống cụ thể, thời gian này khác nhau, tùy thuộc vào quãng đường đầu phải di chuyển. Thông thường, các thông số kỹ thuật chỉ cung cấp các giá trị trung bình và các thuật toán tính trung bình được sử dụng bởi các công ty khác nhau thường khác nhau, do đó, rất khó so sánh trực tiếp.

Vì vậy, Fujitsu, Western Digital thực hiện trên tất cả các cặp bài hát có thể có, các công ty Maxtor và Quantum sử dụng phương pháp truy cập ngẫu nhiên. Kết quả thu được có thể được sửa chữa bổ sung.

Giá trị thời gian tìm kiếm để viết thường cao hơn một chút so với đọc. Một số nhà sản xuất chỉ đưa ra giá trị thấp hơn trong thông số kỹ thuật của họ (để đọc). Trong mọi trường hợp, ngoài các giá trị trung bình, sẽ rất hữu ích khi tính đến giá trị tối đa (thông qua toàn bộ đĩa),
và thời gian tìm kiếm tối thiểu (nghĩa là theo dõi).

4.2 Tốc độ quay

Theo quan điểm của tốc độ truy cập vào đoạn bản ghi mong muốn, tốc độ quay ảnh hưởng đến giá trị của cái gọi là thời gian tiềm tàng, để đĩa quay về đầu từ với khu vực cần thiết.

Giá trị trung bình của thời gian này tương ứng với nửa vòng quay của đĩa và là 8,33 ms ở 3600 vòng / phút, 6,67 ms ở 4500 vòng / phút, 5,56 ms ở 5400 vòng / phút, 4,17 ms ở 7200 vòng / phút.

Giá trị độ trễ có thể so sánh với thời gian tìm kiếm trung bình, vì vậy ở một số chế độ, giá trị này có thể có tác động tương tự, nếu không muốn nói là nhiều hơn.

4.3 Tốc độ truyền bên trong

- tốc độ mà dữ liệu được ghi vào hoặc đọc từ đĩa. Do ghi vùng, nó có giá trị thay đổi - cao hơn ở các rãnh bên ngoài và thấp hơn ở các rãnh bên trong.
Khi làm việc với các tệp dài, trong nhiều trường hợp, thông số này hạn chế tốc độ truyền.

4.4 Tốc độ truyền bên ngoài

- tốc độ (đỉnh) mà dữ liệu được truyền qua giao diện.

Nó phụ thuộc vào loại giao diện và thường có các giá trị cố định: 8,3; 11,1; 16,7Mb / giây cho IDE nâng cao (PIO Mode2, 3, 4); 33,3 66,6 100 cho Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb / s cho SСSI đồng bộ, Fast SСSI-2, FastWide SСSI-2 Ultra SСSI (16 bit), tương ứng.

4.5 Tính khả dụng của bộ nhớ đệm riêng của ổ cứng và kích thước của nó (bộ đệm đĩa).

Kích thước và tổ chức của bộ nhớ đệm (bộ đệm trong) có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của ổ cứng. Cũng như đối với bộ nhớ Cache thông thường,
hiệu suất tăng chậm lại đáng kể sau khi đạt đến một âm lượng nhất định.

Bộ nhớ đệm phân đoạn lớn rất hữu ích cho các ổ đĩa SСSI hiệu suất cao được sử dụng trong môi trường đa nhiệm. Bộ nhớ đệm càng nhiều, ổ cứng hoạt động càng nhanh (128-256Kb).

Tác động của từng tham số đối với hiệu suất tổng thể là khó tách rời.


Yêu cầu ổ cứng

Yêu cầu chính đối với đĩa là độ tin cậy của hoạt động được đảm bảo bởi tuổi thọ lâu dài của các thành phần từ 5-7 năm; thống kê tốt, cụ thể là:

  • Thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc không ít hơn 500 nghìn giờ (loại cao nhất từ ​​1 triệu giờ trở lên.)
  • tích hợp hệ thống giám sát tích cực trạng thái của các nút đĩa Công nghệ phân tích và báo cáo SMART / Tự giám sát.

Công nghệ THÔNG MINH. (Công nghệ phân tích và báo cáo tự giám sát) là một tiêu chuẩn công nghiệp mở được phát triển vào thời điểm đó bởi Compaq, IBM và một số nhà sản xuất ổ cứng khác.

Bản chất của công nghệ này nằm ở khả năng tự chẩn đoán bên trong của ổ cứng, cho phép bạn đánh giá trạng thái hiện tại của nó và thông báo về các vấn đề có thể xảy ra trong tương lai có thể dẫn đến mất dữ liệu hoặc hỏng ổ đĩa.

Việc giám sát liên tục trạng thái của tất cả các yếu tố quan trọng của đĩa được thực hiện:
đầu, bề mặt làm việc, động cơ điện có trục quay, bộ phận điện tử. Ví dụ, nếu phát hiện thấy sự suy giảm tín hiệu, thì thông tin sẽ bị ghi đè và xảy ra quan sát thêm.
Nếu tín hiệu lại bị suy yếu, thì dữ liệu sẽ được chuyển đến một vị trí khác, và cụm này được đặt là bị lỗi và không thể truy cập được, và thay vào đó là một cụm khác có sẵn từ ổ đĩa dự trữ.

Khi làm việc với ổ cứng, hãy quan sát chế độ nhiệt độ mà ổ đang hoạt động. Các nhà sản xuất đảm bảo ổ cứng hoạt động không gặp sự cố ở nhiệt độ môi trường trong khoảng từ 0C đến 50C, mặc dù về nguyên tắc, không có hậu quả nghiêm trọng, ranh giới có thể thay đổi ít nhất 10 độ theo cả hai hướng.
Với sự sai lệch nhiệt độ lớn, một khe hở không khí có độ dày cần thiết có thể không hình thành, dẫn đến hư hỏng lớp từ tính.

Nhìn chung, các nhà sản xuất HDD khá chú trọng đến độ tin cậy của sản phẩm.

Vấn đề chính là các hạt lạ xâm nhập vào bên trong đĩa.

Để so sánh: một hạt khói thuốc lá gấp đôi khoảng cách giữa bề mặt và đầu, độ dày của một sợi tóc người lớn gấp 5 - 10 lần.
Đối với người đứng đầu, một cuộc gặp gỡ với các đối tượng như vậy sẽ dẫn đến một cú đánh mạnh và kết quả là, hư hỏng một phần hoặc thất bại hoàn toàn.
Bề ngoài, điều này dễ nhận thấy là sự xuất hiện của một số lượng lớn các cụm không sử dụng được định vị thường xuyên.

Nguy hiểm trong ngắn hạn lớn về gia tốc mô-đun (quá tải) phát sinh do va đập, ngã, v.v. Ví dụ, từ một cú đánh, đầu va chạm mạnh vào từ tính
lớp và gây ra sự phá hủy của nó ở nơi thích hợp. Hoặc, ngược lại, đầu tiên nó chuyển động theo hướng ngược lại, và sau đó, dưới tác dụng của lực đàn hồi, nó giống như một lò xo đập vào bề mặt.
Kết quả là, các hạt của lớp phủ từ tính xuất hiện trong vỏ, một lần nữa có thể làm hỏng phần đầu.

Đừng nghĩ rằng dưới tác dụng của lực ly tâm chúng sẽ bay khỏi đĩa - lớp từ tính
chắc chắn sẽ thu hút họ đến với chính nó. Về nguyên tắc, hậu quả không phải do tác động của chính nó (bạn có thể hiểu bằng cách nào đó mất đi một số cụm nhất định), nhưng thực tế là trong trường hợp này các hạt được hình thành, chắc chắn sẽ gây ra thiệt hại thêm cho đĩa.

Để ngăn chặn những trường hợp rất khó chịu như vậy, các hãng khác nhau đã dùng đủ mọi chiêu trò. Ngoài việc chỉ đơn giản là tăng độ bền cơ học của các thành phần đĩa, công nghệ S.M.A.R.T. thông minh cũng được sử dụng để giám sát độ tin cậy của việc ghi và lưu trữ dữ liệu trên phương tiện (xem ở trên).

Trên thực tế, đĩa luôn không được định dạng hết dung lượng, có một số lề. Điều này chủ yếu là do gần như không thể tạo ra một nhà cung cấp dịch vụ,
trên đó chắc chắn toàn bộ bề mặt sẽ có chất lượng cao, chắc chắn sẽ có những cụm xấu (xấu). Khi một đĩa cấp thấp được định dạng, thiết bị điện tử của nó được cấu hình như
để nó vượt qua những khu vực xấu này và đối với người dùng hoàn toàn không nhận thấy rằng phương tiện có lỗi. Nhưng nếu chúng hiển thị (ví dụ: sau khi định dạng
tiện ích hiển thị số của họ, khác với số 0), thì điều này đã rất tệ.

Nếu vẫn chưa hết hạn bảo hành (và theo tôi, tốt nhất là bạn nên mua một ổ cứng còn bảo hành), sau đó mang ngay đĩa đến người bán và yêu cầu đổi phương tiện hoặc hoàn lại tiền.
Tất nhiên, người bán sẽ bắt đầu ngay lập tức nói rằng một vài khu vực xấu vẫn chưa phải là lý do để lo lắng, nhưng đừng tin anh ta. Như đã đề cập, cặp đôi này có khả năng gây ra nhiều lỗi khác và sau đó ổ cứng bị hỏng hoàn toàn thường có thể xảy ra.

Ổ đĩa đặc biệt nhạy cảm với hư hỏng khi hoạt động, vì vậy bạn không nên đặt máy tính ở nơi có thể tiếp xúc với các cú sốc, rung động khác nhau, v.v.


Chuẩn bị ổ cứng cho công việc

Hãy bắt đầu ngay từ đầu. Giả sử bạn đã mua riêng một ổ đĩa cứng và cáp ruy-băng với máy tính của mình.
(Thực tế là khi bạn mua một máy tính lắp ráp, bạn sẽ nhận được một đĩa chuẩn bị để sử dụng).

