Kõvaketaste tööpõhimõte on sarnane magnetofonide tööga. Tööpind Ketas liigub lugemispea suhtes (näiteks induktiivpooli kujul, mille magnetahelas on tühimik). AC rakendamisel elektrivool(salvestamise ajal) peapoolile, peavahest tekkiv vahelduv magnetväli mõjutab ketta pinna ferromagnetit ja muudab domeeni magnetiseerimisvektori suunda sõltuvalt signaali tugevusest. Lugemisel põhjustab domeenide liikumine peavahes magnetvoo muutumist pea magnetahelas, mis toob kaasa vahelduva elektriline signaal mähises elektromagnetilise induktsiooni mõju tõttu.

IN Hiljuti Lugemiseks kasutatakse magnetoresistiivset efekti ja magnetoresistiivseid päid ketastes. Nendes toob magnetvälja muutus sõltuvalt magnetvälja tugevuse muutumisest kaasa takistuse muutumise. Sellised pead võimaldavad suurendada usaldusväärse teabe lugemise tõenäosust (eriti suure teabe salvestamise tiheduse korral).

meetod paralleelne salvestamine
Teabebitid salvestatakse väikese pea abil, mis läbides pöörleva ketta pinna magnetiseerib miljardeid horisontaalseid diskreetseid alasid - domeene. Kõik need piirkonnad on olenevalt magnetiseeritusest loogiline null või üks.

Maksimaalne saavutatav salvestustihedus seda meetodit kasutades on umbes 23 Gbit/cm². Praegu asendatakse see meetod järk-järgult perpendikulaarse salvestusmeetodiga.

Perpendikulaarne salvestusmeetod
Perpendikulaarne salvestusmeetod on tehnoloogia, mille puhul teabe bitte salvestatakse vertikaalsetesse domeenidesse. See võimaldab kasutada tugevamaid magnetvälju ja vähendab 1 biti kirjutamiseks vajaliku materjali pindala. Kaasaegsete näidiste salvestustihedus on 60 Gbit/cm². Perpendikulaarsed salvestuskõvakettad on turul saadaval alates 2005. aastast.

Soojusmagnetiline salvestusmeetod
Soojusmagnetiline salvestusmeetod Soojusabiga magnetsalvestus, HAMR) peal Sel hetkel olemasolevatest kõige lootustandvam, arendatakse seda nüüd aktiivselt. See meetod kasutab ketta punktkuumutamist, mis võimaldab peal magnetiseerida väga väikeseid alasid oma pinnal. Kui ketas on jahtunud, on magnetiseerimine "fikseeritud". Seda tüüpi kõvakettaid pole veel turule toodud (2009. aasta seisuga), on ainult eksperimentaalsed näidised salvestustihedusega 150 Gbit/cm². HAMR-tehnoloogiate arendamine on kestnud juba mõnda aega, kuid eksperdid erinevad endiselt maksimaalse salvestustiheduse hinnangutes. Seega nimetab Hitachi piiriks 2,3–3,1 Tbit/cm² ja Seagate Technology esindajad viitavad sellele, et nad suudavad tõsta HAMR-meediumi salvestustihedust 7,75 Tbit/cm²-ni. Selle tehnoloogia laialdast kasutamist tuleks oodata aastatel 2011–2012.

Kasutatakse kahte peamist salvestusmeetodit: sagedusmodulatsioon(FM) ja muudetud FM-meetod. Ujukajami kontrolleris (adapteris) töödeldakse andmeid kahendkoodina ja edastatakse ujukajamile seeriakoodina.

Sagedusmeetod modulatsioon on kahesageduslik. Kellaintervalli alguses salvestamisel lülitatakse MG-s vool ja pinna magnetiseerimise suund muutub. Kirjutamisvoolu lüliti tähistab kirjutamiskella algust ja seda kasutatakse lugemise ajal sünkroonimissignaalide genereerimiseks.

Meetodil on omadus isesünkroonimine. Kui kirjutate "1" kella intervalli keskele, siis vool inverteeritakse, kuid "0" kirjutamisel mitte. Kellaintervalli keskpaiga hetkedel lugemisel tehakse kindlaks suvalise polaarsusega signaali olemasolu.

Signaali olemasolu vastab sel hetkel "1" ja puudumine - "0".

Formaat teabe salvestamiseks disketile

Iga lugu disketil on jagatud sektoriteks. Sektori suurus on vormingu peamine omadus ja määrab väikseima andmehulga, mida saab kirjutada ühe I/O toiminguga. NGMD-s kasutatavad formaadid erinevad sektorite arvu ja ühe sektori mahu poolest. Maksimaalse sektorite arvu raja kohta määrab operatsioonisüsteem. Sektorid on üksteisest eraldatud intervallidega, mille jooksul teavet ei salvestata. Radade arvu korrutis sektorite arvu ja disketi külgede arvuga määrab selle teabemahu.

Iga sektor sisaldab teenuse teabevälja ja andmevälja. Aadressi marker- see on spetsiaalne kood, mis erineb andmetest ja näitab sektori või andmevälja algust. Pea number tähistab ühte kahest MG-st, mis asuvad disketi vastavatel külgedel. Sektori number- see on sektori loogiline kood, mis ei pruugi sellega kokku langeda füüsiline number. Sektori pikkus näitab andmevälja suurust. Juhtbaidid mõeldud

Keskmine juurdepääsuaeg kettale millisekundites hinnatakse järgmise avaldise abil: kus on radade arv GMD tööpinnal; - MG rajalt rajale liikumise aeg; - positsioneerimissüsteemi settimisaeg.

Disketti disain

Kõvaketas (HDD)

Kõva magnetketas on ümmargune metallplaat paksusega 1,5..2mm, mis on kaetud ferromagnetilise kihi ja spetsiaalse kaitsekihiga. Mõlemat ketta pinda kasutatakse kirjutamiseks ja lugemiseks.

Toimimispõhimõte

Sõidab edasi kõvakettad andmeid kirjutavad ja loevad universaalsed lugemis-/kirjutuspead pöörleva seadme pinnalt magnetkettad, jagatud radadeks ja sektoriteks (igaüks 512 baiti).

Enamikul draividel on kaks või kolm ketast (võimaldab salvestada neljale või kuuele küljele), kuid on ka seadmeid, mis sisaldavad kuni 11 või enam ketast. Sama tüüpi (identselt paiknevad) rajad ketaste kõikidel külgedel ühendatakse silindriks. Plaadi mõlemal küljel on oma lugemis-/kirjutusrada, kuid kõik pead on paigaldatud ühisele vardale või riiulile. Seetõttu ei saa pead liikuda üksteisest sõltumatult ja liiguvad ainult sünkroonselt.

Esimeste mudelite HDD pöörlemiskiirus oli 3600 pööret minutis (st 10 korda rohkem kui disketiseadmel), praegu on sagedus kõvade pöörlemine kettad tõusid 5400, 5600, 6400, 7200, 10 000 ja isegi 15 000 pööret minutis.

Tavalise töötamise ajal kõvaketas Lugemis-/kirjutuspead ei puuduta (ja ei tohiks puudutada!) kettaid. Aga kui toide välja lülitatakse ja kettad seiskuvad, vajuvad need pinnale. Seadme töötamise ajal moodustub pöörleva ketta pea ja pinna vahele väga väike õhuvahe (õhkpadi). Kui sellesse pilusse satub tolmukübe või tekib põrutus, siis pea “kokku põrkab” kettaga. Selle tagajärjed võivad olla erinevad - alates mitme baidi andmete kadumisest kuni kogu draivi rikkeni. Seetõttu on enamikus draivides magnetketaste pinnad legeeritud ja kaetud spetsiaalsete määrdeainetega, mis võimaldab seadmetel vastu pidada nii peade igapäevastele "tõusmistele" ja "maandumistele", kui ka tõsisematele põrutustele.

Mõned moodsamad draivid kasutavad CSS-i (Contact Start Stop) disaini asemel laadimis-/mahalaadimismehhanismi, mis ei lase peadel kõvaketastega kokku puutuda isegi siis, kui draivi toide on välja lülitatud. Laadimis-/mahalaadimismehhanism kasutab kaldpaneeli, mis asub otse välispinna kohal pind kõva kettale. Kui draiv on välja lülitatud või energiasäästurežiimis, liiguvad pead sellele paneelile. Kui toide on varustatud, avatakse pead ainult siis, kui pöörlemiskiirus on kõvakettad saavutab vajaliku väärtuse. Ketaste pöörlemisel tekkiv õhuvool (aerostaatiline laager) väldib võimalikku kontakti pea ja kõvaketta pinna vahel.

Kuna magnetkettapaketid on tihedalt suletud korpustes ja neid ei saa parandada, on nende rajatihedus väga kõrge - kuni 96 000 või rohkem tolli kohta (Hitachi Travelstar 80GH). HDA plokid (Head Disk Assembly - peade ja ketaste plokk) monteeritakse spetsiaalsetes töökodades peaaegu täieliku steriilsuse tingimustes. HDA-sid teenindavad vaid mõned ettevõtted, seega on suletud HDA-seadme osade parandamine või asendamine väga kulukas.

Andmete kõvale magnetkettale kirjutamise meetod

LMD-le kirjutamiseks kasutatakse FM-i, modifitseeritud sagedusmodulatsiooni (MFM) ja RLL-i meetodeid, mille puhul iga andmebait teisendatakse 16-bitiseks koodiks.

MFM-meetodi puhul kahekordistub andmete salvestamise tihedus võrreldes FM-meetodiga. Kui kirjutatav andmebitt on üks, siis sellele eelnevat kellabitti ei kirjutata. Kui kirjutatakse "0" ja eelmine bitt oli "1", siis ei kirjutata ka kellasignaali, nagu andmebitti. Kui "0" ees on bitt "0", salvestatakse kellasignaal.

Rajad ja sektorid

Rada- see on üks andmete "rõngas" ketta ühel küljel. Plaadil olevad rajad on jagatud nummerdatud osadeks, mida nimetatakse sektoriteks.

Sektorite arv võib olenevalt rööbastee tihedusest ja sõidu tüübist erineda. Näiteks disketirada võib sisaldada 8 kuni 36 sektorit ja kõvaketta rada 380 kuni 700. Standardsete vormindamisprogrammide abil loodud sektorite maht on 512 baiti.

Sektorite nummerdamine rajal algab ühest, erinevalt peadest ja silindritest, mida loetakse nullist.

Ketta vormindamisel luuakse iga sektori algusesse ja lõppu lisaalad, kuhu salvestada nende numbrid ja muu teenindusinfo, tänu millele kontroller tuvastab sektori alguse ja lõpu. See võimaldab teil eristada vormindamata ja vormindatud ketta mahtu. Pärast vormindamist väheneb ketta maht.

Iga sektori alguses kirjutatakse selle päis (või eesliide). osa), mis määrab sektori alguse ja numbri ning lõpus - järelduse (või järelliide - järelliide osa), mis sisaldab kontrollsummat ( kontrollsumma), mis on vajalik andmete terviklikkuse kontrollimiseks.

Madala taseme vormindamine kaasaegne kõva kettad teostatakse tehases, tootja näitab ainult ketta vormindamisvõimsust. Iga sektor võib salvestada 512 baiti andmeid, kuid andmeala on vaid osa sektorist. Iga ketta sektor võtab tavaliselt 571 baiti, millest andmete jaoks eraldatakse ainult 512 baiti.

Sektorite tühjendamiseks kirjutatakse neile sageli spetsiaalsed baitide jadad. Eesliited, järelliited ja tühikud- ruum, mis eristab ketta vormindamata ja vormindatud mahtude vahel ning on pärast vormindamist "kaotsi läinud".

Madala taseme vormindamisprotsess põhjustab sektorite nummerdamise nihkumise, mille tulemusel kõrvuti asetsevate radade sektorid, millel on sama number, nihkuvad üksteisest kõrvale. Näiteks ühe raja sektor 9 külgneb järgmise raja sektoriga 8, mis omakorda asub kõrvuti järgmise raja sektoriga 7 jne. Optimaalse nihke väärtuse määrab ketta pöörlemiskiiruse ja pea radiaalkiiruse suhe.

Sektori ID koosneb väljadest silindri-, pea- ja sektorinumbrite salvestamiseks, samuti CRC juhtväljast ID-teabe lugemise täpsuse kontrollimiseks. Enamik kontrollereid kasutab madala taseme vormindamise või pinnaanalüüsi käigus vigaste sektorite märkimiseks pea numbrivälja seitsmendat bitti.

Salvestusintervall järgneb kohe CRC baitidele; see tagab, et järgmises andmepiirkonnas olev teave on õigesti kirjutatud. Seda kasutatakse ka sektori ID CRC (kontrollsumma) analüüsi lõpuleviimiseks.

Andmeväli mahutab 512 baiti teavet. Selle taga on veel üks CRC väli, et kontrollida, kas andmed on õigesti kirjutatud. Enamikul draividel on selle välja suurus kaks baiti, kuid mõned kontrollerid saavad hakkama pikemate veaparanduskoodi väljadega ( Veaparanduskood – ECC). Sellele väljale kirjutatud veaparanduskoodi baidid võimaldavad lugemisel mõningaid vigu tuvastada ja parandada. Selle toimingu efektiivsus sõltub valitud parandusmeetodist ja kontrolleri omadustest. Mahakandmisintervalli olemasolu võimaldab baitanalüüsi täielikult lõpule viia ECC (CRC).

Kirjete vaheline intervall on vajalik, et kindlustada järgmise sektori andmed juhusliku kustutamise eest eelmisesse sektorisse kirjutamisel. See võib juhtuda, kui vormindamise ajal pöörati ketast veidi väiksema kiirusega kui järgnevate kirjutamistoimingute ajal.

Vorming teabe salvestamiseks kõvale magnetkettale

Kõvakettad kasutavad tavaliselt andmevorminguid fikseeritud sektorite arvuga raja kohta (17, 34 või 52) ja andmemahuga 512 või 1024 baiti sektori kohta. Sektorid on tähistatud magnetmarkeriga.

Iga sektori algust tähistab aadressimarker. Identifikaatori ja andmeväljade algusesse kirjutatakse sünkroonimisbaidid, mis on mõeldud HDD-adapteri andmejaotusahela sünkroonimiseks. Sektori identifikaator sisaldab pakendis oleva ketta aadressi, mida esindavad silindri, pea ja sektori numbrikoodid. Identifikaatorisse sisestatakse täiendavalt võrdlus- ja lipubaidid. Võrdlusbait tähistab iga sektori jaoks sama numbrit (identifikaator loetakse õigesti). Lipubait sisaldab lippu, mis näitab raja olekut.

Juhtbaidid kirjutatakse identifikaatori väljale üks kord, kui kirjutatakse sektori identifikaator, ja andmeväljale iga kord, kui kirjutatakse sektori identifikaator. uus sissekanne andmeid. Juhtbaidid on loodud lugemisvigade tuvastamiseks ja parandamiseks. Kõige sagedamini kasutatakse polünoomseid paranduskoode (olenevalt adapteri vooluringist).

Kõvakettal olevale teabele juurdepääsu keskmine aeg on

kus tn on keskmine positsioneerimisaeg;

F - ketta pöörlemiskiirus;

vahetus - vahetusaeg.

Vahetusaeg oleneb tehnilisi vahendeid kontroller ja selle liidese tüüp, sisseehitatud puhvervahemälu olemasolu, kettaandmete kodeerimisalgoritm ja interleaving tegur.

Ketaste vormindamine

Ketta vormindamist on kahte tüüpi:

• füüsiline või madala taseme vormindamine;
• loogiline või kõrgetasemeline vormindamine.

Diskettide vormindamisel Exploreriga ( Windows Explorer) või käsku DOS FORMAT, sooritatakse mõlemad toimingud.

Kõvaketaste puhul tuleb need toimingud aga teha eraldi. Veelgi enam, kõvaketta jaoks on kolmas etapp, mis viiakse läbi kahe kindlaksmääratud vormindamistoimingu vahel - ketta jaotamine. Sektsioonide loomine on tingimata vajalik, kui plaanite ühes arvutis kasutada mitut operatsioonisüsteemi. Füüsiline vormindamine toimub alati ühtemoodi, sõltumata operatsioonisüsteemi omadustest ja kõrgetasemelistest vormindamisvalikutest Süsteem määrab helitugevusele või loogilisele draivile tähemärgistuse.

Seega toimub kõvaketta vormindamine kolmes etapis.

• Madala taseme vormindamine.
• Sektsioonide korraldamine kettal.
• Kõrgetasemeline vormindamine.

Madala taseme vormindamine

Madala taseme vormindamise ajal jagatakse ketta rajad sektoriteks. Sel juhul salvestatakse sektorite päised ja järeldused (eesliited ja järelliited) ning moodustatakse sektorite ja radade vahelised intervallid. Iga sektori andmeala on täidetud näivate väärtuste või spetsiaalsete testandmete kogumitega.

Esimestel kontrolleritel ST-506/412 meetodit kasutades salvestades MFM rajad olid jagatud 17 sektoriks ja sama tüüpi kontrollerites, kuid koos RLL-kodeerimisel kasvas sektorite arv 26-ni. Draivides ESDI rada sisaldab 32 või enamat sektorit. IDE-draividel on sisseehitatud kontrollerid ja sõltuvalt nende tüübist on sektorite arv vahemikus 17–700 või rohkem. SCSI-draivid on IDE-draivid, millel on sisseehitatud SCSI siiniadapter (sisseehitatud on ka kontroller), seega võib rajal olevate sektorite arv olla täiesti suvaline ja sõltub ainult paigaldatud kontrolleri tüübist.

Peaaegu kõik IDE- ja SCSI-draivid kasutavad nn tsoonisalvestust muutuva sektorite arvuga raja kohta. Keskmest kaugemal asuvad ja seetõttu pikemad teed sisaldavad rohkem sektoreid kui keskpunkti lähedal. Üks viise suurendada kõva võimsus ketas - välimiste silindrite jagamine suur kogus sektorites võrreldes sisemiste silindritega. Teoreetiliselt mahutavad välimised silindrid rohkem andmeid, kuna neil on suurem ümbermõõt.

Draivides, mis ei kasuta tsoonisalvestusmeetodit, sisaldab iga silinder sama palju andmeid, kuigi välimiste silindrite raja pikkus võib olla kaks korda pikem kui sisemiste. See toob kaasa salvestusmahu ebaratsionaalse kasutamise, kuna andmekandja peab tagama turvaline ladustamine andmed, mis on salvestatud sisemiste silindritega sama tihedusega. Juhul, kui sektorite arv raja kohta on fikseeritud, nagu see on kontrollerite kasutamisel varasemad versioonid, salvestusmahu määrab sisemise (lühema) raja salvestustihedus.

Tsoonide salvestamisel jagatakse silindrid rühmadeks, mida nimetatakse tsoonideks, ja liikudes ketta välisserva poole, jagunevad rajad järjest suuremaks arvuks sektoriteks. Kõigis samasse tsooni kuuluvates silindrites on sektorite arv roomikutel sama. Võimalik tsoonide arv sõltub ajami tüübist; enamikus seadmetes on 10 või rohkem. Andmevahetuse kiirus draiviga võib varieeruda ja sõltub tsoonist, kus pead konkreetsel hetkel asuvad. See juhtub seetõttu, et välimistes tsoonides on rohkem sektoreid ja ketta pöörlemisnurk on konstantne (see tähendab, et sektorite lineaarne liikumiskiirus pea suhtes on andmete lugemisel ja kirjutamisel välistele radadele suurem kui sisemistel).

Tsoonisalvestusmeetodi kasutamisel sisaldab iga ketta pind juba 545,63 sektorit raja kohta. Kui te tsoonisalvestusmeetodit ei kasuta, on iga rada piiratud 360 sektoriga. Kasum tsoonisalvestusmeetodi kasutamisel on umbes 52%.