Vài lời về cách xử lý anh ta. Ổ đĩa cứng là một sản phẩm rất phức tạp, ngoài điện tử, cơ khí chính xác.
Do đó, nó đòi hỏi phải được xử lý cẩn thận - các cú sốc, rơi và rung động mạnh có thể làm hỏng bộ phận cơ khí. Theo quy định, bo mạch ổ đĩa chứa nhiều phần tử có kích thước nhỏ và không được bao phủ bởi các lớp vỏ chắc chắn. Vì lý do này, bạn nên quan tâm đến sự an toàn của nó.
Việc đầu tiên cần làm sau khi nhận ổ cứng là đọc tài liệu đi kèm với nó - nó có thể sẽ chứa rất nhiều thông tin hữu ích và thú vị. Trong trường hợp này, bạn nên chú ý những điểm sau:

  • sự hiện diện và các tùy chọn để cài đặt jumper xác định cấu hình (cài đặt) của đĩa, ví dụ, xác định một tham số như tên vật lý của đĩa (chúng có thể tồn tại, nhưng chúng có thể không tồn tại),
  • số lượng đầu, hình trụ, cung trên đĩa, mức bù trước và loại đĩa. Thông tin này phải được nhập khi được chương trình thiết lập máy tính nhắc.
    Tất cả thông tin này sẽ cần thiết khi định dạng ổ đĩa và chuẩn bị cho máy làm việc với nó.
  • Nếu bản thân PC không xác định được các thông số của ổ cứng, việc cài đặt một ổ không có tài liệu hướng dẫn sẽ trở thành một vấn đề lớn hơn.
    Hầu hết các ổ cứng đều có nhãn với tên nhà sản xuất, loại thiết bị (thương hiệu) và bảng các bản nhạc không hợp lệ.
    Ngoài ra, biến tần có thể cung cấp thông tin về số lượng đầu, xi lanh và cung cấp và mức bù trước.

Để công bằng, phải nói rằng thường chỉ có tiêu đề của nó được ghi trên đĩa. Nhưng trong trường hợp này, bạn có thể tìm thấy thông tin cần thiết trong sách tham khảo,
hoặc gọi điện đến văn phòng đại diện của công ty. Đồng thời, điều quan trọng là phải có câu trả lời cho ba câu hỏi:

  • nên đặt jumper như thế nào để sử dụng ổ đĩa làm master \ slave?
  • bao nhiêu xi lanh, đầu trên đĩa, bao nhiêu cung trên mỗi rãnh, giá trị bù trước là gì?
  • Loại đĩa nào phù hợp nhất cho ổ đĩa này từ ROM BIOS?

Với thông tin này trong tay, bạn có thể tiến hành cài đặt ổ đĩa cứng.


Để cài đặt ổ cứng trong máy tính của bạn, hãy làm như sau:

  1. Ngắt hoàn toàn thiết bị hệ thống khỏi nguồn điện, tháo nắp.
  2. Kết nối cáp ổ cứng với bộ điều khiển bo mạch chủ. Nếu bạn đang cài đặt ổ thứ hai, bạn có thể sử dụng cáp dẹt từ ổ đầu tiên nếu có thêm đầu nối trên đó và bạn cần nhớ rằng tốc độ hoạt động của các ổ cứng khác nhau sẽ được so sánh chậm hơn so với bên cạnh.
  3. Nếu cần, hãy thay đổi jumper theo cách sử dụng đĩa cứng.
  4. Cài đặt ổ đĩa vào chỗ trống và kết nối cáp ribbon từ bộ điều khiển trên bo mạch đến đầu nối ổ cứng có sọc đỏ với bộ nguồn, cáp cấp nguồn.
  5. Vặn ổ cứng an toàn bằng bốn con vít ở cả hai bên, gọn gàng / kéo dài các dây cáp bên trong máy tính để khi đóng nắp bạn không cắt chúng,
  6. Đóng thiết bị hệ thống.
  7. Nếu bản thân PC không phát hiện ra ổ cứng, hãy thay đổi cấu hình của máy tính bằng Thiết lập để máy tính biết rằng một thiết bị mới đã được thêm vào nó.


Các nhà sản xuất Winchester

Winchester có cùng công suất (nhưng từ các nhà sản xuất khác nhau) thường có ít nhiều đặc điểm giống nhau, và sự khác biệt chủ yếu thể hiện ở thiết kế vỏ máy, yếu tố hình thức (nói cách khác là kích thước) và thời gian bảo hành. Hơn nữa, cần phải nói về điều sau: chi phí thông tin trên một ổ cứng hiện đại thường cao hơn nhiều lần so với giá của chính nó.

Nếu đĩa của bạn bị trục trặc, thì việc cố gắng sửa chữa nó - thường chỉ có nghĩa là dữ liệu của bạn có nguy cơ bổ sung.
Một cách thông minh hơn nhiều là thay thế thiết bị bị lỗi bằng một thiết bị mới.
Thị phần ổ cứng lớn trên thị trường Nga (và không chỉ) được tạo nên từ các sản phẩm của IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

tên của nhà sản xuất sản xuất loại ổ đĩa này,

tập đoàn Lượng tử (www.quantum.com.), được thành lập vào năm 1980, là một trong những lão làng trên thị trường ổ đĩa. Công ty được biết đến với các giải pháp kỹ thuật sáng tạo nhằm nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của ổ cứng, thời gian truy cập dữ liệu trên đĩa và tốc độ đọc / ghi trên đĩa, khả năng thông báo về các sự cố có thể xảy ra trong tương lai có thể dẫn đến mất dữ liệu. hoặc hỏng đĩa.

- Một trong những công nghệ độc quyền của Quantum là SPS (Shock Protection System), được thiết kế để bảo vệ đĩa khỏi bị sốc.

- chương trình tích hợp DPS (Hệ thống bảo vệ dữ liệu), được thiết kế để tiết kiệm chi phí nhất - dữ liệu được lưu trữ trên chúng.

tập đoàn Western Digital (www.wd.сom.) cũng là một trong những công ty sản xuất ổ đĩa lâu đời nhất, đã biết bao thăng trầm trong lịch sử của mình.
Công ty gần đây đã có thể đưa các công nghệ mới nhất vào đĩa của mình. Trong số đó, đáng chú ý là công nghệ phát triển riêng của Data Lifeguard, là một bước phát triển tiếp theo của S.M.A.R.T. Nó cố gắng kết thúc chuỗi một cách hợp lý.

Theo công nghệ này, bề mặt đĩa được quét thường xuyên trong thời gian hệ thống không sử dụng. Trong trường hợp này, dữ liệu được đọc và tính toàn vẹn của chúng được kiểm tra. Nếu các vấn đề được ghi nhận trong quá trình truy cập một lĩnh vực, dữ liệu sẽ được chuyển sang một lĩnh vực khác.
Thông tin về các lĩnh vực chất lượng thấp được đưa vào danh sách khuyết tật nội bộ, điều này giúp bạn có thể tránh việc viết thư cho các lĩnh vực bị lỗi trong tương lai.

Chắc chắn Seagate (www.seagate.com) rất nổi tiếng trên thị trường của chúng tôi. Nhân tiện, tôi khuyên bạn nên sử dụng ổ cứng của công ty cụ thể này là ổ cứng đáng tin cậy và bền bỉ.

Năm 1998, cô trở lại với loạt phim Medalist Pro.
với tốc độ quay 7200 vòng / phút, sử dụng vòng bi đặc biệt cho việc này. Trước đây, tốc độ này chỉ được sử dụng trong các ổ đĩa SСSI, giúp tăng hiệu suất. Dòng sản phẩm này cũng sử dụng công nghệ Hệ thống SeaShield để cải thiện khả năng bảo vệ đĩa và dữ liệu được lưu trữ trên đĩa khỏi tác động của tĩnh điện và sốc. Đồng thời, ảnh hưởng của bức xạ điện từ cũng giảm đi.

Tất cả các đĩa được sản xuất đều hỗ trợ S.M.A.R.T.
Seagate đang xem xét một phiên bản cải tiến của hệ thống SeaShield với nhiều tính năng hơn trong các ổ đĩa mới.
Đáng chú ý, Seagate tuyên bố khả năng chống sốc 300G hàng đầu trong ngành.

Chắc chắn IBM (www. Storage. Ibm. Com) Mặc dù không phải cho đến gần đây, hãng này mới là nhà cung cấp ổ cứng lớn tại thị trường Nga, nhưng hãng đã nhanh chóng tạo được danh tiếng về ổ cứng nhanh và đáng tin cậy.

Chắc chắn Fujitsu (www. Fujitsu.com) là một nhà sản xuất lớn và giàu kinh nghiệm về ổ đĩa, không chỉ từ tính, mà còn cả quang học và quang từ.
Đúng như vậy, công ty không phải là công ty dẫn đầu trong thị trường ổ cứng có giao diện IDE: nó kiểm soát (theo nhiều nghiên cứu khác nhau) khoảng 4% thị trường này và lợi ích chính của nó nằm trong lĩnh vực thiết bị SCSI.


Từ điển thuật ngữ

Vì một số phần tử ổ đĩa đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của nó thường được coi là khái niệm trừu tượng, nên sau đây là phần giải thích các thuật ngữ quan trọng nhất.

Thời gian truy cập- khoảng thời gian ổ đĩa cứng cần thiết để tìm kiếm và truyền dữ liệu đến hoặc từ bộ nhớ.
Hiệu suất của ổ đĩa cứng thường được xác định bởi thời gian truy cập (access).

Cluster (Сluster) Là đơn vị không gian nhỏ nhất mà HĐH hoạt động trong bảng vị trí tệp. Thông thường, một cụm bao gồm 2-4-8 hoặc nhiều sector.
Số lượng các khu vực phụ thuộc vào loại đĩa. Tìm kiếm các cụm thay vì từng lĩnh vực riêng lẻ giúp giảm chi phí hệ điều hành theo thời gian. Các cụm lớn cung cấp hiệu suất nhanh hơn
ổ đĩa, vì số lượng cụm trong trường hợp này ít hơn, nhưng đồng thời không gian (không gian) trên đĩa được sử dụng kém hơn, vì nhiều tệp có thể nhỏ hơn cụm và các byte còn lại của cụm không được sử dụng.