Pange tähele iga tsooni andmeedastuskiiruste erinevusi. Kuna spindli pöörlemiskiirus on 7200 p/min, sooritatakse üks pööre 1/120 sekundiga ehk 8,33 millisekundiga. Välimise tsooni (null) radade andmeedastuskiirus on 44,24 MB/s ja sisemises tsoonis (15) - ainult 22,12 MB/s. Keskmine andmeedastuskiirus on 33,52 MB/s.

Ketta partitsioonide korraldamine

Kõvakettale loodud partitsioonid pakuvad tuge erinevatele failisüsteemidele, millest igaüks asub ketta kindlal partitsioonil.

Iga failisüsteem kasutab konkreetset meetodit faili poolt hõivatud ruumi jaotamiseks loogilisteks üksusteks, mida nimetatakse klastriteks või mäluüksusteks. Kõvakettal võib olla üks kuni neli partitsiooni, millest igaüks toetab ühte või mitut failisüsteemi tüüpi. Praegu kasutavad arvutiga ühilduvad operatsioonisüsteemid kolme tüüpi failisüsteeme.

FAT (File Allocation Table – failide eraldamise tabel). See on standardne failisüsteem DOS-i, Windows 9x ja Windows NT jaoks. DOS-i all olevates FAT-sektsioonides on failinimede lubatud pikkus 11 tähemärki (8 tähemärki nimest endast ja 3 laiendimärki) ning mahu (loogilise ketta) suurus on kuni 2 GB. Operatsioonisüsteemis Windows 9x/Windows NT 4.0 ja uuemates versioonides on failinimede lubatud pikkus 255 tähemärki.

Programmi FDISK kasutades saate kõvakettale luua ainult kaks füüsilist FAT-partitsiooni – esmane ja sekundaarne ning täiendav jaotis Saate luua kuni 25 loogilist köidet. Partition Magic saab luua neli peamist partitsiooni või kolm peamist ja ühe täiendava.

FAT32 (failide eraldamise tabel, 32-bitine – 32-bitine failide eraldamise tabel). Kasutatakse operatsioonisüsteemidega Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 ja Windows 2000. FAT-tabelites vastavad 32 jaotuslahtrit 32-bitistele numbritele. Selle failistruktuuriga võib helitugevuse (loogilise ketta) suurus ulatuda 2 TB-ni (2048 GB).

NTFS (Windows NT Failisüsteem- Windows NT failisüsteem). Saadaval ainult opsüsteemides Windows NT/2000/XP/2003. Failinimede pikkus võib ulatuda 256 tähemärgini, partitsiooni suurus (teoreetiliselt) on 16 EB (16^1018 baiti). NTFS pakub lisafunktsioone, mida teised failisüsteemid ei paku, näiteks turvafunktsioone.

Pärast partitsioonide loomist peate operatsioonisüsteemi tööriistade abil teostama kõrgetasemelise vormindamise.

Kõrgetasemeline vormindamine

Kõrgetasemelise vormindamisega loob operatsioonisüsteem struktuure failide ja andmetega töötamiseks. Igas jaotises ( loogiline ajam) sisestatakse helitugevuse algsektor (Volume Alglaadimise sektor – VBS), kaks koopiat failide eraldamise tabelist (FAT) ja juurkataloogist ( Juurkataloog). Neid andmestruktuure kasutades levitab operatsioonisüsteem kettaruum, jälgib failide asukohta ja isegi "läheb mööda" ketta defektsetest aladest, et vältida probleeme. Sisuliselt pole kõrgetasemeline vormindamine niivõrd vormindamine, kuivõrd see loob kettale sisukorra ja failide eraldamise tabeli.

Kõvakettad või, nagu neid nimetatakse ka kõvakettad, on üks olulisemaid komponente arvuti süsteem. Kõik teavad seda. Kuid mitte igal kaasaegsel kasutajal pole isegi põhiteadmisi kõvaketta toimimisest. Toimimispõhimõte on põhimõistmiseks üldiselt üsna lihtne, kuid on mõned nüansid, mida arutatakse edasi.

Kas teil on küsimusi kõvaketaste eesmärgi ja klassifikatsiooni kohta?

Eesmärgi küsimus on muidugi retooriline. Iga kasutaja, isegi kõige rohkem algtaseme, vastab kohe, et kõvaketas (aka kõvaketas, aka Hard Drive või HDD) vastab kohe, et seda kasutatakse teabe salvestamiseks.

Üldiselt on see tõsi. Ärge unustage, et kõvakettal on lisaks operatsioonisüsteemile ja kasutaja failid, on OS-i loodud alglaadimissektorid, tänu millele see käivitub, samuti teatud sildid, mille abil saate need kettalt kiiresti leida vajalikku teavet.

Kaasaegsed mudelid on üsna mitmekesised: tavalised kõvakettad, väline kõvakettad, kiired pooljuhtdraivid SSD, kuigi need on spetsiaalselt ette nähtud kõvakettad omistatud ja mitte aktsepteeritud. Järgmisena tehakse ettepanek kaaluda kõvaketta struktuuri ja tööpõhimõtet, kui mitte täielikult, siis vähemalt, nii, et piisab põhimõistete ja protsesside mõistmisest.

Pange tähele, et tänapäevastel kõvaketastel on ka spetsiaalne klassifikatsioon vastavalt mõnele põhikriteeriumile, mille hulgas on järgmised:

• teabe salvestamise meetod;
• meedia tüüp;
• teabele juurdepääsu korraldamise viis.

Miks nimetatakse kõvaketast kõvakettaks?

Tänapäeval mõtlevad paljud kasutajad, miks nad nimetavad väikerelvadega seotud kõvakettaid. Näib, mis võiks nende kahe seadme vahel ühist olla?

Termin ise ilmus juba 1973. aastal, kui turule ilmus maailma esimene HDD, mille disain koosnes kahest eraldi sektsioonist ühes suletud mahutis. Iga sektsiooni maht oli 30 MB, mistõttu andsid insenerid kettale koodnime “30-30”, mis oli täielikult kooskõlas tol ajal populaarse relva “30-30 Winchester” kaubamärgiga. Tõsi, 90ndate alguses langes see nimi Ameerikas ja Euroopas peaaegu kasutusest välja, kuid see on endiselt populaarne postsovetlikus ruumis.

Kõvaketta struktuur ja tööpõhimõte

Kuid me kaldume kõrvale. Kõvaketta tööpõhimõtet võib lühidalt kirjeldada kui teabe lugemise või kirjutamise protsesse. Aga kuidas see juhtub? Magnetkõvaketta tööpõhimõtte mõistmiseks peate kõigepealt uurima, kuidas see töötab.

Kõvaketas ise on plaatide komplekt, mille arv võib ulatuda neljast üheksani ja mis on omavahel ühendatud võlli (telje) abil, mida nimetatakse spindliks. Plaadid asuvad üksteise kohal. Kõige sagedamini on nende valmistamiseks kasutatavad materjalid alumiinium, messing, keraamika, klaas jne. Plaatidel endil on spetsiaalne magnetiline kate, mis on materjalina nimega plaat, mis põhineb gammaferriitoksiidil, kroomoksiidil, baariumferriidil jne. Iga selline plaat on umbes 2 mm paksune.

Radiaalpead (üks iga plaadi kohta) vastutavad teabe kirjutamise ja lugemise eest ning plaatides kasutatakse mõlemat pinda. Mille puhul võib see olla vahemikus 3600 kuni 7200 p/min ja peade liigutamise eest vastutavad kaks elektrimootorit.

Sel juhul on arvuti kõvaketta tööpõhimõte see, et teavet ei salvestata lihtsalt kõikjal, vaid täpselt määratletud kohtades, mida nimetatakse sektoriteks, mis asuvad kontsentrilistel radadel või radadel. Segaduste vältimiseks kehtivad ühtsed reeglid. See tähendab, et kõvaketaste tööpõhimõtted on nende loogilise ülesehituse seisukohalt universaalsed. Näiteks kogu maailmas ühtse standardina kasutusele võetud sektori suurus on 512 baiti. Omakorda jagatakse sektorid klastriteks, mis on külgnevate sektorite jadad. Ja kõvaketta tööpõhimõtte eripära selles osas on see, et teabevahetust viivad läbi terved klastrid (terve arv sektorite ahelaid).

Kuidas aga info lugemine toimub? Kõvaketta tööpõhimõtted magnetkettad näeb välja selline: spetsiaalse klambri abil liigub lugemispea radiaalses (spiraalses) suunas soovitud rajale ja pööramisel asetseb see etteantud sektori kohal ning kõik pead saavad liikuda üheaegselt, lugedes sama teavet mitte ainult erinevaid lugusid, aga ka alates erinevad kettad(plaadid). Kõik rajad samaga seerianumbrid Tavaliselt nimetatakse neid silindriteks.

Sel juhul saab tuvastada veel ühe kõvaketta tööpõhimõtte: mida lähemal on lugemispea magnetpinnale (kuid ei puuduta seda), seda suurem on salvestustihedus.

Kuidas teavet kirjutatakse ja loetakse?

Kõvakettaid või kõvakettaid nimetati magnetilisteks, kuna need kasutavad Faraday ja Maxwelli sõnastatud magnetismi füüsika seadusi.

Nagu juba mainitud, on mittemagnetiliselt tundlikust materjalist plaadid kaetud magnetkattega, mille paksus on vaid paar mikromeetrit. Töö käigus tekib magnetväli, millel on nn domeeni struktuur.

Magnetdomeen on ferrosulami magnetiseeritud piirkond, mis on rangelt piiridega piiratud. Edasi võib kõvaketta tööpõhimõtet lühidalt kirjeldada järgmiselt: välise magnetväljaga kokkupuutel hakkab ketta enda väli orienteeruma rangelt mööda magnetjooni ja mõju peatumisel tekivad jääkmagnetiseerimise tsoonid. ketastel, kuhu salvestatakse varem põhiväljal olnud teave .

Lugemispea vastutab kirjutamisel välise välja loomise eest ja lugemisel tekitab pea vastas asuv jääkmagnetiseerimise tsoon elektromotoorjõu ehk EMF-i. Lisaks on kõik lihtne: EMF-i muutus vastab kahendkoodi ühele ja selle puudumine või lõpetamine nullile. EMF-i muutumise aega nimetatakse tavaliselt bitielemendiks.

Lisaks saab magnetpinda puhtalt arvutiteadusest lähtuvalt seostada teatud infobittide punktjadana. Kuid kuna selliste punktide asukohta ei saa absoluutselt täpselt välja arvutada, peate kettale installima mõned eelnevalt määratud markerid, mis aitavad soovitud asukohta määrata. Selliste märkide loomist nimetatakse vormindamiseks (jämedalt öeldes ketta jagamine radadeks ja sektoriteks, mis on ühendatud klastriteks).

Kõvaketta loogiline ülesehitus ja tööpõhimõte vormindamise osas

Mis puudutab loogiline korraldus HDD, siin on esikohal vormindamine, milles eristatakse kahte peamist tüüpi: madala taseme (füüsiline) ja kõrgetasemeline (loogiline). Ilma nende sammudeta pole kõvaketast võimalik sisse viia töötingimused pole vaja rääkida. Initsialiseerimise kohta uus kõvaketas, arutatakse eraldi.

Madala taseme vormindamine hõlmab füüsilist mõju kõvaketta pinnale, mis loob radadel paiknevad sektorid. On uudishimulik, et kõvaketta tööpõhimõte on selline, et igal loodud sektoril on oma kordumatu aadress, mis sisaldab sektori enda numbrit, selle raja numbrit, millel see asub, ja külje numbrit. vaagnast. Seega pääseb otsejuurdepääsu korraldamisel samale RAM-ile otse ligi antud aadress, selle asemel, et otsida kogu pinnalt vajalikku teavet, tänu millele jõudlus saavutatakse (kuigi see pole kõige olulisem). Pange tähele, et täitmisel madala taseme vormindamine Absoluutselt kogu teave kustutatakse ja enamikul juhtudel ei saa seda taastada.

Teine asi on loogiline vormindamine (Windowsi süsteemides on see kiire vormindamine või kiirvorming). Lisaks on need protsessid rakendatavad ka loogiliste partitsioonide loomisel, mis on põhikõvaketta teatud ala, mis töötavad samadel põhimõtetel.

Loogiline vormindamine mõjutab eelkõige süsteemiala, mis koosneb alglaadimissektor ja partitsioonitabelid (Boot record), failide eraldamise tabelid (FAT, NTFS jne) ja juurkataloog (juurkataloog).

Informatsioon kirjutatakse sektoritesse läbi klastri mitmes osas ja ühes klastris ei saa olla kahte identset objekti (faili). Tegelikult eraldab loogilise partitsiooni loomine selle peamisest süsteemi partitsioon, mille tulemusena ei kuulu sellele salvestatud teave vigade ja tõrgete korral muutumisele ega kustutamisele.

HDD peamised omadused

Tundub, et üldiselt on kõvaketta tööpõhimõte veidi selge. Liigume nüüd põhiomaduste juurde, mis annavad täieliku pildi kõigist võimalustest (või puudustest) kaasaegsed kõvakettad.

Kõvaketta tööpõhimõte ja selle peamised omadused võivad olla täiesti erinevad. Et aru saada, mida me räägime, tõstame esile kõige elementaarsemad parameetrid, mis iseloomustavad kõiki praegu teadaolevaid teabesalvestusseadmeid:

• mahutavus (maht);
• jõudlus (andmetele juurdepääsu kiirus, teabe lugemine ja kirjutamine);
• liides (ühendusviis, kontrolleri tüüp).

Maht tähistab teabe koguhulka, mida saab kõvakettale kirjutada ja sellele salvestada. Kõvaketaste tootmistööstus areneb nii kiiresti, et täna on kasutusele võetud umbes 2 TB ja suurema mahuga kõvakettad. Ja nagu arvatakse, pole see piir.

Liides on kõige olulisem omadus. See määrab täpselt, kuidas seade on emaplaadiga ühendatud, millist kontrollerit kasutatakse, kuidas toimub lugemine ja kirjutamine jne. Peamised ja levinumad liidesed on IDE, SATA ja SCSI.

IDE-draivid on erinevad odav Peamiste puuduste hulgas on aga samaaegselt ühendatud seadmete piiratud arv (maksimaalselt neli) ja madal andmeedastuskiirus (isegi Ultra DMA mälule või Ultra ATA protokollidele (režiim 2 ja režiim 4) otsejuurdepääsu toetamisel). arvatakse, et nende kasutamine võimaldab teil suurendada lugemis-/kirjutuskiirust 16 MB/s-ni, kuid tegelikkuses on kiirus palju väiksem. Lisaks on UDMA režiimi kasutamiseks vajalik installimine spetsiaalne juht, mis peaks teoreetiliselt olema emaplaadiga kaasas.

Kõvaketta tööpõhimõttest ja selle omadustest rääkides ei saa me ignoreerida, milline on IDE ATA versiooni järglane. Selle tehnoloogia eeliseks on see, et kiire Fireware IEEE-1394 siini abil saab lugemis-/kirjutuskiirust suurendada 100 MB/s-ni.

Lõpuks on SCSI-liides võrreldes kahe eelmisega kõige paindlikum ja kiireim (kirjutus-/lugemiskiirus ulatub 160 MB/s ja rohkem). Kuid sellised kõvakettad maksavad peaaegu kaks korda rohkem. Kuid samaaegselt ühendatud teabesalvestusseadmete arv ulatub seitsmest viieteistkümneni, ühenduse saab luua ilma arvutit välja lülitamata ja kaabli pikkus võib olla umbes 15-30 meetrit. Tegelikult kasutatakse seda tüüpi HDD-d enamasti mitte kasutajate arvutites, vaid serverites.

Jõudlust, mis iseloomustab edastuskiirust ja I/O läbilaskevõimet, väljendatakse tavaliselt edastusaja ja järjestikuste edastatavate andmete hulgana ning väljendatakse ühikutes MB/s.

Mõned lisavalikud

Rääkides sellest, mis on kõvaketta tööpõhimõte ja millised parameetrid selle toimimist mõjutavad, ei saa me mõnda ignoreerida lisaomadused, millest võib sõltuda seadme jõudlus või isegi kasutusiga.

Siin on esikohal pöörlemiskiirus, mis mõjutab otseselt soovitud sektori otsimise ja initsialiseerimise (tuvastuse) aega. See on nn varjatud aeg otsing - intervall, mille jooksul pööratakse vajalik sektor lugemispea poole. Tänapäeval on spindli kiiruse jaoks vastu võetud mitmeid standardeid, mida väljendatakse pööretes minutis ja viivitusajaga millisekundites:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

On lihtne näha, et mida suurem on kiirus, seda vähem kulub aega sektorite otsimisele ja füüsilises mõttes ketta pöörde kohta enne pea seadmist soovitud plaadi positsioneerimispunkti.

Teine parameeter on sisemine edastuskiirus. Välistel radadel on see minimaalne, kuid suureneb järkjärgulise üleminekuga sisemistele radadele. Seega pole sama defragmentimisprotsess, mis liigutab sageli kasutatavaid andmeid ketta kiireimatesse piirkondadesse, midagi muud kui nende teisaldamine suurema lugemiskiirusega sisemisele rajale. Välisel kiirusel on fikseeritud väärtused ja see sõltub otseselt kasutatavast liidesest.

Lõpuks on üks olulisi punkte seotud kõvaketta enda vahemälu või puhvri olemasoluga. Tegelikult on kõvaketta tööpõhimõte puhvrikasutuse osas mõneti sarnane töö- või Virtuaalne mälu. Mida suurem on vahemälu (128-256 KB), seda kiiremini kõvaketas töötab.

Peamised nõuded kõvakettale

Enamikul juhtudel pole kõvaketastele kehtestatud nii palju põhinõudeid. Peaasi on pikk kasutusiga ja töökindlus.

Enamiku kõvaketaste põhistandardiks on kasutusiga umbes 5-7 aastat ja tööaeg vähemalt viissada tuhat tundi, kuid tipptasemel kõvaketaste puhul on see näitaja vähemalt miljon tundi.

Mis puutub töökindlusse, siis selle eest vastutab enesetestimise funktsioon S.M.A.R.T., mis jälgib kõvaketta üksikute elementide seisukorda, teostades pidevat jälgimist. Kogutud andmete põhjal saab koostada isegi kindla prognoosi võimalike rikete esinemise kohta tulevikus.

On ütlematagi selge, et kasutaja ei tohiks jääda kõrvale. Seega on näiteks HDD-ga töötades äärmiselt oluline säilitada optimaalne temperatuurirežiim (0 - 50 ± 10 kraadi Celsiuse järgi), vältida kõvaketta värisemist, lööke ja kukkumist, tolmu või muude väikeste osakeste sattumist kõvakettale. , jne. Muide, paljud tahavad Huvitav on teada, et samad tubakasuitsu osakesed on ligikaudu kaks korda pikemad kui lugemispea ja kõvaketta magnetpinna ning inimese juuksed - 5-10 korda.

Kõvaketta vahetamisel tekivad süsteemi lähtestamisprobleemid

Nüüd paar sõna selle kohta, milliseid toiminguid tuleb teha, kui kasutaja mingil põhjusel kõvaketast vahetas või täiendava installis.

Me ei kirjelda seda protsessi täielikult, vaid keskendume ainult põhietappidele. Esiteks peate kõvaketta ühendama ja BIOS-i sätetest uurima, kas uut riistvara on tuvastatud; kettahalduse jaotises lähtestage ja looge alglaadimise sisestus, looge lihtne köide, määrake sellele identifikaator (täht) ja vormindage see failisüsteemi valikuga. Alles pärast seda on uus “kruvi” täielikult töövalmis.

Järeldus

See on tegelikult kõik, mis lühidalt puudutab tänapäevaste kõvaketaste põhifunktsioone ja -omadusi. Toimimispõhimõte väline kõva ketast siin põhimõtteliselt ei käsitletud, kuna see praktiliselt ei erine statsionaarsete kõvaketaste jaoks kasutatavast. Ainus erinevus on ühendamise meetod täiendav salvestusruum arvutisse või sülearvutisse. Kõige tavalisem ühendus toimub USB-liidese kaudu, mis on otse emaplaadiga ühendatud. Samas, kui tahad tagada maksimaalne jõudlus, on parem kasutada USB standard 3.0 (port sees on värvitud Sinine värv), muidugi eeldusel, et väline kõvaketas ise seda toetab.