Bộ điều khiển (UU) (Сontroller)- các mạch, thường nằm trên bảng mở rộng, điều khiển hoạt động của ổ đĩa cứng, bao gồm chuyển động của đầu và đọc và ghi dữ liệu.


Hình trụ- các rãnh nằm đối diện nhau trên tất cả các mặt của tất cả các đĩa.

Lái xe đầu- một cơ chế di chuyển dọc theo bề mặt của đĩa cứng và cung cấp khả năng ghi hoặc đọc dữ liệu điện từ.


Bảng phân bổ tệp (FAT)- một bản ghi do HĐH tạo ra, theo dõi vị trí của từng tệp trên đĩa và những khu vực nào được sử dụng và những phần nào được miễn phí để ghi dữ liệu mới vào chúng.


Khoảng trống đầu- khoảng cách giữa đầu ổ đĩa và bề mặt đĩa.


Xen kẽ- mối quan hệ giữa tốc độ quay của đĩa và tổ chức của các cung trên đĩa. Thông thường, tốc độ quay của đĩa vượt quá khả năng của máy tính để lấy dữ liệu từ đĩa. Vào thời điểm bộ điều khiển đọc dữ liệu, khu vực tuần tự tiếp theo đã vượt qua phần đầu. Do đó, dữ liệu được ghi vào đĩa trong một hoặc hai cung. Bạn có thể thay đổi thứ tự xen kẽ khi định dạng đĩa bằng phần mềm chuyên dụng.


Ổ đĩa logic- các bộ phận nhất định trên bề mặt làm việc của đĩa cứng, được coi như các ổ đĩa riêng biệt.
Một số ổ đĩa logic có thể được sử dụng cho các hệ điều hành khác như UNIX.


Bãi đậu xe (Công viên)- di chuyển các đầu ổ đĩa đến một điểm nhất định và cố định chúng ở trạng thái đứng yên trên các phần không sử dụng của đĩa, nhằm giảm thiểu thiệt hại khi ổ đĩa bị lắc khi các đầu đĩa va vào bề mặt đĩa.


Phân vùng- hoạt động chia một đĩa cứng thành các đĩa logic. Tất cả các đĩa đều được phân vùng, mặc dù các đĩa nhỏ chỉ có thể có một phân vùng.


Đĩa (đĩa)- đĩa kim loại, được phủ bằng vật liệu từ tính, trên đó ghi dữ liệu. Một ổ cứng thường có nhiều hơn một ổ.


RLL (Giới hạn độ dài lần chạy) Là một lược đồ mã hóa được một số bộ điều khiển sử dụng để tăng số lượng cung trên mỗi rãnh để chứa nhiều dữ liệu hơn.


Khu vực- sự phân chia các rãnh đĩa, là đơn vị kích thước cơ bản được ổ đĩa sử dụng. Các lĩnh vực hệ điều hành thường là 512 byte.


Thời gian định vị (Tìm kiếm thời gian)- thời gian cần thiết để đầu di chuyển từ rãnh mà nó được lắp đặt sang bất kỳ rãnh mong muốn nào khác.


Theo dõi (Traсk)- đĩa chia đồng tâm. Các bản nhạc giống như các bản nhạc trên đĩa hát. Không giống như các bản nhạc trên đĩa hát, là hình xoắn ốc liên tục, các bản nhạc trên đĩa là hình tròn. Các bản nhạc, lần lượt, được chia thành các cụm và các cung.


Theo dõi thời gian tìm kiếm theo dõi- thời gian cần thiết để đầu truyền động di chuyển sang một rãnh liền kề.


Tốc độ truyền tải- lượng thông tin được truyền giữa đĩa và máy tính trên một đơn vị thời gian. Nó cũng bao gồm thời gian tìm kiếm theo dõi.

Nếu xét tổng thể ổ cứng thì nó bao gồm hai phần chính: đây là bo mạch điện tử, trên đó có “bộ não” của ổ cứng. Có một bộ xử lý trên đó, cũng có một chương trình điều khiển, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, một bộ khuếch đại để ghi và đọc. Phần cơ khí bao gồm các bộ phận như một khối đầu từ có tên viết tắt là BMG, một động cơ làm quay các tấm, và tất nhiên là chính các tấm. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn từng phần.

Khối kín.

Khối kín, còn được gọi là vỏ đĩa cứng, nhằm mục đích gắn chặt tất cả các bộ phận và cũng được sử dụng như một lớp bảo vệ chống lại các hạt bụi xâm nhập vào bề mặt của các tấm. Cần lưu ý rằng HDA chỉ được mở trong phòng được chuẩn bị đặc biệt để tránh bụi bẩn lọt vào bên trong thùng máy.

Mạch tích hợp.

Một mạch tích hợp hoặc bảng điện tử đồng bộ hóa hoạt động của đĩa cứng với máy tính và điều khiển tất cả các quá trình, đặc biệt, nó duy trì tốc độ quay không đổi của trục chính và do đó, đĩa được thực hiện bởi động cơ.

Động cơ điện.

Một động cơ điện hoặc động cơ quay các tấm: khoảng 7200 vòng / giây (giá trị trung bình được lấy, có những ổ cứng ở đó tốc độ cao hơn và đạt tới 15000 vòng / giây và cũng có những ổ ở tốc độ thấp hơn khoảng 5400, tốc độ truy cập các thông tin cần thiết phụ thuộc vào tốc độ quay của các tấm. ổ cứng).

Cánh tay rocker.

Rocker được thiết kế để ghi và đọc thông tin từ đĩa cứng. Phần cuối của rocker được chia ra và có một khối các đầu từ tính trên đó, điều này được thực hiện để có thể viết và đọc thông tin từ một số tấm.

Khối đầu từ.

Cánh tay rocker bao gồm một khối các đầu từ tính, thường bị lỗi, nhưng thông số "thường" này rất có điều kiện. Đầu từ được đặt ở trên cùng và dưới cùng của các tấm và được sử dụng để đọc trực tiếp thông tin từ các tấm nằm trên đĩa cứng.

Tấm.

Thông tin được lưu trữ trực tiếp trên đĩa; chúng được làm bằng các vật liệu như nhôm, thủy tinh và gốm sứ. Phổ biến nhất là nhôm, nhưng cái gọi là "đĩa ưu tú" được làm bằng hai vật liệu còn lại. Những tấm đầu tiên được sản xuất được phủ một lớp oxit sắt, nhưng loại sắt từ này có một nhược điểm lớn. Đĩa được phủ bằng một chất như vậy có ít khả năng chống mài mòn. Hiện tại, hầu hết các nhà sản xuất ổ cứng đều phủ lên đĩa của họ một lớp crom coban, chất có mức độ an toàn cao hơn nhiều so với oxit sắt. Các tấm nhựa được gắn vào trục xoay ở cùng một khoảng cách với nhau, thiết kế này được gọi là "gói". Một động cơ hoặc mô tơ điện nằm dưới đĩa.

Mỗi mặt của tấm được chia thành các rãnh, lần lượt được chia thành các cung hoặc các khối theo một cách khác, tất cả các rãnh có cùng đường kính đại diện cho một hình trụ.

Tất cả các ổ cứng hiện đại đều có cái gọi là "trụ kỹ thuật", nó lưu trữ thông tin dịch vụ như kiểu hdd, số sê-ri, v.v. Thông tin này nhằm mục đích đọc máy tính.

Cách thức hoạt động của ổ cứng

Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của đĩa cứng đã ít thay đổi kể từ khi ra đời. Thiết bị của ổ cứng rất giống với một bàn xoay thông thường. Chỉ dưới thân có thể có một số tấm gắn trên một trục chung và các đầu có thể đọc thông tin từ cả hai mặt của mỗi tấm cùng một lúc. Tốc độ quay của các tấm là không đổi và là một trong những đặc điểm chính. Đầu di chuyển dọc theo tấm ở một khoảng cách cố định nhất định từ bề mặt. Khoảng cách này càng ngắn thì thông tin được đọc càng chính xác và mật độ ghi thông tin càng cao.

Nhìn vào ổ cứng, bạn chỉ thấy một vỏ kim loại nguyên khối. Nó hoàn toàn kín và bảo vệ ổ đĩa khỏi các hạt bụi, nếu lọt vào khe hẹp giữa đầu và bề mặt đĩa có thể làm hỏng lớp từ tính nhạy cảm và làm hỏng đĩa. Ngoài ra, trường hợp còn bảo vệ ổ đĩa khỏi nhiễu điện từ. Tất cả các cơ chế và một số linh kiện điện tử đều nằm bên trong vỏ máy. Cơ chế là bản thân các đĩa lưu trữ thông tin, các đầu ghi và đọc thông tin từ đĩa và các động cơ thiết lập tất cả các thông tin đó chuyển động.

Đĩa là một đĩa tròn có bề mặt rất phẳng, thường làm bằng nhôm, ít hơn bằng gốm hoặc thủy tinh, được phủ một lớp sắt từ mỏng. Nhiều ổ đĩa sử dụng một lớp oxit sắt (phủ một lớp băng từ thông thường), nhưng các ổ cứng mới nhất sử dụng một lớp coban dày khoảng 10 micron. Lớp phủ này bền hơn và ngoài ra, cho phép bạn tăng đáng kể mật độ ghi. Công nghệ ứng dụng của nó gần với công nghệ được sử dụng trong sản xuất vi mạch tích hợp.

Số lượng đĩa có thể khác nhau - từ một đến năm, số lượng bề mặt làm việc tương ứng lớn gấp đôi (hai trên mỗi đĩa). Loại thứ hai (giống như vật liệu được sử dụng cho lớp phủ từ tính) xác định dung lượng của ổ cứng. Đôi khi không sử dụng bề mặt bên ngoài của đĩa ngoài (hoặc một trong số chúng), điều này có thể làm giảm chiều cao của ổ, nhưng số lượng bề mặt làm việc lại giảm và có thể là số lẻ.