Muidu arvan, et paljud on vähemalt natuke aru saanud, kuidas mis tahes tüüpi kõvaketas töötab. Võib-olla oli ülaltoodud liiga palju teemasid, eriti isegi koolifüüsika kursusest, kuid ilma selleta on võimalik täielikult mõista kõiki tootmistehnoloogiatele omaseid aluspõhimõtteid ja meetodeid ning HDD rakendused, sellest on võimatu aru saada.

Loeng nr 5: Infosalvestusseadmed

Plaan

1. Kõvakettad
2. Solid State Drives

1. Kõvakettad

Ajalooline viide

Kõvaketaste arendamise käigus muutus kuus standardsuurust - vormitegurit.

Joonis 1. HDD suurused

1956 – IBM 350 kõvaketas esimese seeriasarja osana IBM arvuti 305 RAMAC. Draiv hõivas suure külmiku suuruse ja 971 kg kaaluva kasti ning selles pöörleva 50 õhukese puhta rauaga kaetud ketta, mille läbimõõt oli 610 mm, kogumälu maht oli umbes 5 miljonit 6-bitist baiti (3,5 MB 8-bitiste baitide terminid).
1980 – esimene 5,25-tolline Winchester, Shugart ST-506, 5 MB.
1981 – 5,25-tolline Shugart ST-412, 10 MB.
1986 – SCSI, ATA (IDE) standardid.
1991 – maksimaalne maht 100 MB.
1995 – maksimaalne maht 2 GB.
1997 – maksimaalne maht 10 GB.
1998 – UDMA/33 ja ATAPI standardid.
1999 – IBM annab välja Microdrive’i mahuga 170 ja 340 MB.
2002 – ATA/ATAPI-6 standard ja kettad mahuga üle 137 GB.
2003 – SATA tekkimine.
2005 – maksimaalne maht 500 GB.
– Serial ATA 3G (või SATA II) standard, SAS (Serial Attached SCSI) tekkimine.
2006 – taotlus perpendikulaarne meetod salvestised kaubanduslikes salvestusseadmetes.
- esimeste välkmäluplokki sisaldavate "hübriidsete" kõvaketaste ilmumine.
2007 – Hitachi esitles esimest kaubanduslikku 1 TB draivi.
2009 - põhineb 500 GB vahvlil Western Digital, siis Seagate Technology LLC andis välja mudelid mahuga 2 TB.
– Western Digital teatas 2,5-tolliste HDD-de loomisest mahuga 1 TB (salvestustihedus - 333 GB ühel plaadil)
– SATA 3.0 standardi (SATA 6G) tekkimine.
2010 – Seagate alustab 3TB kõvaketta arendamist.

HDD definitsioon ja seade
Kõvaketas või kõvaketas(Inglise) RaskeKetassõita,HDD), HDD, Winchester, arvutislängis "kruvi", raske, kõvaketas– magnetsalvestuse põhimõttel põhinev infosalvestusseade. See on enamiku arvutite peamine andmesalvestusseade.

Põhimõtteliselt koosneb HDD järgmistest põhiplokkidest:
Elektroonikaüksus sisaldab kontakte ja mikrolülitust, millel asuvad: HDD juhtkontroller, toitepistikud, hüppajaplokk, kaablite pistik (ühendusliides).
Mehaaniline plokk koosneb magnetplaatidest, spindlist, nookurist, nookuri pöörlemistelgedest, nookuri servoajamist, lugemis- ja kirjutuspeadest.
Raam– see on struktuur, milles asuvad kõik kõvaketta elemendid.

Joonis 2. HDD seadme diagramm

Joonis 3. HDD seade

Kõvakettale teabe salvestamise põhimõtted
Kõvakettal olev teave salvestatakse kõvadele (alumiinium, keraamika või klaas) plaatidele, mis on kaetud ferromagnetilise materjali (raudoksiidi), enamasti kroomdioksiidi kihiga. Kõvakettad kasutavad ühel teljel ühte kuni mitut plaati.
Andmed salvestatakse taldrikutele kontsentriliste radadena, millest igaüks on jagatud 512-baidisteks sektoriteks, mis koosnevad horisontaalselt orienteeritud domeenidest. Domeenide orientatsioon magnetkihis aitab ära tunda binaarset teavet (0 või 1). Domeenide suurus määrab andmete salvestamise tiheduse, et käsitleda kettaplaatide pindala, mis jagunevad rajad– kontsentrilised rõngapiirkonnad. Iga rada on jagatud võrdseteks osadeks - sektorites.

Silinder– kõikidel kõvakettaplaatide tööpindadel keskelt võrdsete vahedega rajatud radade komplekt. Pea number määrab kasutatava tööpinna (st silindri konkreetse rööbastee) ja sektori number– konkreetne sektor rajal.

Andmete lugemise/kirjutamise korraldamine toimub tänu lugemis-/kirjutuspeadele (RW). Töörežiimis ei puuduta GZZ-d plaatide pinda, kuna pinnale moodustub sissetuleva õhuvoolu kiht, kui kiire pöörlemine. Pea ja ketta vaheline kaugus on mitu nanomeetrit (tänapäevastel ketastel umbes 10 nm). Mehaanilise kontakti puudumine tagab seadme pika tööea. Kui kettad ei pöörle, paiknevad pead spindli juures või kettast väljas turvalises kohas (parkimistsoonis), kus on välistatud nende ebanormaalne kokkupuude ketaste pinnaga.

Joonis 4. HDD-plaatide korraldus.

Adresseerimisrežiimid

Ketta sektorite adresseerimiseks on kaks peamist viisi: silindripea-sektor(Inglise) silinder— pea— sektor, C.H.S.) Ja lineaarne plokkide adresseerimine(Inglise) lineaarne blokk adresseerimine, LBA).

C.H.S.
Selle meetodi abil käsitletakse sektorit selle füüsilise asukoha järgi kettal 3 koordinaadiga - silindri number, pea number Ja sektori number. Kaasaegsetes sisseehitatud kontrolleritega ketastes ei vasta need koordinaadid enam sektori füüsilisele asukohale kettal ja on "loogilised koordinaadid".
CHS-aadress eeldab, et antud kettapiirkonna kõikidel radadel on sama arv sektoreid. CHS-aadressi kasutamiseks peate teadma geomeetria kasutatud ketas: sellel olevate silindrite, peade ja sektorite koguarv. Esialgu tuli see teave käsitsi sisestada; ATA standardis võeti kasutusele automaatse geomeetria tuvastamise funktsioon (Identify Drive käsk).

LBA
Selle meetodi puhul määratakse andmeplokkide aadress andmekandjal loogilise lineaarse aadressi abil. LBA adresseerimist hakati juurutama ja kasutama 1994. aastal koos EIDE (Extended IDE) standardiga. ATA standardid nõuavad üks-ühele vastavust CHS- ja LBA-režiimide vahel:
LBA = [ (silinder * peade arv + pead) * sektorid/rada ] + (sektor-1)
LBA-meetod vastab SCSI sektori kaardistamisele. SCSI-kontrolleri BIOS täidab neid ülesandeid automaatselt, see tähendab, et loogiline adresseerimismeetod oli algselt SCSI-liidesele omane.
HDD omadused

Praegu eristatakse järgmisi kõvaketta omadusi:

Liides(Inglise) liides) – sideliinide kogum, mööda neid liine saadetud signaalid, tehnilisi vahendeid, mis toetavad neid liine vahetusreeglid (protokoll).
Kaubanduslikult toodetud kõvakettad saavad kasutada järgmisi liideseid:

Mahutavus(Inglise) mahutavus) – andmete hulk, mida draiv saab salvestada. Alates esimeste kõvaketaste loomisest on andmete salvestamise tehnoloogia pideva täiustamise tulemusel nende maksimaalne võimalik maht pidevalt kasvanud. Moodsate kõvaketaste (3,5-tollise kujuteguriga) maht 2010. aasta alguses. ulatub 2000 GB-ni (2 terabaiti). Seagate on aga kinnitanud 3TB HDD väljatöötamist.

Märkus: erinevalt arvutiteaduses kasutusele võetud eesliidete süsteemist, mis tähistab 1024 väärtuse kordset (vt: binaarsed eesliited), kasutavad tootjad kõvaketaste mahu määramisel väärtusi, mis on 1000-kordsed. “200 GB” märgistusega kõvaketta maht on 186 ,2 GB.

Füüsiline suurus (vormitegur) (Inglise) dimensioon). Peaaegu kõik kaasaegsed (2001–2008) personaalarvutite ja serverite draivid on kas 3,5 või 2,5 tolli laiused - vastavalt nende standardsete kinnituste suurus lauaarvutid ja sülearvutid. Levinud on ka 1,8-, 1,3-, 1- ja 0,85-tollised formaadid. 8- ja 5,25-tollise kujuga draivide tootmine on lõpetatud.

Juhusliku juurdepääsu aeg (Inglise) juhuslik juurdepääs aega) – aeg, mille jooksul kõvaketas sooritab magnetketta mis tahes osas lugemis- või kirjutamistoimingu. Selle parameetri vahemik on väike - 2,5 kuni 16 ms. Reeglina on serveridraividel minimaalne aeg (näiteks Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 ms), praegustest kõige pikemad on kaasaskantavate seadmete kettad (Seagate Momentus 5400,3 - 12,5).

Spindli kiirus (Inglise) spindel kiirust) - spindli pöörete arv minutis. Sellest parameetrist sõltuvad suuresti juurdepääsuaeg ja keskmine andmeedastuskiirus. Praegu toodetakse kõvakettaid järgmiste standardsete pöörlemiskiirustega: 4200, 5400 ja 7200 (sülearvutid), 5400, 7200 ja 10 000 (personaalarvutid), 10 000 ja 15 000 pööret minutis (serverid ja suure jõudlusega tööjaamad).