Đầu từ đọc và ghi thông tin ra đĩa. Nguyên tắc ghi âm nói chung tương tự như nguyên tắc được sử dụng trong máy ghi âm thông thường. Thông tin kỹ thuật số được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều cung cấp cho đầu từ, sau đó được truyền đến đĩa từ, nhưng ở dạng từ trường mà đĩa có thể nhận biết và "ghi nhớ".

Lớp phủ từ tính của đĩa được thể hiện bằng nhiều vùng cực nhỏ của từ hóa tự phát (tự phát). Để rõ ràng, hãy tưởng tượng rằng đĩa được bao phủ bởi một lớp các mũi tên la bàn rất nhỏ chỉ theo các hướng khác nhau. Các hạt mũi tên như vậy được gọi là miền. Dưới tác dụng của từ trường ngoài, từ trường nội tại của các miền có hướng phù hợp với phương của nó. Sau khi ngừng hoạt động của trường bên ngoài, các vùng từ hóa còn lại được hình thành trên bề mặt của đĩa. Như vậy, thông tin ghi trên đĩa được lưu lại. Các vùng của từ hóa còn lại, nằm đối diện với khe hở của đầu từ trong quá trình quay của đĩa, tạo ra một sức điện động trong nó, sức điện động này thay đổi tùy thuộc vào độ lớn của từ hóa.

Bộ đĩa, được gắn trên một trục chính, được dẫn động bởi một động cơ đặc biệt nằm gọn bên dưới nó. Để giảm thời gian bắt đầu hoạt động của biến tần, động cơ khi được bật lên sẽ chạy một thời gian ở chế độ cưỡng bức. Do đó, bộ nguồn của máy tính phải có mức dự trữ năng lượng cao nhất. Bây giờ về công việc của những người đứng đầu. Chúng di chuyển với sự trợ giúp của động cơ bước và như vậy, "lơ lửng" ở khoảng cách một phần nhỏ micrômet so với bề mặt đĩa mà không cần chạm vào nó. Kết quả của việc ghi thông tin, các vùng từ hóa được hình thành trên bề mặt của đĩa, dưới dạng các vòng tròn đồng tâm.

Chúng được gọi là sọc từ tính. Đang di chuyển, những người đứng đầu dừng lại phía trên mỗi đường đua tiếp theo. Tập hợp các rãnh nằm dưới nhau trên tất cả các bề mặt được gọi là hình trụ. Tất cả các đầu truyền động chuyển động đồng thời, tiếp cận các xi lanh cùng tên với cùng số.

Có hai phương pháp ghi chính: điều tần (FM) và FM sửa đổi. Trong bộ điều khiển (bộ điều hợp) của ổ đĩa mềm, dữ liệu được xử lý dưới dạng mã nhị phân và được truyền đến ổ đĩa mềm theo mã tuần tự.

Phương pháp tần sốđiều chế là tần số kép. Khi ghi ở đầu khoảng thời gian đồng hồ, dòng điện được chuyển sang MG và hướng của từ hóa bề mặt thay đổi. Việc chuyển đổi dòng ghi đánh dấu sự bắt đầu của chu kỳ ghi và được sử dụng trong quá trình đọc để tạo ra các tín hiệu đồng bộ hóa.

Phương thức có thuộc tính tự đồng bộ hóa... Viết "1" ở giữa khoảng thời gian đồng hồ sẽ đảo ngược dòng điện, nhưng viết "0" thì không. Khi đọc ở các thời điểm giữa khoảng thời gian đồng hồ, sự hiện diện của tín hiệu có cực tính tùy ý được xác định.

Sự hiện diện của một tín hiệu tại thời điểm này tương ứng với "1" và sự vắng mặt - thành "0".

Định dạng ghi thông tin đĩa mềm

Mỗi rãnh trên đĩa mềm được chia thành các cung. Kích thước khu vực là đặc điểm chính của định dạng và xác định lượng dữ liệu nhỏ nhất có thể được ghi trong một thao tác I / O duy nhất. Các định dạng được sử dụng trong ổ đĩa mềm khác nhau về số lượng cung trên mỗi rãnh và dung lượng của một cung. Số lượng cung tối đa trên mỗi bản nhạc được xác định bởi hệ điều hành. Các lĩnh vực được phân tách với nhau theo khoảng thời gian mà thông tin không được ghi lại. Tích của số rãnh với số cung và số cạnh của đĩa mềm xác định dung lượng thông tin của nó.

Mỗi lĩnh vực bao gồm một trường chi phí và một trường dữ liệu. Điểm đánh dấu địa chỉ là một mã đặc biệt khác với dữ liệu và cho biết sự bắt đầu của một ngành hoặc trường dữ liệu. Đầu số cho biết một trong hai MG nằm trên các cạnh tương ứng của đĩa mềm. Số ngành- Đây là mã khu vực logic, có thể không trùng với số vật lý của nó. Chiều dài ngành cho biết kích thước của trường dữ liệu. Kiểm soát byte dự định

Thời gian truy cập trung bìnhđến đĩa tính bằng mili giây được ước tính bằng biểu thức sau: trong đó là số rãnh trên bề mặt làm việc của GMD; - thời gian chuyển động của MG từ đường này sang đường khác; là thời gian lắng của hệ thống định vị.

Thiết kế đĩa mềm

Ổ đĩa cứng (HDD)


Đĩa từ cứng- nó là một tấm kim loại tròn có độ dày 1,5 ... 2 mm, được bao phủ bởi một lớp sắt từ và một lớp bảo vệ đặc biệt. Cả hai bề mặt của đĩa đều được sử dụng để ghi và đọc.

Nguyên lý hoạt động

Trong ổ cứng, dữ liệu được ghi và đọc bằng các đầu đọc / ghi đa năng từ bề mặt của các đĩa từ quay, được chia thành các rãnh và các cung (mỗi rãnh 512 byte).

Hầu hết các ổ đều có hai hoặc ba đĩa (cho phép ghi trên bốn hoặc sáu mặt), nhưng cũng có ổ có tới 11 đĩa hoặc nhiều hơn. Các rãnh cùng loại (nằm bằng nhau) trên tất cả các mặt của đĩa được kết hợp thành một hình trụ. Mỗi mặt của đĩa có rãnh đọc / ghi riêng, nhưng tất cả các đầu đều được gắn trên một thanh hoặc giá đỡ chung. Do đó, các đầu không thể chuyển động độc lập với nhau và chỉ chuyển động đồng bộ.


Tốc độ quay của ổ đĩa cứng trong các mô hình đầu tiên là 3.600 vòng / phút (tức là gấp 10 lần so với ổ đĩa mềm), hiện tại tốc độ quay của ổ cứng đã tăng lên 5.400, 5.600, 6.400, 7.200, 10.000 và thậm chí 15.000 vòng / phút .

Trong quá trình hoạt động bình thường của đĩa cứng, các đầu đọc / ghi không được chạm vào (và không được chạm vào!) Các đĩa. Nhưng khi bạn tắt nguồn và dừng đĩa, chúng sẽ chìm xuống bề mặt. Trong quá trình hoạt động của thiết bị, một khe hở không khí rất nhỏ (đệm khí) được hình thành giữa đầu và bề mặt của đĩa quay. Nếu một hạt bụi lọt vào khe hở này hoặc xảy ra chấn động, phần đầu sẽ "va chạm" với đĩa. Hậu quả của việc này có thể khác nhau - từ việc mất vài byte dữ liệu đến việc toàn bộ ổ đĩa bị hỏng. Do đó, trong hầu hết các ổ đĩa, bề mặt của đĩa từ được hợp kim hóa và phủ một lớp chất bôi trơn đặc biệt, cho phép các thiết bị chịu được sự "lên xuống" hàng ngày của đầu, cũng như những cú sốc nghiêm trọng hơn.

Một số ổ đĩa hiện đại nhất sử dụng cơ chế tải / dỡ hàng thay vì thiết kế CSS (Contact Start Stop), ngăn không cho đầu tiếp xúc với ổ cứng ngay cả khi ổ đã tắt nguồn. Cơ chế tải / dỡ tải sử dụng một bảng điều khiển dốc nằm ngay trên bề mặt bên ngoài của ổ cứng. Khi ổ đĩa bị tắt hoặc ở chế độ tiết kiệm điện, các đầu trượt lên bảng điều khiển này. Khi được cung cấp điện, các đầu chỉ được mở khóa khi tốc độ quay của ổ cứng đạt đến giá trị cần thiết. Luồng không khí được tạo ra bởi sự quay của các đĩa (ổ đỡ khí tĩnh) tránh tiếp xúc có thể có giữa đầu và bề mặt của đĩa cứng.

Vì các gói đĩa từ được chứa trong các hộp kín và không cần sửa chữa, mật độ rãnh ghi trên chúng rất cao - lên đến 96.000 hoặc hơn mỗi inch (Hitachi Travelstar 80GH). Các đơn vị HDA (Head Disk Assembly) được lắp ráp trong các xưởng đặc biệt, trong điều kiện vô trùng gần như hoàn toàn. Chỉ có một số công ty bảo trì HDA, vì vậy việc sửa chữa hoặc thay thế bất kỳ bộ phận nào bên trong bộ HDA được niêm phong là rất tốn kém.

Phương pháp ghi dữ liệu vào đĩa từ cứng

Các phương pháp FM, điều chế tần số sửa đổi (MFM) và RLL được sử dụng để ghi trên ổ đĩa cứng, trong đó mỗi byte dữ liệu được chuyển đổi thành mã 16 bit.

Với phương pháp MFM, mật độ ghi dữ liệu tăng gấp đôi so với phương pháp FM. Nếu bit dữ liệu được ghi là một, thì bit đồng hồ trước đó sẽ không được ghi. Nếu "0" được ghi và bit trước đó là "1", thì tín hiệu đồng bộ cũng không được ghi, cũng như bit dữ liệu. Nếu bit "0" nằm trước "0", thì tín hiệu đồng bộ được ghi lại.

Theo dõi và các lĩnh vực

Theo dõi là một "vòng" dữ liệu trên một mặt của đĩa. Các bản nhạc trên đĩa được chia thành các phần được đánh số gọi là cung.

Số lượng các cung có thể khác nhau tùy thuộc vào mật độ của các rãnh và loại ổ đĩa. Ví dụ, một rãnh đĩa mềm có thể chứa từ 8 đến 36 cung, và một rãnh đĩa cứng có thể chứa từ 380 đến 700. Các vectơ được tạo bằng cách sử dụng các chương trình định dạng tiêu chuẩn có kích thước 512 byte.

Các vectơ trên đường đua được đánh số từ một, không giống như các đầu và trụ, được tính từ 0.

Khi định dạng đĩa, ở phần đầu và phần cuối của mỗi khu vực, các khu vực bổ sung được tạo để ghi lại số của chúng, cũng như thông tin dịch vụ khác, nhờ đó bộ điều khiển xác định phần đầu và phần cuối của khu vực đó. Điều này cho phép bạn phân biệt giữa dung lượng đĩa chưa được định dạng và định dạng. Sau khi định dạng, dung lượng đĩa bị giảm.

Ở đầu mỗi sector, tiêu đề của nó được viết (hoặc prefix - tiền tố phần), xác định số đầu và số ngành, và ở cuối - phần kết luận (hoặc hậu tố - hậu tố phần), chứa tổng kiểm tra ( tổng kiểm tra) cần thiết để kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu.

Định dạng cấp độ thấp của ổ cứng hiện đại được thực hiện tại nhà máy, nhà sản xuất chỉ quy định dung lượng được định dạng của ổ. Mỗi sector có thể lưu trữ 512 byte dữ liệu, nhưng vùng dữ liệu chỉ là một phần của sector. Mỗi sector trên đĩa thường chiếm 571 byte, trong đó chỉ 512 byte được cấp phát cho dữ liệu.

Để xóa các sector, các chuỗi byte đặc biệt thường được ghi vào chúng. Tiền tố, hậu tố và dấu cách- không gian, là sự khác biệt giữa dung lượng đĩa chưa được định dạng và đã định dạng, và bị "mất" sau khi định dạng.

Quá trình định dạng mức thấp dẫn đến sự thay đổi về số lượng khu vực, do đó các cung trên các bản nhạc liền kề có cùng số lượng sẽ được dịch chuyển tương đối với nhau. Ví dụ: khu vực 9 của một đường nằm cạnh khu vực 8 của đường tiếp theo, đến lượt nó, nằm cạnh khu vực 7 của đường tiếp theo, v.v. Lượng dịch chuyển tối ưu được xác định bằng tỷ số giữa tốc độ quay của đĩa và tốc độ hướng tâm của phần đầu.

Định danh ngành (ID) bao gồm các trường để ghi số xi lanh, đầu và khu vực, cũng như trường kiểm tra CRC để kiểm tra độ chính xác của việc đọc thông tin ID. Hầu hết các bộ điều khiển sử dụng bit thứ bảy của trường số đầu để đánh dấu các thành phần xấu trong quá trình định dạng cấp thấp hoặc phân tích bề mặt.

Khoảng thời gian bắt đầu ghi theo sau ngay sau các byte CRC; nó đảm bảo rằng thông tin trong vùng dữ liệu tiếp theo được ghi chính xác. Ngoài ra, nó phục vụ để hoàn thành phân tích CRC (tổng kiểm tra) của mã định danh ngành.

Trường dữ liệu có thể lưu trữ 512 byte thông tin. Phía sau nó là một trường CRC khác để kiểm tra tính đúng đắn của bản ghi dữ liệu. Trong hầu hết các ổ đĩa, kích thước của trường này là hai byte, nhưng một số bộ điều khiển có thể hoạt động với các trường mã sửa lỗi dài hơn ( Mã sửa lỗi - ECC). Các byte sửa lỗi được viết trong trường này cho phép phát hiện và sửa một số lỗi khi đọc. Hiệu quả của hoạt động này phụ thuộc vào phương pháp hiệu chỉnh đã chọn và các đặc tính của bộ điều khiển. Khoảng thời gian ghi tắt cho phép phân tích cú pháp byte hoàn chỉnh ECC (CRC).

Khoảng thời gian giữa các lần ghi là cần thiết để đảm bảo dữ liệu từ khu vực tiếp theo không bị xóa ngẫu nhiên khi ghi vào khu vực trước đó. Điều này có thể xảy ra nếu đĩa được quay với tốc độ chậm hơn một chút so với các thao tác ghi tiếp theo trong quá trình định dạng.

Định dạng để ghi thông tin trên đĩa từ cứng

Ổ đĩa cứng thường sử dụng các định dạng dữ liệu với số lượng cố định trên mỗi rãnh (17, 34 hoặc 52) và 512 hoặc 1024 byte trên mỗi sector. Các vectơ được đánh dấu bằng một điểm đánh dấu từ tính.

Sự bắt đầu của mỗi khu vực được biểu thị bằng một điểm đánh dấu địa chỉ. Các byte đồng bộ hóa được ghi ở đầu trường dữ liệu và mã định danh, được sử dụng để đồng bộ hóa sơ đồ cấp phát dữ liệu của bộ điều hợp HDD. Định danh khu vực chứa địa chỉ đĩa trong gói, được biểu thị bằng mã hình trụ, đầu và khu vực. Các byte so sánh và gắn cờ cũng được đưa vào mã định danh. Byte so sánh đại diện cho cùng một số cho mỗi sector (việc đọc mã định danh chính xác được thực hiện). Byte cờ chứa một cờ - một chỉ báo về trạng thái của bản nhạc.

Các byte điều khiển được ghi trong trường định danh một lần khi mã định danh ngành được ghi và trong trường dữ liệu - mỗi lần ghi dữ liệu mới. Các byte kiểm tra được sử dụng để xác định và sửa lỗi đọc. Các mã hiệu chỉnh đa thức được sử dụng phổ biến nhất (tùy thuộc vào việc triển khai mạch của bộ điều hợp).

Thời gian trung bình để truy cập thông tin trên ổ đĩa cứng là

trong đó tn là thời gian định vị trung bình;

F là tốc độ quay của đĩa;

tobm - thời gian trao đổi.

Thời gian trao đổi phụ thuộc vào phương tiện kỹ thuật của bộ điều khiển và kiểu giao diện của nó, sự hiện diện của bộ đệm đệm tích hợp sẵn, thuật toán mã hóa dữ liệu đĩa và yếu tố xen kẽ.

Định dạng đĩa

Có hai kiểu định dạng đĩa:

  • định dạng vật lý hoặc cấp thấp;
  • logic hoặc định dạng cấp cao.

Khi định dạng đĩa mềm bằng Windows Explorer hoặc lệnh DOS FORMAT, cả hai thao tác đều được thực hiện.

Tuy nhiên, đối với ổ cứng, các thao tác này phải được thực hiện riêng biệt. Hơn nữa, đối với đĩa cứng, có một giai đoạn thứ ba, được thực hiện giữa hai hoạt động định dạng được chỉ định, - phân chia đĩa thành các phân vùng. Việc phân vùng là hoàn toàn cần thiết nếu bạn có ý định sử dụng nhiều hệ điều hành trên cùng một máy tính. Định dạng vật lý luôn giống nhau, bất kể thuộc tính hệ điều hành và các tùy chọn định dạng cấp cao. Hệ thống gán ký tự ổ đĩa cho một ổ đĩa hoặc đĩa logic.

Vì vậy, định dạng ổ cứng được thực hiện trong ba bước..

  • Định dạng cấp thấp.
  • Tổ chức các phân vùng trên đĩa.
  • Định dạng cấp cao.
Định dạng cấp thấp

Trong quá trình định dạng mức thấp, các bản nhạc trên đĩa được chia thành các cung. Trong trường hợp này, các tiêu đề và kết luận của các cung (tiền tố và hậu tố) được ghi lại, đồng thời các khoảng giữa các cung và bản nhạc cũng được hình thành. Vùng dữ liệu của mỗi khu vực chứa đầy các giá trị giả hoặc các tập dữ liệu thử nghiệm đặc biệt.

Trong bộ điều khiển đầu tiên ST-506/412 khi viết bằng phương pháp MFM các rãnh được chia thành 17 cung và trong các bộ điều khiển cùng loại, nhưng có RLL-code số lượng các lĩnh vực tăng lên 26. Trong các ổ đĩa ESDI một bản nhạc chứa 32 cung trở lên. Các ổ IDE có bộ điều khiển tích hợp sẵn, và tùy thuộc vào loại của chúng, số lượng cung từ 17-700 hoặc nhiều hơn. Ổ SCSI là ổ IDE được tích hợp sẵn bộ điều hợp bus SCSI (bộ điều khiển cũng được tích hợp sẵn), vì vậy số lượng cung trên mỗi rãnh có thể hoàn toàn tùy ý và chỉ phụ thuộc vào loại bộ điều khiển được cài đặt.

Hầu hết tất cả các ổ đĩa IDE và SCSI đều sử dụng cái gọi là ghi vùng với số lượng thay đổi các cung trên mỗi rãnh. Các đường đi xa trung tâm hơn và do đó dài hơn, chứa nhiều cung hơn những đường gần trung tâm. Một cách để tăng dung lượng của ổ cứng là chia các hình trụ bên ngoài thành nhiều sector hơn so với các hình trụ bên trong. Về lý thuyết, các hình trụ bên ngoài có thể chứa nhiều dữ liệu hơn vì chúng có chu vi lớn hơn.