Töökindlus(Inglise) usaldusväärsus) – määratletud kui keskmine aeg rikete vahel ( MTBF). Samuti toetab seda tehnoloogiat valdav enamus kaasaegseid kettaid S.M.A.R.T.

I/O toimingute arv sekundis - tänapäevaste ketaste puhul on see umbes 50 op./s juhusliku juurdepääsuga draivile ja umbes 100 op./sek järjestikuse juurdepääsuga.

Energiatarve - oluline tegur mobiilseadmete jaoks.

Müratase- ajami mehaanika poolt selle töötamise ajal tekitatud müra. Näidatud detsibellides. Vaikseid draive peetakse seadmeteks, mille müratase on umbes 26 dB või madalam. Müra koosneb spindli pöörlemismürast (ka aerodünaamilisest mürast) ja positsioneerimismürast.

Löögikindlus (Inglise) G— šokk hinnang) - ajami vastupidavus äkilistele rõhutõusudele või löökidele, mõõdetuna sisse- ja väljalülitatud olekus lubatud ülekoormuse ühikutes.

Andmeedastuskiirus (Inglise) Ülekanne Hinda) järjestikulise juurdepääsuga:

• sisemine ketta tsoon: 44,2 kuni 74,5 MB/s;
• välimine ketta tsoon: 60,0 kuni 111,4 MB/s.

Puhvri maht- puhver on vahemälu, mis on loodud liidese kaudu lugemis-/kirjutuskiiruse ja edastuskiiruse erinevuste tasandamiseks. 2009. aasta ketaste puhul varieerub see tavaliselt 8–64 MB.

Salvestustihedus taldrikul (ala tihedus) sõltub radade vahelisest kaugusest (ristisuunaline tihedus) ja magnetpiirkonna minimaalsest suurusest (pikitihedus). Üldine kriteerium on salvestustihedus ketta või taldriku mahu pindalaühiku kohta. Mida suurem on salvestustihedus, seda rohkem kiirust andmevahetus peade ja puhvri vahel (sisemine andmeedastuskiirus). Järk-järgult hakkasid eelpool mainitud tehnoloogilisest hüppest tingitud kasvureservid kahanema. 2003. aastaks ulatus kõvakettaplaatide tüüpiline maht 80 GB-ni. 2004. aastal ilmusid taldrikutega kettad mahuga 100 MB, 2005 - 133 MB, 2009 - 333 GB

Kõvaketta minimaalne adresseeritav andmeala on sektor. Sektori suurus on traditsiooniliselt 512 baiti. 2006. aastal teatas IDEMA üleminekust 4096-baidise sektori suurusele, mis plaanitakse lõpule viia 2010. aastaks.

Lõplikus versioonis Windows Vista 2007. aastal välja antud, on selle sektori suurusega ketaste tugi piiratud.

Kõvaketastele andmete salvestamise tehnoloogiad

Kõvaketaste tööpõhimõte on sarnane magnetofonide tööga. Ketta tööpind liigub lugemispea suhtes (näiteks induktiivpooli kujul, mille magnetahelas on tühimik). Peapoolile (salvestuse ajal) vahelduva elektrivoolu andmisel mõjutab pea vahest tekkiv vahelduv magnetväli ketta pinna ferromagnetit ja muudab domeeni magnetiseerimisvektori suunda sõltuvalt signaali tugevusest. Lugemise ajal põhjustab domeenide liikumine peavahes pea magnetahela magnetvoo muutumist, mis põhjustab elektromagnetilise induktsiooni mõjul vahelduva elektrisignaali ilmumist mähisesse.

Viimasel ajal on lugemiseks kasutatud magnetoresistiivset efekti ja ketastes kasutatakse magnetoresistiivseid päid. Nendes toob magnetvälja muutus sõltuvalt magnetvälja tugevuse muutumisest kaasa takistuse muutumise. Sellised pead võimaldavad suurendada usaldusväärse teabe lugemise tõenäosust (eriti suure teabe salvestamise tiheduse korral).

Paralleelsalvestusmeetod
Teabebitid salvestatakse väikese pea abil, mis läbides pöörleva ketta pinna magnetiseerib miljardeid horisontaalseid diskreetseid alasid - domeene. Kõik need piirkonnad on olenevalt magnetiseeritusest loogiline null või üks.

Maksimaalne saavutatav salvestustihedus seda meetodit kasutades on umbes 23 Gbit/cm². Praegu asendatakse see meetod järk-järgult perpendikulaarse salvestusmeetodiga.

Perpendikulaarne salvestusmeetod
Perpendikulaarne salvestusmeetod on tehnoloogia, mille puhul teabe bitte salvestatakse vertikaalsetesse domeenidesse. See võimaldab kasutada tugevamaid magnetvälju ja vähendab 1 biti kirjutamiseks vajaliku materjali pindala. Kaasaegsete näidiste salvestustihedus on 60 Gbit/cm². Perpendikulaarsed salvestuskõvakettad on turul saadaval alates 2005. aastast.

Soojusmagnetiline salvestusmeetod
Soojusmagnetiline salvestusmeetod Kuumus-abistasmagnetilinesalvestamineHAMR) on praegu olemasolevatest kõige lootustandvam, seda arendatakse praegu aktiivselt. See meetod kasutab ketta punktkuumutamist, mis võimaldab peal magnetiseerida väga väikeseid alasid oma pinnal. Kui ketas on jahtunud, on magnetiseerimine "fikseeritud". Seda tüüpi kõvakettaid pole veel turule toodud (2009. aasta seisuga), on ainult eksperimentaalsed näidised salvestustihedusega 150 Gbit/cm². HAMR-tehnoloogiate arendamine on kestnud juba mõnda aega, kuid eksperdid erinevad endiselt maksimaalse salvestustiheduse hinnangutes. Seega nimetab Hitachi piiriks 2,3–3,1 Tbit/cm² ja Seagate Technology esindajad viitavad sellele, et nad suudavad tõsta HAMR-meediumi salvestustihedust 7,75 Tbit/cm²-ni. Selle tehnoloogia laialdast kasutamist tuleks oodata aastatel 2011–2012.

RAID tehnoloogia

RAID (ingl. redundant array of independent/odev disks) üleliigne sõltumatute/odavate kõvaketaste massiiv – mitme ketta maatriks, mida juhib kontroller, mis on omavahel ühendatud kiirete kanalitega ja mida tajutakse ühtse tervikuna. Sõltuvalt kasutatava massiivi tüübist võib see pakkuda erineva tõrketaluvuse ja jõudluse astmeid. Suurendab andmete salvestamise usaldusväärsust ja/või teabe lugemise/kirjutamise kiirust (RAID 0).

RAID 0

RAID 0 (“Striping”) on kahest või enamast kettast koosnev kettamassiivi, milles teave jagatakse A n plokkideks ja kirjutatakse järjestikku kõvaketastele. Vastavalt sellele kirjutatakse ja loetakse teavet samaaegselt, mis suurendab kiirust.

Joonis 5. RAID 0 paigutus

Kahjuks läheb ühe ketta rikke korral teave pöördumatult kaotsi, mistõttu kasutatakse seda kas kodus või saalefaili või vahetusfaili salvestamiseks.

RAID 1

RAID 1 (peegeldamine - "peegeldamine"). Sel juhul on üks ketas teisega täiesti identne, mis garanteerib töö ühe ketta rikke korral, kuid kasutatava ruumi hulk väheneb poole võrra. Kuna kettaid ostetakse samal ajal, võivad defektse partii korral mõlemad kettad ebaõnnestuda. Kirjutamiskiirus on ligikaudu võrdne ühe ketta kirjutamiskiirusega, korraga on võimalik lugeda kahelt kettalt (kui kontroller seda funktsiooni toetab), mis suurendab kiirust.

Joonis 6. RAID 1 paigutus

Kõige sagedamini kasutatakse seda väikestes kontorites andmebaaside jaoks või operatsioonisüsteemi salvestamiseks.

RAID 10

RAID 10 (RAID 1+0). See ühendab endas RAID 0 ja RAID 1 põhimõtted. Kui seda kasutatakse, on igal kõvakettal oma “peeglipaar” ja pool kasutatavast mahust kasutatakse ära. See töötab seni, kuni igast paarist on üks töötav ketas. Enamik suur jõudlus kirjutab/üle kirjutab lugemiskiiruselt võrreldav RAID 5-ga. Kasutatakse andmebaaside salvestamiseks suure koormuse all.

RAID 5

RAID 5. Sel juhul jagatakse kõik andmed plokkideks ja iga komplekti jaoks arvutatakse kontrollsumma, mis salvestatakse ühele kettale - kirjutatakse tsükliliselt kõigile massiivi ketastele (vaheldumisi igaühele) ja kasutatakse andmete taastamiseks. . Vastupidav mitte rohkem kui ühe ketta kadumisele.

Joonis 7. RAID 5 paigutus

RAID 5-l on kõrge lugemisvõime - teavet loetakse peaaegu kõigilt ketastelt, kuid kirjutamisjõudlus on vähenenud - on vaja arvutada kontrollsumma. Kuid kõige kriitilisem toiming on ümberkirjutamine, kuna see toimub mitmes etapis:
1) Lugege andmeid
2) Kontrollsumma lugemine
3) Uute ja vanade andmete võrdlus
4) Uute andmete kirjutamine
5) Kirjutage uus kontrollsumma
6) Kasutatakse siis, kui on vaja suuri mahtusid ja suurt lugemiskiirust.

RAID 6

RAID 6 (ADG). RAID 5 loogiline jätk. Erinevus seisneb selles, et kontrollsumma arvutatakse 2 korda ja selle tulemusena on sellel suurem töökindlus (vastupidav enam kui 2 ketta riketele) ja madalam jõudlus.

Joonis 8. RAID 6 paigutus

RAID-i töö korraldamise tagavad RAID-kontrollerid, mis võivad olla: sisseehitatud emaplaat, sisemine (tahvli kujul) ja välimine.

Joonis 9. Sisemine RAID-kontroller

Serveris oleva kontrolleriga on ühendatud kaks või enam ketast või kontrolleriga on ühendatud väline kettakorpus, olenevalt valitud veataluvuse tasemest kaitseb see üht või mitut ketast rikke eest, säilitades samal ajal funktsionaalsuse.

Püsiva vahemälu ja SAS-ketastega kaitseb see voolukatkestusega seotud probleemide eest, välja arvatud juhul, kui seadmes tekivad elektrikahjustused. Kuid kui server on kahjustatud, võib andmekadu tekkida.

Kaitseb andmeid järgmiste eest:
- riistvaraprobleemid - rike, kahju, seadmete rike. Osaliselt ainult kõvaketta rikke tõttu;
- elektrikatkestused - kaitseb osaliselt kontrolleri puhvris salvestatud andmeid kirjutusjärjekorras, kuid piiratud aja jooksul ja ainult siis, kui kontrolleril on aku.

Ei kaitse:
— tarkvara tõrked;
— inimfaktor;
— infrastruktuuri probleemid (kuigi kõik ühendused asuvad reeglina serveris);
— õnnetused;
- katastroofid.

Rakenduse põhieesmärk on kaitsta andmeid kaotsimineku eest kõvaketta rikke korral, samuti on üheks juurutamise põhjuseks vajadus ketta alamsüsteemi jõudluse suurendamise järele.

RAID-kontrollereid tarnivad paljud ettevõtted: IBM, DELL, SUN, HP, Adaptec, 3ware, LSI ja teised.

Väline RAID massiiv

Joonis 10.Väline RAID massiiv

Esimene tase. Kettad ja kontroller on paigutatud eraldi välissüsteemi. Ühe või mitme serveriga saab ühendada väline massiiv mitmesugused liidesed, näiteks SAS, iSCSI, FC. Peaaegu kõigil sellistel süsteemidel on üleliigsed ventilaatorid ja toiteallikad; paljud pakuvad võimalust paigaldada koondatud kontroller. Välised RAID-massiivid on iseenesest võimsamad ja töökindlamad kui sisemised RAID-kontrollerid ning neid saab laiendada enam kui sajale kettale (kettariiulite abil).

Praegu on paljudel mudelitel täiustatud jälgimis- ja haldustööriistad nii massiivi enda kui ka sellel olevate andmete jaoks. Ketaste seisukorra jälgimise tööriistad teavitavad ette võimalikust rikkest, enamik mainekaid tootjaid vahetavad kettaid ainult nende teadete alusel, enne töövõimetuse fakti. Mõnel mudelil on hetktõmmiste tegemise võimalus, mis kaitseb andmeid ja lihtsustab varundamist.

Kaitseb andmeid järgmiste eest:
- riistvaraprobleemid - osaliselt, kui kõik süsteemid on dubleeritud.
— Tarkvara tõrked– osaliselt on mõnel massiivil funktsioonid kiirkoopiate loomiseks, mis aitavad luua mitu hetktõmmist;
- infrastruktuuri probleemid - kaitstud tingimusel, et kõik massiivid dubleeritakse väljaspool serverit;
— voolukatkestused – kaitseb osaliselt andmeid kontrolleri kirjutuspuhvris, kui aku on olemas. Üleliigsete toiteallikate olemasolu tagab suurema töökindluse.

Ei kaitse:
— inimfaktor;
— õnnetused;
- katastroofid.

Rakendamise põhjuseks on kas salvestusressursside koondamise vajadus, nende lihtsam haldamine, samaaegse juurdepääsu võimalus (näiteks klastri loomisel) või vajadus suur jõudlus, või vajadus suurema töökindluse järele (kontrolleri teede dubleerimine).

Klassi tüüpilised esindajad: Xyratex 5xxx/6xxx, Dell MD3000, IBM 3XXX, HP MSA 2000.

2. Solid State Drives

Joonis 11. SSD-draiv

Solid-state drive (SSD, pooljuhtketas) on arvuti salvestusseade, mis põhineb kontrolleri poolt juhitavatel mälukiipidel. SSD-draivid ei sisalda liikuvaid mehaanilisi osi.

Tahkisdraive on kahte tüüpi: SSD, mis põhineb mälul muutmälu arvutid ja välkmälupõhised SSD-d.

Praegu kasutatakse pooljuhtdraive kompaktsetes seadmetes: sülearvutites, netbookides, kommunikaatorites ja nutitelefonides. Mõned tuntud tootjad on täielikult üle läinud pooljuhtketaste tootmisele, näiteks müüs Samsung 2011. aastal kõvakettaäri Seagate’ile.

On olemas hübriid-kõvakettad, sellised seadmed ühendavad ühes seadmes kõva magnetkettaseadme (HDD) ja suhteliselt väikese pooljuhtketta vahemäluna (et suurendada seadme jõudlust ja kasutusiga ning vähendada energiatarbimist). Seni on selliseid kettaid kasutatud peamiselt kaasaskantavates seadmetes (sülearvutid, Mobiiltelefonid ja nii edasi.).

Joonis 12. Seagate Momentus XT 500 GB hübriidajam

Joonis 13. Seagate Momentus XT 500 GB hübriidajam

Joonis 14. Elektroonikaplokk hübriidajam Seagate Momentus XT 500 GB

Arengu ajalugu

1978 – Ameerika ettevõte StorageTek töötas välja esimese pooljuhtajami kaasaegne tüüp(RAM-põhine).
1982 – Ameerika ettevõte Cray tõi oma superarvutitele Cray-1, mille kiirus on 100 MBit/s ja Cray X-MP kiirusega 320 MBit/s, 8, 16 või 32 miljoni võimsusega pooljuht-RAM-mäluketta. 64-bitised sõnad.
1995 – Iisraeli ettevõte M-Systems tutvustas esimest pooljuhtide välkmäluseadet.
2008 – Lõuna-Korea firmal Mtron Storage Technology õnnestus luua SSD-draiv, mille kirjutuskiirus on 240 MB/s ja lugemiskiirus 260 MB/s, mida demonstreeriti Soulis toimunud näitusel. Helitugevus sellest sõidust- 128 GB. Ettevõtte teatel alustatakse selliste seadmete tootmist 2009. aastal.
2009 – Super Talent Technology ilmus SSD mahutavus 512 gigabaiti, OCZ esindab 1 terabaidist SSD-d.

Hetkel on tähelepanuväärsemad ettevõtted, kes oma tegevuses intensiivselt SSD suunda arendavad, Intel, Kingston, Samsung Electronics, SanDisk, Corsair, Renice, OCZ Technology, Crucial ja ADATA. Lisaks näitab Toshiba oma huvi selle turu vastu.

Disain ja töö

SSD-draive on kahte tüüpi:

NAND SSD
NAND SSD – kasutamisele ehitatud draivid mittelenduv mälu (NAND SSD), ilmus suhteliselt hiljuti palju madalama hinnaga (alates 2 USA dollarist gigabaidi kohta) ja hakkas enesekindlalt turgu vallutama. Kuni viimase ajani olid need kirjutuskiiruselt traditsioonilistest draividest - kõvaketastest - oluliselt madalamad, kuid kompenseerisid selle suur kiirus teabeotsing (esialgne positsioneerimine). Nüüd toodetakse tahkisseadmeid Flash-draivid lugemis- ja kirjutamiskiirustega, mis on kõvaketaste omadest kordades suuremad. Iseloomustab suhteliselt väikese suurusega ja madal energiatarve.

RAM SSD
RAM-i SSD-d on draivid, mis on ehitatud kasutades muutlik mälu (sama, mida kasutatakse PC RAM-is) iseloomustab ülikiire teabe lugemine, kirjutamine ja otsimine. Nende peamine puudus on see, et nad on äärmiselt kõrge hind(80–800 USA dollarit gigabaidi kohta). Neid kasutatakse peamiselt suurte andmebaasihaldussüsteemide ja võimsate graafikajaamade töö kiirendamiseks. Sellised draivid on tavaliselt varustatud patareidega, et säästa andmeid voolukatkestuse korral, ja kallimad mudelid varu- ja/või veebikoopiasüsteemidega.

Eelised ja miinused
Eelised, võrreldes kõvaketastega (HDD):

• puuduvad liikuvad osad;
• suur lugemis-/kirjutuskiirus, mis sageli ületab läbilaskevõimet kõva liides ketas (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fibre Channel jne);
• madal energiatarve;
• müra täielik puudumine liikuvate osade ja jahutusventilaatorite puudumise tõttu;
• kõrge mehaaniline vastupidavus;
• lai töötemperatuuride vahemik;
• failide lugemisaja stabiilsus, sõltumata nende asukohast või killustatusest;
• väikesed mõõtmed ja kaal;
• Nii ajamites endis kui ka nende tootmistehnoloogiates on suur moderniseerimispotentsiaal.
• palju väiksem tundlikkus välistele elektromagnetväljadele.

Puudused:

• SSD-de peamiseks puuduseks on ümberkirjutamistsüklite piiratud arv. Tavaline (MLC, Multi-level cell, multi-level memory cell) välkmälu võimaldab kirjutada andmeid umbes 10 000 korda. Kallimad mälutüübid (SLC, Single-level cell, single-level memory cell) - üle 100 000 korra.Ebaühtlase kulumise vastu võitlemiseks kasutatakse koormuse tasakaalustamise skeeme. Kontroller salvestab info selle kohta, mitu korda milliseid plokke üle kirjutati ja vajadusel “vahetab”;
• SSD-draivide ühilduvuse probleem OS-i perekonna vananenud ja isegi paljude praeguste versioonidega Microsoft Windows, mis ei arvesta SSD-draivide eripäradega ja lisaks kulutavad neid. SSD-de vahetusmehhanismi kasutamine operatsioonisüsteemide poolt vähendab tõenäoliselt ka draivi kasutusiga;
• SSD-draivide gigabaidi hind on oluliselt kõrgem kui HDD gigabaidi hind. Lisaks on SSD-de maksumus otseselt proportsionaalne nende mahuga, samas kui traditsiooniliste kõvaketaste maksumus sõltub taldrikute arvust ja kasvab aeglasemalt, kui salvestusmaht suureneb.

Microsoft Windows ja selle platvormi tahkisdraividega arvutid.

Windows 7 on pooljuhtdraividega töötamiseks kasutusele võtnud spetsiaalse optimeerimise. Kui teil on SSD-draivid, töötab see operatsioonisüsteem nendega teisiti kui tavaliste HDD-draivide puhul. Näiteks Windows 7 ei defragmenteeri SSD-draivi, Superfetch tehnoloogia ja ReadyBoost ja muud ettelugemistehnikad, mis kiirendavad rakenduste laadimist tavalistelt kõvaketastelt.

Eelmine Microsofti versioonid Windowsil pole sellist spetsiaalset optimeerimist ja see on loodud töötama ainult tavaliste kõvaketastega. Seetõttu näiteks mõni fail Windowsi toimingud Ilma keelata installitud Vista võib lühendada SSD-draivi eluiga. Defragmentimise toiming tuleks keelata, kuna see praktiliselt ei mõjuta SSD-draivi jõudlust ja kulutab seda ainult veelgi.

2007. aastal andis ASUS välja 4 GB SSD-draiviga EEE PC 701 netbooki. 9. septembril 2011 teatas Dell esimesest turult, et varustas Dell Precision sülearvutid pooljuhtmäluga 512 GB ühe draiviga ja 1 TB kahe draiviga vastavalt arvutimudelite M4600 ja M6600 jaoks. Tootja määras ühe 512 GB SATA3 draivi hinnaks väljakuulutamise ajal 1120 USA dollarit.

Aceri tahvelarvutid – Iconia Tab W500 ja W501 mudelid, Fujitsu Stylistic Q550 operatsioonisüsteemiga Windows 7 – töötavad SSD-draivil.

SSD-ga Mac OS X ja Macintoshi arvutid

Operatsioonisüsteem Mac OS X, alates versioonist 10.7 (Lion), pakub täielikult TRIM-i tuge süsteemi installitud pooljuhtmälule.

Alates 2010. aastast Apple'i ettevõte tutvustas Airline'i arvuteid, mis olid täielikult varustatud ainult Flash-NAND-mälul põhineva pooljuhtmäluga. Kuni 2010. aastani võis ostja sellele arvutile valida tavalise kõvaketta, kuid liini edasiarendamine selle seeria arvutite maksimaalse kergendamise ja korpuse vähendamise kasuks eeldas tavapäraste kõvaketaste täielikku loobumist pooljuhtketaste kasuks. ajamid. Kaasasoleva mälu maht Air-seeria arvutites on vahemikus 64 GB kuni 512 GB. Vastavalt J.P. Morgani kasutuselevõtust alates on selle seeria 420 000 arvutit müüdud täielikult tahkis-Flash NAND-mäluga.

3. Magnet- ja optiline salvestusruum

Iseseisev õppimine.

LMD-le kirjutamiseks kasutatakse FM-i, modifitseeritud sagedusmodulatsiooni (MFM) ja RLL-i meetodeid, mille puhul iga andmebait teisendatakse 16-bitiseks koodiks.

MFM-meetodi puhul kahekordistub andmete salvestamise tihedus võrreldes FM-meetodiga. Selle meetodi (joonis 14.2) puhul, kui kirjutatav andmebitt on üks, siis sellele eelnevat kellabitti ei kirjutata. Kui on kirjutatud " 0 "ja eelmine osa oli" 1 ", siis ei salvestata ka kellasignaali, nagu ka andmebitti. Aga kui enne" 0 "natuke väärt" 0 ", siis salvestatakse sünkroonimissignaal.

Praegu on 3 tüüpi salvestusi:

Paralleelsalvestusmeetod

Praegu on see kõige levinum tehnoloogia kõvaketastele teabe salvestamiseks. Teabebitid salvestatakse väikese pea abil, mis läbides pöörleva ketta pinna magnetiseerib miljardeid horisontaalseid diskreetseid alasid - domeene. Kõik need piirkonnad on olenevalt magnetiseeritusest loogiline null või üks. Tänapäeval muutuvad domeenid nii väikeseks, et tekib küsimus nende stabiilsusest. Selle tehnoloogia edasiarendamine on küsitav, paljude arvates on see meetod end ammendanud. Salvestustihedus seda meetodit kasutades on praegu 150 Gbit/in² (23 Gbit/cm²).

Perpendikulaarne salvestusmeetod

Tiheduse edasise suurenemise probleemi lahendamiseks kaaluvad paljud tootjad tehnoloogiat, mille puhul teabe bitte salvestataks vertikaalsetesse domeenidesse. See võimaldab kasutada tugevamaid magnetvälju ja vähendada 1 biti kirjutamiseks vajaliku materjali pindala. Katseprototüübi salvestustihedus on 200 Gbit/inch² (31 Gbit/cm²), edaspidi on plaanis tihedust tõsta 400-500 Gbit/tolli kohta (60-75 Gbit/cm²).

Soojusmagnetiline salvestusmeetod

Praegu arendatakse aktiivselt kuuma abiga magnetilise salvestuse (HAMR) meetodit. See meetod kasutab ketta punktkuumutamist, mis võimaldab peal magnetiseerida väga väikeseid alasid oma pinnal. Kui ketas on jahtunud, on magnetiseerimine "fikseeritud". Just seda meetodit kavatsevad Seagate ja IBM kasutada, et saavutada tihedus 4 Tbit ruutmeetri kohta. tolli (620 Gbit ruutsentimeetri kohta). See võimaldab toota 3,5-tollist kõvaketast mahuga 25 TB. Seni on maksimaalseks tiheduseks seatud 100 Tbit ruutmeetri kohta. tolli (umbes 15 TB ruutsentimeetri kohta), mis vastab 0,65-Pb (petabaidile) mahule 3,5-tollises vormingus.

Vorming teabe salvestamiseks kõvale magnetkettale

Kõvakettad kasutavad tavaliselt andmevorminguid fikseeritud sektorite arvuga raja kohta (17, 34 või 52) ja andmemahuga 512 või 1024 baiti sektori kohta. Sektorid on tähistatud magnetmarkeriga.

Konkreetse andmevormingu määrab arvuti sisemine tarkvarakonfiguratsioon ja salvestusadapteri tehnilised omadused. Vormingu struktuur (joonis 14.3) on sarnane NGMD-s kasutatavale struktuurile.

Iga sektori algust tähistab aadressimarker. Identifikaatori ja andmeväljade algusesse kirjutatakse sünkroonimisbaidid, mis on mõeldud HDD-adapteri andmejaotusahela sünkroonimiseks. Sektori identifikaator sisaldab pakendis oleva ketta aadressi, mida esindavad silindri, pea ja sektori numbrikoodid. Erinevalt HDD-st sisestatakse HDD-l võrdlus- ja lipubaidid täiendavalt identifikaatorisse. Võrdlusbait tähistab iga sektori kohta sama numbrit, mille abil loetakse identifikaator õigesti välja. Lipubait sisaldab lippu, mis näitab raja olekut (esmane või varu, töökorras või defektne).

Juhtbaidid kirjutatakse identifikaatori väljale üks kord, kui kirjutatakse sektori identifikaator, ja andmeväljale iga kord, kui tehakse uus andmete kirjutamine. Kõvaketta juhtbaidid on mõeldud mitte ainult lugemisvigade tuvastamiseks, vaid ka nende parandamiseks. Kõige sagedamini kasutatakse polünoomiparanduskoode; Spetsiifiliste koodide kasutamine sõltub adapteri vooluringi rakendamisest.

Enne HDD kasutamist on see esialgne vormindamine- eriprogrammi juhtimisel läbiviidav protseduur, mille käigus kirjutatakse kettapaketti teenindusinfo ja kontrollitakse andmeväljade sobivust.

Viimasel ajal on ettevõtted kasutanud adaptiivne vormindamine. Selle olemus seisneb selles, et iga draiv on tehases individuaalselt konfigureeritud, et tagada parim jõudlus ja töökindlus. Selleks testitakse kokkupandud ketta iga pea-taldriku pinnapaari, et määrata selle jõudlusnäitajad ja seejärel vormindatakse magnetplaadi iga külg eraldi (sildistatakse radadeks ja sektoriteks), et tagada selle konkreetsega töötamisel parim jõudlus. pea. Selle tulemusena ei pruugi iga taldriku kummalgi küljel olev lineaarne salvestustihedus ühtida külgnevatega.

Kõvakettal kasutatakse viit erinevat intervalli elektrooniliste lugemis-kirjutusprotsesside sünkroonimiseks ja draivi elektromehaaniliste komponentide töö juhtimiseks.

Esmase vormindamise tulemusena määratakse sektorite asukoht ja määratakse nende loogilised numbrid. Kuna ketta pöörlemiskiirus on väga suur, paigutatakse järjestikuste numbritega sektorid üksteisest N füüsilise sektori kaugusel, et tagada minimaalne ketta pöörlemiste arv järjestikustele sektoritele juurdepääsul (joonis 14.4).

TO Sektorite järjekord määratakse ketta vormindamisel. Vaheldumissuhted on 6:1, 3:1 ja 1:1. Uusimad HDD-mudelid kasutavad suhet 1:1 ja nende kontrollerid loevad ühe pöördega kettalt terve raja infot ja salvestavad selle siis puhvermällu. Kui puhvermälust päring tehakse, edastatakse teave vajalikest sektoritest.

Iga ketta rada on jagatud sama arvu sektoriteks, nii et rajale nullile lähemal olevate radade sektorid on väiksemad. Selliste sektorite salvestamiseks

kasutatakse suurema intensiivsusega magnetvälju ( kirjutage hüvitis). Ketta pindade (peade), silindrite (radade) arv ja kirjutamise kompenseerimise alguspunkt on seaded konfigureerimiseks HDD kontroller.

Keskmine juurdepääsuaeg kõvakettal oleva teabe juurde

t av = t n +0,5/F+t pööre, (14,1)

kus t n on keskmine positsioneerimisaeg; F - ketta pöörlemiskiirus; t vahetus - vahetusaeg. Vahetusaeg sõltub kontrolleri riistvarast ja selle liidese tüübist, sisseehitatud puhvervahemälu olemasolust, ketta andmete kodeerimise algoritmist ja interleaving faktorist.