Trong các ổ đĩa không sử dụng phương pháp ghi vùng, mỗi xi lanh chứa cùng một lượng dữ liệu, mặc dù chiều dài rãnh của các xi lanh bên ngoài có thể dài gấp đôi so với các xi lanh bên trong. Điều này dẫn đến việc sử dụng dung lượng lưu trữ không hiệu quả, vì phương tiện này phải cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu đáng tin cậy được ghi lại với mật độ tương tự như trong các bình bên trong. Trong trường hợp số lượng cung trên mỗi rãnh được cố định, như trường hợp của các bộ điều khiển cũ hơn, dung lượng lưu trữ được xác định bởi mật độ ghi của rãnh ghi bên trong (ngắn nhất).

Tính năng ghi vùng chia các hình trụ thành các nhóm được gọi là vùng và khi bạn di chuyển về phía rìa ngoài của đĩa, các rãnh được chia thành ngày càng nhiều cung. Trong tất cả các hình trụ thuộc một vùng, số lượng cung trên các đường ray là như nhau. Số vùng có thể có tùy thuộc vào loại ổ đĩa; trong hầu hết các thiết bị, có từ 10 thiết bị trở lên. Tốc độ trao đổi dữ liệu với ổ đĩa có thể khác nhau và phụ thuộc vào khu vực mà các đầu được đặt tại một thời điểm cụ thể. Điều này xảy ra do có nhiều cung hơn trong các vùng bên ngoài và tốc độ góc quay của đĩa không đổi (tức là tốc độ chuyển động tuyến tính của các cung liên quan đến phần đầu khi đọc và ghi dữ liệu trên các rãnh bên ngoài cao hơn trên những cái bên trong).

Sử dụng phương pháp ghi vùng, mỗi bề mặt đĩa đã chứa 545,63 cung trên mỗi rãnh. Nếu bạn không sử dụng phương pháp ghi vùng, thì mỗi bản nhạc sẽ bị giới hạn trong 360 cung. Mức tăng khi sử dụng phương pháp ghi vùng là khoảng 52%.

Lưu ý sự khác biệt về tốc độ truyền cho mỗi vùng. Vì tốc độ trục chính là 7.200 vòng / phút, nên một vòng quay sẽ hoàn thành trong 1/120 giây hoặc 8,33 mili giây. Các tuyến đường ở vùng bên ngoài (không) có tốc độ truyền dữ liệu là 44,24 MB / s và ở vùng bên trong (15) - chỉ 22,12 MB / s. Tốc độ truyền dữ liệu trung bình là 33,52 MB / s.

Tổ chức phân vùng đĩa

Các phân vùng được tạo trên đĩa cứng cung cấp hỗ trợ cho các hệ thống tệp khác nhau, mỗi hệ thống nằm trên một phân vùng cụ thể trên đĩa.

Mỗi hệ thống tệp sử dụng một phương pháp cụ thể để phân phối không gian bị chiếm bởi tệp thành các đơn vị logic được gọi là cụm hoặc khối đơn vị bộ nhớ. Một đĩa cứng có thể có từ một đến bốn phân vùng, mỗi phân vùng hỗ trợ một hệ thống tệp gồm một hoặc nhiều loại. Hiện tại, hệ điều hành tương thích với PC sử dụng ba loại hệ thống tệp.

FAT (Bảng phân bổ tệp).Đây là hệ thống tệp tiêu chuẩn cho DOS, Windows 9x và Windows NT. Trong phân vùng FAT trong DOS, độ dài cho phép của tên tệp là 11 ký tự (8 ký tự của tên thực và 3 ký tự của phần mở rộng) và kích thước của ổ (đĩa logic) lên đến 2 GB. Trong Windows 9x / Windows NT 4.0 trở lên, độ dài cho phép của tên tệp là 255 ký tự.

Với FDISK, bạn chỉ có thể tạo hai phân vùng FAT vật lý trên đĩa cứng, một phân vùng chính và một phân vùng phụ, trong khi một phân vùng phụ có thể tạo tối đa 25 ổ đĩa logic. Partition Magic có thể tạo bốn phân vùng chính hoặc ba phân vùng chính và một phân vùng bổ sung.

FAT32 (Bảng phân bổ tệp, 32-bit - bảng phân bổ tệp 32-bit)... Được sử dụng với Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 và Windows 2000. Trong bảng FAT, 32 vị trí tương ứng với số 32 bit. Với cấu trúc tệp này, dung lượng (đĩa logic) có thể lên đến 2 TB (2.048 GB).

NTFS (Hệ thống tệp Windows NT - Hệ thống tệp Windows NT)... Chỉ khả dụng trên Windows NT / 2000 / XP / 2003. Tên tệp có thể dài tối đa 256 ký tự, kích thước phân vùng (theo lý thuyết) - 16 Ebyte (16 ^ 1018 byte). NTFS cung cấp các khả năng bổ sung không được cung cấp bởi các hệ thống tệp khác, chẳng hạn như bảo mật.

Sau khi tạo phân vùng, bạn cần thực hiện định dạng cấp cao bằng các công cụ của hệ điều hành.

Định dạng cấp cao

Với định dạng cấp cao, hệ điều hành tạo ra các cấu trúc để làm việc với các tệp và dữ liệu. Khu vực khởi động của tập (Tập Khu vực khởi động - VBS), hai bản sao của bảng phân bổ tệp (FAT) và thư mục gốc ( Thư mục gốc). Sử dụng các cấu trúc dữ liệu này, hệ điều hành phân bổ không gian đĩa, theo dõi vị trí của các tệp và thậm chí "bỏ qua" các khu vực bị lỗi trên đĩa để tránh các sự cố. Về bản chất, định dạng cấp cao không liên quan đến việc định dạng hơn là tạo mục lục đĩa và bảng phân bổ tệp.

Nhiều người dùng quan tâm đến thiết bị đĩa cứng. Và không phải không có lý do, bởi vì ngày nay thiết bị lưu trữ phổ biến nhất trên máy tính là ổ cứng HDD. Hơn nữa, các nguyên tắc hoạt động và cấu trúc của nó sẽ được phân tích.


Winchester về cơ bản giống như một chiếc bàn xoay. Nó cũng chứa các tấm và đầu đọc. Tuy nhiên, ổ cứng HDD phức tạp hơn. Nếu chúng ta tháo rời ổ cứng, chúng ta sẽ thấy rằng các tấm này chủ yếu là kim loại và được bao phủ bởi một lớp từ tính. Trên đó có ghi dữ liệu. Tùy theo dung tích ổ cứng có từ 4 đến 9 tấm, được gắn trên một trục gọi là “trục xoay” và có tốc độ quay cao từ 3600 đến 10000 vòng / phút đối với các sản phẩm tiêu dùng.

Bên cạnh khối tấm là khối đầu đọc. Số lượng đầu được xác định bởi số lượng đĩa từ, cụ thể là một cho mỗi bề mặt đĩa. Không giống như đầu phát đĩa cứng, đầu không chạm vào bề mặt của đĩa mà treo trên nó. Điều này giúp loại bỏ sự mài mòn cơ học. Vì các tấm có tốc độ quay cao và các đầu phải ở một khoảng cách cực kỳ nhỏ không đổi so với chúng, nên điều rất quan trọng là không có gì có thể lọt vào bên trong vỏ. Rốt cuộc, một hạt bụi nhỏ nhất cũng có thể gây ra thiệt hại vật chất. Đó là lý do tại sao phần cơ khí được đóng kín với vỏ, và phần điện tử được đưa ra ngoài.

Một số người dùng quan tâm đến cách tháo rời ổ cứng. Cần phải hiểu rằng việc phân tích truyền động làm việc liên quan đến sự vi phạm độ chặt chẽ của nó. Và điều này, đến lượt nó, sẽ làm cho nó không sử dụng được. Do đó, bạn không nên làm điều này nếu bạn chưa sẵn sàng để mất tất cả dữ liệu trên phương tiện lưu trữ. Nếu bạn không cần mở ổ gấp mà chỉ tò mò muốn biết ổ cứng gồm những gì, bạn có thể xem ảnh ổ cứng đã được tháo rời.

Đó là lý do tại sao các đĩa cứng trên đĩa từ được tháo rời và lắp ráp trong một hộp laminar đặc biệt trong quá trình sửa chữa. Nó duy trì môi trường cần thiết cho công việc như vậy với sự trợ giúp của hệ thống cung cấp không khí có độ tinh khiết và độ kín cao. Bạn đã tự tháo rời đĩa ở nhà, chắc chắn bạn sẽ khiến nó không thể sử dụng được.

Các đầu đọc không tải nằm bên cạnh cụm đĩa. Đây còn được gọi là "vị trí đậu xe". Một thiết bị đặc biệt chỉ đưa các đầu vào vùng làm việc khi đĩa đã tăng tốc đến tốc độ cần thiết. Tất cả chúng đều di chuyển cùng nhau, không phải mỗi bên riêng biệt. Điều này cho phép bạn truy cập nhanh vào tất cả dữ liệu.

Bảng điện tử, hoặc bộ điều khiển, thường được gắn vào dưới cùng của ổ cứng. Cô ấy không được bảo vệ bởi bất cứ thứ gì, và từ đó cô ấy khá dễ bị tổn thương về cơ và nhiệt. Chính cô ấy là người điều khiển cơ khí. Winchester khác với máy tính xách tay chỉ ở kích thước 3,5 inch tiêu chuẩn. Nguyên lý hoạt động của đĩa cứng hoàn toàn giống nhau. Chúng có thể chỉ khác nhau về số lượng bánh kếp từ và dung lượng lưu trữ.

Như có thể truy tìm, thiết bị đĩa cứng có thể bị va đập, va đập, trầy xước, thay đổi nhiệt độ đáng kể và tăng điện áp. Và điều này làm cho nó không phải là nhà cung cấp thông tin hoàn toàn đáng tin cậy. Chính vì điều này mà ổ cứng trên máy tính xách tay bị lỗi thường xuyên hơn so với máy tính cố định. Rốt cuộc, các thiết bị di động thường xuyên bị lắc, đôi khi bị rơi, mang ra ngoài trời lạnh hoặc đặt dưới ánh nắng mặt trời. Và điều này lại ảnh hưởng tiêu cực đến ổ cứng.

Để kéo dài tuổi thọ của ổ cứng, không để ổ cứng bị rơi hoặc va đập, đảm bảo có đủ hệ thống thông gió trong hộp và chỉ thực hiện bất kỳ thao tác nào với ổ đĩa khi tắt nguồn. Những thiếu sót này đã dẫn đến sự xuất hiện của một loại ổ cứng SSD mới. Dần dần, chúng đang lấn át các ổ cứng HDD, thứ từng được coi là phương tiện truyền thông tuyệt vời.

Thiết bị logic


Chúng tôi đã tìm hiểu bên trong ổ cứng trông như thế nào. Bây giờ chúng ta sẽ phân tích cấu trúc logic của nó. Dữ liệu được ghi vào đĩa cứng của máy tính theo các rãnh, được chia thành các vùng cụ thể. Mỗi sector có kích thước 512 byte. Các sector liên tiếp được kết hợp thành một cụm.

Khi cài đặt một ổ cứng mới, bạn cần phải định dạng nó, nếu không máy tính sẽ không nhìn thấy dung lượng trống trên ổ. Định dạng có thể là vật lý và logic. Đầu tiên liên quan đến việc phân vùng đĩa thành các sector. Một số trong số chúng có thể được định nghĩa là "xấu", có nghĩa là, không thể sử dụng để ghi dữ liệu. Trong hầu hết các trường hợp, ổ đĩa đã được định dạng theo cách này trước khi được bán.

Định dạng logic liên quan đến việc tạo một phân vùng logic trên ổ cứng của bạn. Điều này làm cho nó có thể đơn giản hóa đáng kể và tối ưu hóa công việc với thông tin. Một phân vùng logic (hoặc, như nó còn được gọi là, "đĩa logic") được gán cho một vùng nhất định của ổ đĩa. Bạn có thể làm việc với nó như với một ổ cứng riêng biệt. Để hiểu cách một ổ cứng hoạt động với các phân vùng của nó, chỉ cần chia ổ cứng thành 2-4 phần tùy thuộc vào số lượng hợp lý là đủ. Đối với mỗi tập, bạn có thể áp dụng hệ thống định dạng riêng: FAT32, NTFS hoặc exFAT.

Chi tiết kỹ thuật


Các ổ cứng khác nhau ở dữ liệu sau:

  • âm lượng;
  • tốc độ quay trục chính;
  • giao diện.

Đến nay, dung lượng trung bình của một ổ cứng là 500-1000 GB. Nó xác định lượng thông tin mà bạn có thể ghi vào phương tiện. Tốc độ trục chính sẽ xác định bạn có thể truy cập dữ liệu nhanh như thế nào, tức là đọc và ghi thông tin. Giao diện phổ biến nhất là SATA, thay thế cho IDE đã lỗi thời và chậm chạp. Chúng khác nhau về băng thông và loại đầu nối để kết nối với bo mạch chủ. Lưu ý rằng đĩa máy tính xách tay hiện đại chỉ có thể có giao diện SATA hoặc SATA2.

Bài báo này đã xem xét cách thức hoạt động của ổ cứng, nguyên lý hoạt động, dữ liệu kỹ thuật và cấu trúc logic.

Thiết bị đĩa cứng

Artyom Rubtsov,R.LAB Việc làm rõ mối quan hệ giữa thuật ngữ tiếng Nga và tiếng Anh được thực hiện bởi Leonid Vorzhev.

Mục đích của bài viết này là mô tả cấu trúc của một ổ cứng hiện đại, cho biết về các thành phần chính của nó, cho biết chúng trông như thế nào và được gọi như thế nào. Ngoài ra, chúng tôi sẽ chỉ ra mối quan hệ giữa thuật ngữ tiếng Nga và tiếng Anh mô tả các thành phần của ổ cứng.

Để rõ ràng hơn, chúng ta hãy xem xét ổ đĩa SATA 3,5 inch. Đây sẽ là một terabyte Seagate ST31000333AS hoàn toàn mới. Chúng ta hãy nhìn vào con chuột lang của chúng tôi.

PCB màu xanh lá cây với các rãnh đồng, đầu nối nguồn và đầu nối SATA được gọi là bảng điện tử hoặc bảng điều khiển (Bảng mạch in, PCB). Nó dùng để kiểm soát hoạt động của đĩa cứng. Vỏ nhôm đen và bên trong của nó được gọi là Head and Disk Assembly (HDA), còn được các chuyên gia gọi là "cái lọ". Bản thân trường hợp không có nội dung cũng được gọi là HDA (cơ sở).

Bây giờ chúng ta hãy tháo PCB và kiểm tra các thành phần được đặt trên nó.

Điều đầu tiên đập vào mắt bạn là một con chip lớn nằm ở giữa - một bộ vi điều khiển hoặc bộ xử lý (Micro Controller Unit, MCU). Trên các ổ cứng hiện đại, bộ vi điều khiển bao gồm hai phần - Bộ xử lý trung tâm (CPU), thực hiện mọi phép tính và kênh đọc / ghi, một thiết bị đặc biệt giúp chuyển đổi tín hiệu tương tự đến từ các đầu thành dữ liệu kỹ thuật số. thao tác đọc và mã hóa dữ liệu kỹ thuật số thành tín hiệu tương tự khi được viết. Bộ xử lý có các cổng IO để điều khiển phần còn lại của các thành phần PCB và truyền dữ liệu qua giao diện SATA.

Chip nhớ là một bộ nhớ DDR SDRAM thông thường. Kích thước bộ nhớ xác định kích thước của bộ nhớ cache trên đĩa cứng. PCB này có bộ nhớ DDR Samsung 32 MB, về mặt lý thuyết cung cấp cho đĩa một bộ nhớ cache 32 MB (và đây chính xác là dung lượng được đưa ra trong thông số kỹ thuật của đĩa cứng), nhưng điều này không hoàn toàn đúng. Vấn đề là bộ nhớ được chia hợp lý thành bộ nhớ đệm (cache) và bộ nhớ phần sụn. Bộ xử lý yêu cầu một số bộ nhớ để tải các mô-đun phần sụn. Theo như chúng tôi biết, chỉ có Hitachi / IBM cho biết kích thước bộ nhớ cache thực tế trong bảng thông số kỹ thuật; liên quan đến phần còn lại của đĩa, kích thước của bộ nhớ cache là do bất kỳ ai đoán.

Con chip tiếp theo là bộ điều khiển Động cơ cuộn dây bằng giọng nói (bộ điều khiển VCM). Ngoài ra, chip này còn điều khiển các nguồn cấp điện thứ cấp nằm trên bo mạch, từ đó cấp nguồn cho bộ xử lý và vi mạch tiền khuếch đại (preamp) nằm trong HDA. Nó là khách hàng chính của năng lượng PCB. Nó điều khiển quay trục chính và chuyển động của đầu. Lõi bộ điều khiển VCM có thể hoạt động ngay cả ở nhiệt độ thấp tới 100 ° C.

Một số phần sụn của ổ đĩa được lưu trữ trong bộ nhớ flash. Khi nguồn được cấp vào đĩa, bộ vi điều khiển sẽ tải nội dung của chip flash vào bộ nhớ và bắt đầu thực thi mã. Nếu không có mã được tải chính xác, đĩa thậm chí sẽ không muốn quay lên. Nếu không có chip flash trên bo mạch, thì nó được tích hợp sẵn trong bộ vi điều khiển.

Cảm biến rung (cảm biến sốc) phản ứng với chấn động, gây nguy hiểm cho đĩa và gửi tín hiệu về nó đến bộ điều khiển VCM. VCM sẽ đỗ các đầu ngay lập tức và có thể ngăn đĩa quay. Về lý thuyết, một cơ chế như vậy sẽ bảo vệ đĩa khỏi bị hư hại thêm, nhưng trên thực tế thì nó không hoạt động, vì vậy đừng làm rơi đĩa. Trên một số đĩa, cảm biến rung đã tăng độ nhạy, đáp ứng với những rung động nhỏ nhất. Dữ liệu thu được từ cảm biến cho phép bộ điều khiển VCM điều chỉnh chuyển động của các đầu. Ít nhất hai cảm biến rung được lắp trên các đĩa như vậy.

Có một thiết bị bảo vệ khác trên bo mạch - Bộ triệt tiêu điện áp thoáng qua (TVS). Nó bảo vệ bo mạch khỏi hiện tượng tăng điện. Trong trường hợp nguồn điện tăng vọt, TVS sẽ bị cháy, tạo ra một đoạn ngắn tiếp đất. Có hai TVS được cài đặt trên bảng này, cho 5 và 12 volt.

Bây giờ chúng ta hãy nhìn vào HDA.

Các điểm tiếp xúc của động cơ và đầu được đặt dưới bảng. Bên cạnh đó, trên vỏ đĩa có một lỗ nhỏ gần như không thể nhìn thấy được (lỗ thở). Nó phục vụ để cân bằng áp suất. Nhiều người nghĩ rằng có một chân không bên trong ổ cứng. Thật ra, đây không phải vấn đề. Lỗ này cho phép đĩa cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài khu vực ngăn chứa. Ở bên trong, lỗ này được bao phủ bởi một bộ lọc (bộ lọc hơi thở) để giữ bụi và các hạt ẩm.

Bây giờ chúng ta hãy nhìn vào bên trong khu vực ngăn chặn. Tháo nắp đĩa.

Bản thân cái nắp không có gì thú vị. Nó chỉ là một miếng kim loại với một miếng đệm cao su để tránh bụi. Cuối cùng, hãy xem xét việc lấp đầy khu vực ngăn chặn.

Thông tin quý giá được lưu trữ trên đĩa kim loại, còn được gọi là bánh kếp hoặc đĩa. Trong ảnh, bạn có thể thấy chiếc bánh kếp trên cùng. Các tấm này được làm bằng nhôm hoặc thủy tinh đánh bóng và được phủ một số lớp với các thành phần khác nhau, bao gồm cả chất sắt từ, trên đó dữ liệu thực sự được lưu trữ. Giữa những chiếc bánh kếp, cũng như phía trên đầu của chúng, chúng ta thấy những tấm đặc biệt được gọi là tấm ngăn hay tấm ngăn (bộ giảm chấn hoặc tấm ngăn cách). Chúng cần thiết để cân bằng luồng không khí và giảm tiếng ồn âm thanh. Chúng thường được làm bằng nhôm hoặc nhựa. Các tấm ngăn bằng nhôm đối phó tốt hơn với việc làm mát không khí bên trong khu vực ngăn chặn.

Mặt bên của bánh kếp và ngăn cách.

Các đầu (đầu) đọc-ghi được lắp trên các đầu của giá đỡ của thiết bị đầu từ, hoặc BMG (Head Stack Assembly, HSA). Khu vực đỗ xe là khu vực đặt các đầu của đĩa khỏe nếu trục quay dừng lại. Trên đĩa này, khu vực đỗ xe nằm gần trục xoay hơn, có thể được nhìn thấy trong ảnh.

Trên một số ổ, việc đậu xe được thực hiện trên các khu vực đậu xe bằng nhựa đặc biệt nằm bên ngoài các tấm.

Đĩa cứng là một cơ cấu định vị chính xác và cần không khí rất sạch để hoạt động bình thường. Trong quá trình sử dụng, các hạt kim loại và dầu mỡ cực nhỏ có thể hình thành bên trong ổ cứng. Có một bộ lọc tuần hoàn bên trong đĩa để làm sạch không khí ngay lập tức. Nó là một thiết bị công nghệ cao liên tục thu thập và bẫy các hạt nhỏ nhất. Bộ lọc nằm trong đường đi của các dòng không khí được tạo ra bởi chuyển động quay của các tấm.

Bây giờ chúng ta hãy loại bỏ nam châm trên cùng và xem những gì được ẩn dưới nó.

Ổ cứng sử dụng nam châm neodymium rất mạnh. Những nam châm này mạnh đến mức chúng có thể nâng gấp 1.300 lần trọng lượng của chính chúng. Vì vậy, không đặt ngón tay của bạn giữa nam châm và kim loại hoặc nam châm khác - tác động sẽ rất nhạy cảm. Ảnh này cho thấy các hạn chế BMG. Nhiệm vụ của chúng là hạn chế chuyển động của các đầu, để chúng nằm trên bề mặt của các tấm. Bộ giới hạn BMG của các mô hình khác nhau được sắp xếp theo những cách khác nhau, nhưng luôn có hai trong số chúng, chúng được sử dụng trên tất cả các ổ cứng hiện đại. Trên đường lái xe của chúng tôi, điểm dừng thứ hai nằm trên nam châm thấp hơn.

Đây là những gì bạn có thể thấy ở đó.

Chúng ta cũng thấy một cuộn dây giọng nói ở đây, là một phần của thiết bị đầu từ. Cuộn dây và nam châm tạo thành bộ truyền động Voice Coil Motor (VCM). Cơ cấu chấp hành và cụm đầu tạo thành cơ cấu chấp hành - thiết bị di chuyển các đầu. Một miếng nhựa màu đen có hình dạng phức tạp được gọi là chốt dẫn động. Đây là một cơ chế bảo vệ giải phóng BMG sau khi động cơ trục chính đã đạt đến một tốc độ nhất định. Điều này là do áp suất của dòng không khí. Chốt bảo vệ đầu khỏi những chuyển động không mong muốn ở vị trí đỗ xe.

Bây giờ chúng ta hãy tháo cụm đầu từ tính.

Chuyển động chính xác và mượt mà của BMG được hỗ trợ bởi một ổ trục chính xác. Phần lớn nhất của BMG, được làm bằng hợp kim nhôm, thường được gọi là tay đòn hoặc tay quay. Ở cuối cánh tay của rocker có các đầu trên một hệ thống treo lò xo (Đầu Gimbal Assembly, HGA). Thông thường, bản thân các đầu và cánh tay của rocker được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau. Cáp linh hoạt (Mạch in linh hoạt, FPC) đi đến một miếng đệm kết hợp với bảng điều khiển.

Chúng ta hãy xem xét các thành phần của BMG chi tiết hơn.

Một cuộn dây kết nối với một dây cáp.

Ổ đỡ trục.

Hình ảnh sau đây cho thấy các địa chỉ liên lạc của BMG.

Miếng đệm đảm bảo độ kín của mối nối. Do đó, không khí chỉ có thể đi vào cụm đĩa / đầu thông qua lỗ cân bằng áp suất. Đĩa này có một lớp mỏng tiếp xúc được mạ vàng để cải thiện độ dẫn điện.

Đây là một thiết kế cánh tay rocker cổ điển.

Các miếng nhỏ màu đen ở đầu của móc treo lò xo được gọi là thanh trượt. Nhiều nguồn chỉ ra rằng thanh trượt và đầu là một và giống nhau. Trên thực tế, thanh trượt giúp đọc và ghi thông tin bằng cách nâng phần đầu lên trên bề mặt của bánh kếp. Trên các ổ cứng hiện đại, các đầu di chuyển ở khoảng cách 5-10 nanomet so với bề mặt của bánh kếp. Để so sánh, một sợi tóc người có đường kính khoảng 25.000 nanomet. Nếu bất kỳ hạt nào lọt vào dưới thanh trượt, điều này có thể dẫn đến quá nhiệt của các đầu do ma sát và hỏng hóc, đó là lý do tại sao độ tinh khiết của không khí bên trong khu vực ngăn chặn lại rất quan trọng. Bản thân các phần tử đọc và ghi nằm ở cuối thanh trượt. Chúng rất nhỏ nên chỉ có thể nhìn thấy chúng bằng kính hiển vi tốt.

Như bạn thấy, bề mặt của thanh trượt không bằng phẳng, nó có các rãnh khí động học. Chúng giúp ổn định độ cao bay của thanh trượt. Không khí dưới thanh trượt tạo thành một lớp đệm khí (Bề mặt chịu lực không khí, ABS). Đệm không khí giữ cho đường bay của thanh trượt gần như song song với bề mặt của bánh kếp.

Đây là một hình ảnh thanh trượt khác.

Địa chỉ liên lạc của những người đứng đầu có thể nhìn thấy rõ ràng ở đây.

Đây là một phần quan trọng khác của BMG mà vẫn chưa được thảo luận. Nó được gọi là bộ tiền khuếch đại (preamp). Bộ tiền khuếch đại là một chip điều khiển các đầu và khuếch đại tín hiệu đến hoặc đi từ chúng.

Bộ tiền khuếch đại được đặt trực tiếp trong BMG vì một lý do rất đơn giản - tín hiệu đến từ các đầu rất yếu. Trên các đĩa hiện đại, nó có tần số khoảng 1 GHz. Nếu bạn di chuyển bộ tiền khuếch đại ra ngoài khu vực ngăn chặn, tín hiệu yếu như vậy sẽ bị suy giảm rất nhiều trên đường đến bảng điều khiển.

Nhiều bản nhạc dẫn từ bộ tiền khuếch đại đến đầu (bên phải) hơn là đến khu vực ngăn chặn (bên trái). Thực tế là một đĩa cứng không thể hoạt động đồng thời với nhiều hơn một đầu (một cặp phần tử ghi và đọc). Ổ cứng sẽ gửi tín hiệu đến bộ tiền khuếch đại, và nó chọn đầu mà ổ cứng hiện đang truy cập. Ổ cứng này có sáu rãnh dẫn đến mỗi đầu. Tại sao nhiều như vậy? Một rãnh là mặt đất, hai rãnh nữa dành cho các phần tử đọc và ghi. Hai rãnh tiếp theo dùng để điều khiển các thiết bị truyền động mini, các thiết bị áp điện hoặc từ tính đặc biệt có thể di chuyển hoặc xoay thanh trượt. Điều này giúp định vị tốt hơn các đầu trên đường đua. Con đường cuối cùng dẫn đến lò sưởi. Bộ gia nhiệt được sử dụng để điều chỉnh độ cao bay của các đầu. Lò sưởi truyền nhiệt đến hệ thống treo kết nối thanh trượt và tay quay. Hệ thống treo được làm bằng hai hợp kim có các đặc tính giãn nở nhiệt khác nhau. Khi được làm nóng, hệ thống treo uốn cong về phía bề mặt của bánh kếp, do đó làm giảm độ cao bay của phần đầu. Khi nguội, hệ thống treo thẳng.

Đủ về các đầu, chúng ta hãy tháo rời đĩa thêm. Bỏ dấu phân cách trên.

Đây là những gì nó trông như thế này.

Trong bức ảnh tiếp theo, bạn có thể thấy ngăn chứa với dải phân cách trên cùng và cụm đầu bị loại bỏ.

Nam châm phía dưới trở nên có thể nhìn thấy được.

Bây giờ kẹp đĩa.

Vòng này giữ các khối đĩa lại với nhau, ngăn chúng di chuyển tương đối với nhau.

Bánh kếp được xâu trên trục xoay (trục chính).

Bây giờ không có gì chứa bánh kếp, hãy loại bỏ bánh kếp phía trên. Đó là những gì bên dưới.

Bây giờ đã rõ lý do tại sao không gian cho các đầu được tạo ra - có các vòng đệm giữa các bánh kếp. Bức ảnh cho thấy chiếc bánh kếp thứ hai và phần ngăn cách thứ hai.

Vòng đệm là một mảnh chính xác được làm bằng hợp kim hoặc polyme không từ tính. Hãy cởi nó ra.

Hãy kéo mọi thứ khác ra khỏi đĩa để kiểm tra phần dưới của HDA.

Đây là lỗ cân bằng áp suất trông như thế nào. Nó nằm ngay dưới bộ lọc không khí. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn bộ lọc.

Vì không khí đi vào từ bên ngoài nhất thiết phải chứa bụi nên bộ lọc có nhiều lớp. Nó dày hơn nhiều so với bộ lọc tuần hoàn. Nó đôi khi chứa các hạt silica gel để chống lại độ ẩm không khí.

Các ấn phẩm tương tự: