HDD, HDD või Winchester- salvestusseade teabe alaliseks salvestamiseks, mis põhineb magnetsalvestuse põhimõttel. HDD tähistab kõvaketas, sellest ka nimi - kõva: seadme korpuse sees on metallist või klaasist kettad, millele kantakse magnetkate. Sellele kihile kirjutatakse andmed.

Täna turul HDD vormingus 3.5 tolli esitletakse väga laialdaselt ja erinevaid on mitte ainult kõvaketaste maht, vaid ka nende töö kiirus, sisemine struktuur, tüüp. Neid parameetreid tasub mõista, et mõista, millist kõvaketast on parem osta.

Seade ja kõvaketaste tüübid

Nagu eespool mainitud, on kõvaketas mõeldud teabe püsivaks salvestamiseks ning selle mälu ja RAM-i erinevus seisneb selles, et see on püsiv - see tähendab, et see salvestatakse meediumile, kui toide on välja lülitatud. Kõvaketas on elektromehaaniline seade, see tähendab, et sellel on liikuvad osad ja see koosneb mitmest põhiosast.

See on integraallülitus, mis juhib kirjutamis-/lugemisprotsesse ja ketta tööd. See on paigaldatud draivi põhikorpuse peale. Korpuses endas on peidetud kõvaketta süda, mis koosneb ketast pöörlevast spindlist (elektrimootorist); lugemispea (rocker), mis on liigutatav ja loeb infot otse kandja pinnalt ning magnetmälukettad ise (võib olla erinev arv, need asuvad üksteise kohal, kihtidena).

Praegu on turul kolme tüüpi kõvakettaid:

Kallid HDD mudelid võivad erineda odavatest, võrdse helitugevusega, see on andmeedastuskiirus, see on paljude tegurite tõttu märgatavalt suurem: vahemälu saab paremini optimeerida, elektromehaaniline seade on erinevalt korraldatud, erinev arv magnetkettad võrdse helitugevuse jaoks. Samuti on kallid kettad sageli töökindlamad ja vastupidavamad välismõjudele.

Andmeedastuskiirus on kõigi teiste kettal kasutatavate parameetrite ja tehnoloogiate kumulatiivne tulemus, seega kui teie valik sõltub peamiselt ketta kiirusest, siis on mugav sellele keskenduda. Mida kiirem sõit, seda kallim see läheb.

Millist helitugevust valida?

· 250-500 GB- peaksite valima eelarvevalikuna või kontoriarvutis, kui te ei vaja meediumifailide jaoks suurt salvestusruumi. Programmide ja süsteemide installimiseks on aga piisavalt ruumi. Samuti saab väikest mahtu kiire mudeli puhul kasutada eranditult operatsioonisüsteemi installimiseks ning andmeid salvestada suurema mahuga aeglasemale kettale.
· 1 TB - 4 TB- see helitugevus sobib koduarvuti jaoks, piisav suure HD-eraldusvõimega filmide kogu salvestamiseks. Minimaalne 1 TB on nüüd tavakasutaja jaoks standardne.
· 5-10 TB- kõva magnetketaste maksimaalne helitugevus täna. See maksab teile palju ja on tõenäolisemalt vajalik suurte failide mahuga töötamisel, näiteks professionaalse redigeerimise ajal. Võimalusena loo 1-2 TB ketastest sama suur RAID-massiv, mis suurendab kiirust.

Millele veel tähelepanu pöörata?

· RAID optimeerimine. Seda läheb vaja, kui soovite luua mitme ketta massiivi. Asi on selles, et mitme eraldi ketta asemel hakkab süsteem nägema ühte kombineeritud, mis erinevat tüüpi massiivi puhul suurendab kiirust või töökindlust. Tasub kindlasti valida, kui vajad massiivi maksimaalset töökindlust või maksimaalset kiirust.

Kõvaketas on peaaegu üks kaasaegse arvuti kõige olulisemaid elemente. Kuna see on mõeldud peamiselt teie andmete pikaajaliseks salvestamiseks, võivad need olla teie arvutisse salvestatud mängud, filmid ja muud suured failid. Ja oleks kahju, kui see võib ootamatult puruneda, mille tagajärjel võite kaotada kõik oma andmed, mida võib olla väga raske taastada. Ja selle elemendi nõuetekohaseks kasutamiseks ja asendamiseks peate mõistma, kuidas see töötab ja mis see on - kõvaketas.

Sellest artiklist saate teada kõvaketta töö, selle komponentide ja spetsifikatsioonide kohta.

Tavaliselt on kõvaketta põhielementideks mitu ümmargust alumiiniumplaati. Erinevalt diskettidest (unustatud diskettidest) on neid raske painutada, mistõttu tekkis ka nimi kõvaketas. Mõnes seadmes on need installitud mitte eemaldatavatena ja neid nimetatakse fikseeritud (fixeddisk). Kuid tavalistes lauaarvutites ja isegi mõnedes sülearvutite ja tahvelarvutite mudelites saab neid hõlpsasti asendada.

Joonis: kõvaketas ilma ülemise kaaneta

Märkus!

Miks nimetatakse kõvakettaid mõnikord kõvakettaks ja mis on neil pistmist tulirelvadega. Millalgi 1960. aastatel andis IBM välja toona kiire kõvaketta, mille arendusnumber oli 30-30. Mis langes kokku kuulsa Winchesteri vintrelva nimetusega ja seetõttu fikseeriti see termin peagi arvutislängis. Kuid tegelikult pole kõvaketastel päris kõvaketastega mingit pistmist.

Kuidas kõvaketas töötab

Kõvaketta kontsentrilistel ringidel asuva, sektoriteks jaotatud teabe salvestamine ja lugemine toimub universaalsete kirjutus-/lugemispeade abil.

Kõik ketta küljed pakuvad kirjutamiseks ja lugemiseks oma rada, kuid pead asuvad kõigi ketaste ühisel draivil. Sel põhjusel liiguvad pead sünkroonselt.

YouTube'i video: avatud kõvaketta kasutamine

Draivi normaalne töö ei võimalda kontakti peade ja ketta magnetpinna vahel. Elektrikatkestuse ja seadme seiskumise korral aga vajuvad pead ikkagi magnetpinnale.

Kõvaketta töötamise ajal tekib pöörleva taldriku pinna ja pea vahele väike õhupilu. Kui sellesse pilusse satub tolmukübe või seadet raputatakse, on suur tõenäosus, et pea põrkub pöörleva pinnaga. Tugev löök võib põhjustada pea rikke. Selle väljundi tulemuseks võib olla mitu baiti kahjustada või seade võib olla täiesti töövõimetu. Sel põhjusel on paljudes seadmetes magnetpind legeeritud, mille järel kantakse sellele spetsiaalne määrdeaine, mis võimaldab toime tulla peade perioodilise raputusega.

Mõned kaasaegsed kettad kasutavad laadimis-/väljalaadimismehhanismi, mis ei lase peadel magnetpinda puudutada isegi siis, kui toide on välja lülitatud.

Kõrge ja madala taseme vormindamine

Kõrgetasemelise vormindamise kasutamine võimaldab operatsioonisüsteemil luua struktuure, mis hõlbustavad kõvakettale salvestatud failide ja andmetega töötamist. Kõik saadaolevad partitsioonid (loogilised draivid) on varustatud mahu alglaadimissektoriga, failide eraldamise tabeli kahe koopiaga ja juurkataloogiga. Ülaltoodud struktuuride kaudu suudab operatsioonisüsteem eraldada kettaruumi, jälgida failide asukohta ja ketta kahjustatud aladest mööda minna.

Teisisõnu taandub kõrgetasemeline vormindamine ketta ja failisüsteemi (FAT, NTFS jne) sisukorra loomisele. "Päris" vormindamisele saab omistada ainult madala taseme vormindamine, mille käigus ketas jagatakse radadeks ja sektoriteks. FORMAT DOS-i käsuga vormindatakse diskett korraga mõlemat tüüpi, samas kui kõvaketas vormindatakse ainult kõrgel tasemel.

Kõvaketta madala taseme vormindamiseks peate kasutama spetsiaalset programmi, mille kõige sagedamini pakub ketta tootja. Diskettide vormindamine FORMAT-iga hõlmab mõlema toimingu sooritamist, samas kui kõvaketaste puhul tuleb ülaltoodud toimingud teha eraldi. Veelgi enam, kõvakettale tehakse kolmas operatsioon - partitsioonide loomine, mis on mitme operatsioonisüsteemi kasutamise eelduseks ühes arvutis.

Mitme partitsiooni korraldamine annab võimaluse installida igaühele neist oma tööinfrastruktuur eraldi helitugevuse ja loogiliste draividega. Igal köitel või loogilisel draivil on oma tähetähis (näiteks draiv C, D või E).

Millest on kõvaketas tehtud?

Peaaegu iga kaasaegne kõvaketas sisaldab samu komponente:

plaadid(nende arv ulatub enamasti 5 tükini);

lugemis-/kirjutuspead(nende arv ulatub enamasti 10 tükini);

täiturmehhanism(see mehhanism seab pead soovitud asendisse);

kettaajami mootor(kettaid pöörlev seade);

õhufilter(ajami korpuse sees asuvad filtrid);

trükkplaat koos juhtahelatega(selle komponendi kaudu juhitakse ajamit ja kontrollerit);

kaablid ja pistikud(elektroonilised HDD komponendid).

Suletud kasti - HDA - kasutatakse kõige sagedamini ketaste, peade, peaajami ja kettaajami mootori korpusena. Tavaliselt on see kast üksik üksus, mida peaaegu kunagi ei avata. Muud mitte-HDA komponendid, nagu konfiguratsioonielemendid, trükkplaat ja raam, on eemaldatavad.

Automaatne pea parkimis- ja juhtimissüsteem

Elektrikatkestuse korral on ette nähtud kontaktparkimissüsteem, mille ülesandeks on langetada latt peadega ise ketastele. Hoolimata sellest, et ajam peab vastu kümnetele tuhandetele lugemispeade tõusudele ja laskumistele, peab see kõik toimuma nendeks tegevusteks spetsiaalselt ette nähtud aladel.

Pidevate tõusude ja laskumiste ajal toimub magnetkihi vältimatu hõõrdumine. Kui draiv on pärast kulumist põrutatud, kahjustatakse tõenäoliselt ketast või pead. Ülaltoodud probleemide vältimiseks on kaasaegsed kettad varustatud spetsiaalse laadimis- / mahalaadimismehhanismiga, milleks on plaat, mis asetatakse kõvaketaste välispinnale. See meede takistab pea ja magnetpinna kokkupuudet isegi siis, kui toide on välja lülitatud. Kui pinge on välja lülitatud, "parkib" ajam iseseisvalt pead kaldplaadi pinnale.

Natuke õhufiltritest ja õhust

Peaaegu kõik kõvakettad on varustatud kahe õhufiltriga: baromeetriline filter ja retsirkulatsioonifilter. Vanema põlvkonna ajamites kasutatavatest vahetatavatest mudelitest eristab ülaltoodud filtreid see, et need on paigutatud korpuse sisse ja nende vahetust pole ette nähtud enne kasutusea lõppu.

Vanemad ajamid kasutasid õhu pideva korpuse sisse ja välja liikumise tehnoloogiat, kasutades selleks perioodiliselt vahetatavat filtrit.

Kaasaegsete draivide arendajad pidid sellest skeemist loobuma ja seetõttu kasutatakse suletud HDA korpuses asuvat retsirkulatsioonifiltrit ainult karbi sees oleva õhu filtreerimiseks korpuse sisse kinni jäänud kõige väiksematest osakestest. Hoolimata kõigist ettevaatusabinõudest tekivad pärast korduvat peade "maandumist" ja "tõusmist" väikesed osakesed. Arvestades asjaolu, et ajami korpust eristab tihedus ja sellesse pumbatakse õhku, jätkab see toimimist ka väga saastatud keskkondades.

Liidese pistikud ja ühendused

Paljud kaasaegsed kõvakettad on varustatud mitme liidese pistikuga toiteallika ja kogu süsteemiga ühendamiseks. Reeglina sisaldab draiv vähemalt kolme tüüpi pistikuid:

liidese pistikud;

pistik toiteallika jaoks;

maanduspistik.

Liidese pistikud väärivad erilist tähelepanu, kuna need on mõeldud draivi käskude ja andmete vastuvõtmiseks/edastamiseks. Paljud standardid ei välista võimalust ühendada sama siiniga mitu draivi.

Nagu eespool mainitud, saab HDD-draive varustada mitme liidese pistikuga:

MFM ja ESDI- esimestel kõvaketastel kasutatud kustunud pistikud;

IDE/ATA- draivi ühendamiseks mõeldud pistik, mis oli pikka aega madala hinna tõttu kõige levinum. Tehniliselt sarnaneb see liides 16-bitise ISA siiniga. IDE-standardite hilisem väljatöötamine aitas kaasa andmevahetuse kiiruse suurenemisele, aga ka võimaluse tekkimisele DMA-tehnoloogia abil otse mälule juurde pääseda;

Serial ATA- pistik, mis asendas IDE-d, mis on füüsiliselt ühesuunaline liin, mida kasutatakse jadaandmete edastamiseks. Ühilduvusrežiimis olemine sarnaneb IDE-liidesega, kuid "natiivse" režiimi olemasolu võimaldab teil kasutada täiendavaid funktsioone.

SCSI- universaalne liides, mida kasutati serverites aktiivselt kõvaketaste ja muude seadmete ühendamiseks. Vaatamata heale tehnilisele jõudlusele ei muutunud see kõrge hinna tõttu nii tavaliseks kui IDE.

SAS- SCSI jadaanaloog.

USB- liides, mis on vajalik väliste kõvaketaste ühendamiseks. Teabevahetus toimub sel juhul USB Mass Storage protokolli kaudu.

firewire- välise kõvaketta ühendamiseks on vajalik USB-ga sarnane pistik.

kiudkanal-liides, mida kõrge andmeedastuskiiruse tõttu kasutavad tipptasemel süsteemid.

Kõvaketta kvaliteedinäitajad

Mahutavus- draivis hoitava teabe hulk. Kaasaegsetes kõvaketastes võib see arv ulatuda kuni 4 terabaidini (4000 gigabaiti);

Esitus. Sellel parameetril on otsene mõju reaktsiooniajale ja keskmisele teabeedastuskiirusele;

Töökindlus- näitaja, mis on määratud riketevahelise keskmise aja järgi.

Füüsilise võimekuse piirid

Kõvaketta maksimaalne kasutatav võimsus sõltub mitmest tegurist, sealhulgas liidesest, draiveritest, operatsioonisüsteemist ja failisüsteemist.

Esimesel 1986. aastal välja antud ATA-draivi mahulimiit oli 137 GB.

Erinevad BIOS-i versioonid aitasid kaasa ka kõvaketaste maksimaalse mahu vähenemisele ja seetõttu oli enne 1998. aastat koostatud süsteemide maht kuni 8,4 GB ja enne 1994. aastat välja antud süsteemide maht 528 MB.

Isegi pärast BIOS-iga seotud probleemide lahendamist jäi ATA-ühendusliidesega draivide mahupiirang alles, selle maksimaalne väärtus oli 137 GB. Sellest piirangust sai üle 2001. aastal välja antud ATA-6 standard. See standard kasutas laiendatud adresseerimisskeemi, mis omakorda aitas kaasa mälumahu suurenemisele kuni 144 GB-ni. Selline lahendus võimaldas päevavalgele tuua PATA- ja SATA-liidestega draive, millesse mahutav infomaht ületab etteantud 137 GB piiri.

OS-i maksimaalse helitugevuse piirangud

Peaaegu kõik kaasaegsed operatsioonisüsteemid ei sea piiranguid sellisele näitajale nagu kõvaketaste maht, mida ei saa öelda operatsioonisüsteemide varasemate versioonide kohta.

Nii näiteks ei tuvastanud DOS kõvakettaid mahuga üle 8,4 GB, kuna draividele juurdepääs toimus sel juhul LBA-aadressi kaudu, samas kui DOS 6.x ja varasemates versioonides toetati ainult CHS-aadressi.

Kui installitud on Windows 95, kehtib ka kõvaketta mahupiirang, mille maksimaalne väärtus on 32 GB. Lisaks toetavad Windows 95 värskendatud versioonid ainult FAT16 failisüsteemi, mis omakorda seab partitsioonide suurusele 2 GB suuruse piirangu. Sellest järeldub, et 30 GB kõvaketta kasutamise korral tuleb see jagada 15 sektsiooniks.

Operatsioonisüsteemi Windows 98 piirangud võimaldavad kasutada suuremaid kõvakettaid.

Omadused ja parameetrid

Igal kõvakettal on tehniliste omaduste loend, mille järgi määratakse selle kasutushierarhia.

Esimene asi, millele tähelepanu pöörata, on kasutatava liidese tüüp. Viimasel ajal on iga arvutit hakatud kasutama täiustatud ja kiirema liidesena SATA.

Teine mitte vähem oluline punkt on kõvaketta vaba ruumi hulk. Selle minimaalne väärtus on täna vaid 80 GB, maksimaalne aga 4 TB.

Teine oluline omadus sülearvuti ostmisel on kõvaketta vormitegur.

Kõige populaarsemad on sel juhul mudelid, mille suurus on 2,5 tolli, lauaarvutites aga 3,5 tolli.

Ärge unustage spindli kiirust, minimaalsed väärtused on 4200, maksimaalsed on 15 000 pööret minutis. Kõik ülaltoodud omadused mõjutavad otseselt kõvaketta kiirust, mida väljendatakse Mb / s.

Kõvaketta kiirus

Vähese tähtsusega on kõvaketta kiirusnäitajad, mille määravad:

Spindli kiirus, mida mõõdetakse pööretes minutis. Selle ülesanne ei ole reaalset vahetuskurssi otseselt tuvastada, see võimaldab vaid eristada kiiremat seadet aeglasemast.

Juurdepääsuaeg. See parameeter arvutab aja, mille kõvaketas kulutab käsu vastuvõtmisest teabe edastamiseni liidese kaudu. Kõige sagedamini arvutan välja keskmise ja maksimaalse väärtuse.

Pea positsioneerimise aeg. See väärtus määrab aja, mis kulub peade liikumiseks ja ühelt rajalt teisele seadmiseks.

Ribalaius või ketta jõudlust suurte andmemahtude jadaedastuse ajal.

Sisemine andmeedastuskiirus või kontrollerilt peadele edastatava teabe kiirus.

Väline edastuskiirus või välisliidese kaudu edastatava teabe kiirus.

Natuke S.M.A.R.T.

S.M.A.R.T.- utiliit, mis on loodud PATA- ja SATA-liideseid toetavate kaasaegsete kõvaketaste oleku iseseisvaks kontrollimiseks, samuti Windowsi operatsioonisüsteemiga personaalarvutites töötavate kõvaketaste oleku (NT-st Vistani).

S.M.A.R.T. arvutab ja analüüsib ühendatud kõvaketaste olekut korrapäraste ajavahemike järel, olenemata sellest, kas operatsioonisüsteem töötab või mitte. Pärast analüüsi tegemist kuvatakse tegumiriba paremas nurgas diagnostikatulemuste ikoon. S.M.A.R.T. ajal saadud tulemuste põhjal. diagnostika, võib ikoon näidata:

Iga arvutiga ühendatud kõvaketta suurepärases seisukorras, mis toetab S.M.A.R.T. tehnoloogia;

Asjaolu, et üks või mitu olekuindikaatorit ei vasta läviväärtusele, samas kui tõrkeeelse / nõuande parameetrite väärtus on null. Kõvaketta ülaltoodud seisukorda ei loeta avariieelseks, kuid kui sellel kõvakettal on oluline info, on soovitatav see võimalikult sageli mõnele teisele andmekandjale salvestada või HDD välja vahetada.

Asjaolu, et üks või mitu olekuindikaatorit ei vasta läviväärtusele, samas kui parameetritel Pre-Failure / Advisory on aktiivne väärtus. Kõvaketaste arendajate sõnul on tegemist hädaolukorra eelse seisundiga ning sellisele kõvakettale infot talletada ei tasu.

Usaldusväärsuse tegur

Selline näitaja nagu andmete salvestamise usaldusväärsus on kõvaketta üks olulisemaid omadusi. Kõvaketta rikketegur on kord saja aasta jooksul, millest võime järeldada, et HDD-d peetakse kõige usaldusväärsemaks andmesalvestusallikaks. Samal ajal mõjutavad iga ketta töökindlust otseselt töötingimused ja seade ise. Mõnikord varustavad tootjad turgu täiesti "toores" tootega ja seetõttu on võimatu varundamist tähelepanuta jätta ja täielikult kõvakettale loota.

Maksumus ja hind

Iga päevaga muutub HDD hind aina väiksemaks. Nii on näiteks täna 500 GB ATA-kõvaketta hind keskmiselt 120 dollarit, võrdluseks maksis 1983. aastal 10 MB kõvaketas 1800 dollarit.

Ülaltoodud väitest võime järeldada, et HDD maksumus langeb jätkuvalt ja seetõttu on tulevikus kõigil võimalik osta soodsa hinnaga üsna mahukaid kettaid.

Kõvakettad või, nagu neid ka nimetatakse, kõvakettad, on arvutisüsteemi üks olulisemaid komponente. Kõik teavad sellest. Kuid kaugeltki mitte iga kaasaegne kasutaja ei arva isegi põhimõtteliselt, kuidas kõvaketas töötab. 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 algtasemel, 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 kasutajafailidele OS-i loodud alglaadimissektorid, tänu millele see käivitub, ning ka mõned märgid, mille abil saate kiiresti vajaliku teabe leida kettale.

Kaasaegsed mudelid on üsna mitmekesised: tavalised kõvakettad, välised kõvakettad, kiired SSD-d, kuigi tavaliselt neid kõvaketasteks ei nimetata. Lisaks tehakse ettepanek kaaluda seadet ja kõvaketta tööpõhimõtet, kui mitte täielikult, siis vähemalt nii, et sellest piisab põhimõistete ja protsesside mõistmiseks.

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

• 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 võib 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 Ameerikas ja Euroopas see nimi praktiliselt kasutusest jäi, kuid see on endiselt populaarne postsovetlikus ruumis.

Kõvaketta seade ja tööpõhimõte

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

Kõvaketas ise on plaadikomplekt, mille arv võib varieeruda neljast üheksani ja mis on omavahel ühendatud võlli (telje) abil, mida nimetatakse spindliks. Plaadid asetatakse üksteise kohale. Kõige sagedamini on nende valmistamise materjaliks alumiinium, messing, keraamika, klaas jne. Plaatidel endil on spetsiaalne magnetiline kate, mis on materjalina nimega vaagen, mis põhineb gammaferriitoksiidil, kroomoksiidil, baariumferriidil jne. Iga selline plaat on umbes 2 mm paksune.

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

Samal ajal on arvuti kõvaketta põhiprintsiip see, et teavet ei salvestata mitte kuhugi, vaid rangelt määratletud kohtadesse, 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 aktsepteeritud sektori suurus on 512 baiti. Omakorda jagatakse sektorid klastriteks, mis on külgnevate sektorite jadad. Ja kõvaketta tööpõhimõtte iseärasused selles osas seisnevad selles, et teabevahetust teostavad lihtsalt terved klastrid (tervise arv sektorite ahelaid).

Aga kuidas infot loetakse? Kõvaketta tööpõhimõtted on järgmised: spetsiaalse klambri abil liigub lugemispea radiaalses (spiraalses) suunas soovitud rajale ja pööramisel asetseb etteantud sektori kohal ning kõik pead saavad liikuda. samaaegselt sama teabe lugemine mitte ainult erinevatelt lugudelt, vaid ka erinevatelt ketastelt (vaagnatelt). Kõiki samade seerianumbritega roomikuid nimetatakse silindriteks.

Samas võib eristada veel üht kõvaketta tööpõhimõtet: mida lähemal on lugemispea magnetpinnale (kuid ei puuduta seda), seda suurem on salvestustihedus.

Kuidas teavet kirjutatakse ja loetakse?

Kõvakettaid ehk kõvakettaid nimetati magnetilisteks, kuna need kasutavad Faraday ja Maxwelli sõnastatud magnetismi füüsikaseadusi.

Nagu juba mainitud, on magnetiliselt mittetundlikust 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 magnetvälja rakendamisel hakkab ketta enda väli orienteeruma rangelt piki magnetjooni ning löögi lõppedes tekivad jääkmagnetisatsiooni tsoonid. ketastel, kuhu salvestatakse varem põhiväljal olnud teave. .

Lugemispea vastutab välise välja tekitamise eest salvestamise ajal ning lugemisel tekitab pea vastas olev jääkmagnetiseerimise tsoon elektromotoorjõu ehk EMF-i. Lisaks on kõik lihtne: EMF-i muutus vastab binaarkoodi ühikule ja selle puudumine või lõpetamine nullile. EMF-i muutumise aega nimetatakse tavaliselt bitielemendiks.

Lisaks saab magnetpinda puhtalt arvutiteaduslikel põhjustel seostada teatud punktiirjoonelise teabebittide jadana. Kuid kuna selliste punktide asukohta on absoluutselt võimatu täpselt arvutada, peate kettale installima mõned eelnimetatud märgid, mis aitasid soovitud asukoha määrata. Selliste märkide loomist nimetatakse vormindamiseks (jämedalt öeldes ketta jagamine radadeks ja sektoriteks, mis on ühendatud klastriteks).

Kõvaketta loogiline ülesehitus ja tööpõhimõte vormindamise osas

Kõvaketta loogilise korralduse osas on siin esikohal vormindamine, milles eristatakse kahte peamist tüüpi: madala taseme (füüsiline) ja kõrgetasemeline (loogiline). Ilma nende sammudeta pole vaja rääkida kõvaketta töökorda viimisest. Sellest, kuidas uut kõvaketast lähtestada, tuleb juttu 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. plaadist. Seega pääseb otsejuurdepääsu korraldamisel sama RAM otse etteantud aadressile, mitte ei otsi kogu pinnalt vajalikku infot, tänu millele saavutatakse kiirus (kuigi see pole kõige olulisem). Pange tähele, et madala taseme vormindamisel kustutatakse absoluutselt kogu teave 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 loogiliste partitsioonide loomisel, mis on põhikõvaketta teatud ala, mis töötab samadel põhimõtetel.

Loogiline vormindamine mõjutab eelkõige süsteemiala, mis koosneb alglaadimissektorist ja partitsioonitabelitest (Boot record), failide eraldamise tabelist (FAT, NTFS jne) ja juurkataloogist (Root Directory).

Informatsioon kirjutatakse sektoritesse läbi klastri mitmes osas ja ühes klastris ei saa olla kahte identset objekti (faili). Tegelikult eraldab loogilise partitsiooni loomine selle justkui süsteemi põhisektsioonist, mille tulemusena ei saa vigade ja tõrgete ilmnemisel sellele salvestatud teavet muuta ega kustutada.

HDD peamised omadused

Tundub, et üldiselt on kõvaketta põhimõte veidi selge. Liigume nüüd põhiomaduste juurde, mis annavad täieliku ülevaate tänapäevaste kõvaketaste kõigist võimalustest (või puudustest).

Kõvaketta tööpõhimõte ja peamised omadused võivad olla täiesti erinevad. Et mõista, millest me räägime, toome välja kõige elementaarsemad parameetrid, mis iseloomustavad kõiki tänapäeval tuntud teabesalvestusseadmeid:

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

Maht on teabe koguhulk, mida saab kõvakettale kirjutada ja sellele salvestada. Kõvaketaste tööstus areneb nii kiiresti, et täna on juba kasutusele võetud kõvakettad, mille maht on suurusjärgus 2 TB ja rohkem. Ja nagu arvatakse, pole see piir.

Liides on kõige olulisem funktsioon. 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-liidesega draivid ei ole kallid, kuid peamisteks puudusteks on piiratud arv üheaegselt ühendatud seadmeid (maksimaalselt neli) ja madal andmeedastuskiirus (isegi kui Ultra DMA otsejuurdepääs mälule või Ultra ATA protokollid (Mode 2 ja Mode 2 ja Toetatud on režiim 2). 4).Kuigi nagu arvatakse, võimaldab nende kasutamine suurendada lugemis-/kirjutuskiirust tasemele 16 Mb/s, kuid tegelikkuses on kiirus palju väiksem. UDMA-režiimis peate installima spetsiaalse draiveri, mis peaks teoreetiliselt olema emaplaadiga kaasas.

Rääkides sellest, mis moodustab kõvaketta tööpõhimõtte ja omadused, ei saa ignoreerida ja mis on IDE ATA versiooni järglane. Selle tehnoloogia eeliseks on see, et kiiret Fireware IEEE-1394 siini kasutades saab lugemis-/kirjutuskiirust suurendada kuni 100 Mb/s.

Lõpuks on SCSI-liides kahe eelmisega võrreldes kõige paindlikum ja kiireim (kirjutus-/lugemiskiirus ulatub 160 Mb/s ja enamgi). Kuid need kõvakettad on peaaegu kaks korda kallimad. Kuid samaaegselt ühendatud salvestusseadmete arv on seitsmest viieteistkümneni, ühenduse saab luua ilma arvutit pingest 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 seda väljendatakse Mbps-s.

Mõned lisavalikud

Rääkides sellest, mis on kõvaketta tööpõhimõte ja millised parameetrid selle tööd mõjutavad, ei saa ignoreerida mõningaid lisaomadusi, mis võivad mõjutada seadme jõudlust või isegi eluiga.

Siin on esikohal pöörlemiskiirus, mis mõjutab otseselt soovitud sektori otsimise ja initsialiseerimise (tuvastus) aega. See on nn varjatud otsinguaeg – intervall, mille jooksul soovitud sektor pöördub lugemispea poole. Tänapäeval on spindli kiiruse kohta, mida väljendatakse pööretes minutis ja viivitusaega millisekundites, vastu võetud mitu standardit:

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

On hästi näha, et mida suurem on kiirus, seda vähem kulub aega sektorite otsimisele ja füüsilises mõttes - ketta pöörlemisele, kuni pea jaoks on seatud vajalik taldriku positsioneerimispunkt.

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

Lõpuks on üks oluline punkt seotud asjaoluga, et kõvakettal on oma vahemälu või puhver. Tegelikult on kõvaketta tööpõhimõte puhvri kasutamise osas mõneti sarnane RAM-i või virtuaalmäluga. Mida suurem on vahemälu maht (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 HDD-de peamiseks standardiks peetakse umbes 5-7-aastast kasutusiga, mille tööaeg on vähemalt viissada tuhat tundi, kuid tipptasemel kõvaketaste puhul on see näitaja vähemalt miljon tundi.

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

On ütlematagi selge, et kasutajat ei tohiks kõrvale jätta. Seega on näiteks HDD-ga töötades äärmiselt oluline jälgida optimaalset temperatuurirežiimi (0 - 50 ± 10 kraadi Celsiuse järgi), vältida kõvaketta põrutusi, põrutusi ja kukkumisi, tolmu või muude väikeste osakeste sattumist sellesse. , jne. Muide, paljudel on huvitav teada, et samad tubakasuitsu osakesed on ligikaudu kaks korda pikemad kui lugemispea ja kõvaketta magnetpinna vaheline kaugus ning juuksekarva vahemaa - 5-10 korda.

Kõvaketta vahetamisel tekivad süsteemi lähtestamisprobleemid

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

Me ei kirjelda seda protsessi täielikult, vaid peatume ainult põhietappidel. Esiteks peate ühendama kõvaketta ja nägema BIOS-i sätetes, kas uut riistvara on tuvastatud, ketta halduse jaotises lähtestada ja luua alglaadimiskirje, luua lihtne köide, määrata sellele identifikaator (täht) ja vormindada. seda failisüsteemi valikuga. Alles pärast seda on uus "kruvi" täiesti töövalmis.

Järeldus

See on tegelikult kõik, mis lühidalt puudutab tänapäevaste kõvaketaste toimimise ja omaduste põhitõdesid. Välise kõvaketta tööpõhimõtet siin põhimõtteliselt ei käsitletud, kuna see praktiliselt ei erine statsionaarsete kõvaketaste jaoks kasutatavast. Ainus erinevus seisneb ainult täiendava draivi arvuti või sülearvutiga ühendamise meetodis. Kõige tavalisem on ühendus USB-liidese kaudu, mis on otse emaplaadiga ühendatud. Samas, kui tahad tagada maksimaalset jõudlust, on parem kasutada USB 3.0 standardit (sees olev port on sinise värviga), seda muidugi eeldusel, et väline HDD ise seda toetab.

Ülejäänud osas tundub, et paljud on vähemalt natuke aru saanud, kuidas mis tahes tüüpi kõvaketas töötab. Võib-olla anti ülal liiga palju teemasid, isegi koolifüüsika kursusest, kuid ilma selleta ei ole võimalik täielikult mõista kõiki HDD-de tootmise ja rakendamise põhiprintsiipe ja meetodeid.

Meie, personaalarvuti kasutajad, puutume sageli kokku lühendiga HDD. Ja soov teada saada, mis on HDD, kus see asub ja milleks see on, on õigustatud.

HDD tähistab "kõvaketast". Lihtsamalt öeldes on see kõvaketas. Järk-järgult minevikku hääbuv, asendatakse need SSD-dega, kuid need hõivavad oma niši kõvaketaste turul veel kaua.

Miks on draiv "kõva"

HDD arvutisse kohe, kui neile ei helistata. Kõvaketas, kõvaketas, kõvaketas, kruvi – vaid väike nimekiri tema nimedest. Miks kõik sama "kõvaketas"?

Erinevalt diskettidest (floppydest) kirjutatakse HDD andmed kõvadele taldrikutele, mis omakorda on kaetud ferromagnetilise materjali kihiga. Neid ei nimetata muud kui "magnetketasteks". Kõvaketas kasutab samal teljel ühte või mitut taldrikut. Lugejad (pead) ei puuduta töö ajal plaatide pinda. Seda seletatakse lihtsalt: plaatide kiire pöörlemisega moodustub vastutuleva õhuvoolu kiht. Lugeja ja tööpinna vaheline kaugus on väga väike - vaid paar nanomeetrit ning mehaanilist kontakti välistav õhukiht tagab pika kasutusea. Kui plaadid ei pöörle õigel kiirusel, siis on pead nn parkimistsoonis – väljaspool plaatide piire.

Arvuti kõvaketta eripäraks on see, et andmekandja on ühendatud draiviga, aga ka vajaliku elektroonikaplokiga ühes korpuses.

HDD peamised omadused

Nagu igal tehnilisel seadmel, on ka kõvakettal mitmeid omadusi, mille põhjal saame teha järeldusi selle asjakohasuse kohta.

• Võimsus on üks olulisemaid koguseid. Määrab andmete hulga, mida draiv saab salvestada.
• Mõõtmed (vormitegur). Kõige tavalisemad variatsioonid on 3,5 ja 2,5 tolli. Määrab seadme laiuse.
• Telje, spindli pöörlemiskiirus. Pöörete arv minutis. Parameeter mõjutab oluliselt andmetele juurdepääsu kiirust ja otseselt nende edastamise kiirust. Levinumad valikud: 4200, 5400, 7200, 10 000 p/min.
• I/O toimingute arv sekundis. Kaasaegsete ketaste puhul läheneb see arv 50-le (juhusliku juurdepääsuga andmetele), järjestikuse juurdepääsu korral on see suurem - umbes 100.
• Energiatarve on kaasaskantavate seadmete jaoks oluline parameeter (me räägime sülearvutitest / netbookidest).
• Puhvri suurus. Puhver – vahemälu. Selle eesmärk on siluda lugemis-/kirjutuskiiruse erinevusi. Kaasaegsetes kõvaketastes on see tavaliselt vahemikus 8 kuni 64 megabaiti.

Loodan, et saime aru, mis on kõvaketas arvutis, ja isegi laiendasime oma silmaringi arvutiriistvara maailmas.

Tervitused kõigile ajaveebi lugejatele. Paljud inimesed on huvitatud küsimusest - kuidas arvuti kõvaketas töötab. Seetõttu otsustasin tänase artikli sellele pühendada.

Arvuti kõvaketast (HDD või kõvaketast) on vaja teabe salvestamiseks pärast arvuti väljalülitamist, erinevalt RAM-ist () - mis salvestab teavet kuni toite väljalülitamiseni (kuni arvuti välja lülitatakse).

Kõvaketast võib õigusega nimetada tõeliseks kunstiteoseks, ainult inseneriks. Jah Jah täpselt. See on nii keeruline, et kõik on korraldatud. Kõvaketas on hetkel kõige populaarsem info salvestamise seade üle maailma, see on võrdväärne seadmetega nagu: välkmälu (välkmälu), SSD. Paljud inimesed on kuulnud kõvaketta seadme keerukusest ja imestavad, kuidas sinna nii palju infot paigutatakse, ning sooviksid seetõttu teada, kuidas arvuti kõvaketas on paigutatud või millest see koosneb. Täna tuleb selline võimalus).

Kõvaketas koosneb viiest põhiosast. Ja esimene neist - integraallülitus, mis sünkroonib ketta töö arvutiga ja haldab kõiki protsesse.

Teine osa on elektrimootor(spindel), paneb ketta pöörlema ​​kiirusega ligikaudu 7200 p/min ja integraallülitus hoiab pöörlemiskiiruse konstantsena.

Ja nüüd kolmas kõige tähtsam osa on jalas, mis suudab nii teavet kirjutada kui ka lugeda. Klapi ots on tavaliselt jagatud nii, et saab korraga töötada mitme kettaga. Nookuripea ei puutu aga kunagi ketastega kokku. Ketta pinna ja pea vahel on tühimik, selle vahe suurus on umbes viis tuhat korda väiksem kui juuksekarva paksus!

Aga vaatame ikka, mis saab siis, kui vahe kaob ja nookuripea puutub kokku pöörleva ketta pinnaga. Kooliajast mäletame veel, et F = m * a (minu meelest Newtoni teine ​​seadus), millest järeldub, et väikese massi ja tohutu kiirendusega objekt muutub uskumatult raskeks. Arvestades ketta enda tohutut pöörlemiskiirust, muutub nookuripea kaal väga-väga märgatavaks. Loomulikult on ketta kahjustamine sel juhul vältimatu. Muide, nii juhtus kettaga, millel see tühimik mingil põhjusel kadus:

Oluline on ka hõõrdejõu roll, s.t. selle peaaegu täielik puudumine, kui klahv hakkab teavet lugema, nihutades samal ajal kuni 60 korda sekundis. Aga oot, kus on siin see mootor, mis nookurit veab ja isegi sellisel kiirusel? Tegelikult pole seda näha, sest see on elektromagnetiline süsteem, mis töötab kahe loodusjõu – elektri ja magnetismi – koosmõjul. Selline interaktsioon võimaldab kiirendada jalas otseses mõttes valguse kiirusele.

Neljas osa- kõvaketas ise, see on koht, kus teavet kirjutatakse ja sealt loetakse, muide, neid võib olla mitu.

Noh, kõvaketta disaini viies, viimane osa on loomulikult juhtum, millesse on installitud kõik muud komponendid. Kasutatud materjalid on järgmised: peaaegu kogu korpus on plastikust, kuid pealmine kate on alati metallist. Kokkupandud korpust nimetatakse sageli "tõkestamise tsooniks". Arvatakse, et tõkestusalal ei ole õhku, õigemini, et seal on vaakum. See arvamus põhineb tõsiasjal, et nii suure ketta pöörlemiskiiruse juures võib isegi sisse sattunud tolmukübe palju halba teha. Ja see on peaaegu tõsi, välja arvatud see, et seal pole vaakumit - vaid on puhastatud, kuivatatud õhku või neutraalset gaasi - näiteks lämmastikku. Kuigi võib-olla kõvaketaste varasemates versioonides pumbati see õhu puhastamise asemel lihtsalt välja.

Rääkisime komponentidest, st. millest on kõvaketas tehtud. Räägime nüüd andmete salvestamisest.

Kuidas ja millisel kujul andmeid arvuti kõvakettale salvestatakse

Andmed salvestatakse ketta pinnal kitsastes radades. Tootmise käigus kantakse plaadile üle 200 000 sellise pala. Kõik rajad on jagatud sektoriteks.

Raja- ja sektorikaardid võimaldavad teil määrata, kuhu teavet kirjutada või kust lugeda. Jällegi, kogu info sektorite ja radade kohta asub integraallülituse mälus, mis erinevalt teistest kõvaketta komponentidest ei asu mitte korpuse sees, vaid väljas ja enamasti altpoolt.

Plaadi enda pind on sile ja läikiv, kuid seda vaid esmapilgul. Lähemal uurimisel selgub, et pinna struktuur on keerulisem. Fakt on see, et ketas on valmistatud metallisulamist, mis on kaetud ferromagnetilise kihiga. See kiht teeb kogu töö. Ferromagnetiline kiht jätab kogu teabe meelde, kuidas? Väga lihtne. Nookuripea magnetiseerib kile (ferromagnetilise kihi) mikroskoopilise ala, seades sellise raku magnetmomendiks ühte olekutest: o või 1. Iga sellist nulli ja ühte nimetatakse bittideks. Seega on igasugune kõvakettale salvestatud teave tegelikult teatud jada ja teatud arv nulle ja ühtesid. Näiteks hea kvaliteediga foto hõivab umbes 29 miljonit neist lahtritest ja on hajutatud 12 erinevasse sektorisse. Jah, see kõlab muljetavaldavalt, kuid tegelikkuses - selline tohutu hulk bitte võtab ketta pinnalt väga väikese ala. Iga kõvaketta pinna ruutsentimeeter sisaldab mitukümmend miljardit bitti.

Kuidas kõvaketas töötab

Uurisime just kõvaketta seadet, iga selle komponenti eraldi. Nüüd teen ettepaneku siduda kõik teatud süsteemiga, tänu millele on kõvaketta tööpõhimõte selge.

Niisiis, kuidas kõvaketas töötab järgmine: kui kõvaketas tööle panna, tähendab see, et kas sellele kirjutatakse või sealt loetakse infot või sealt hakkab elektrimootor (spindel) hoogu juurde saama ja kuna kõvakettad on fikseeritud spindlil endal vastavalt on nad koos sellega hakkavad ka pöörlema. Ja kuni ketta(de) kiirus on jõudnud tasemeni, et nookuripea ja ketta vahele tekib õhkpadi, on nookur kahjustuste vältimiseks spetsiaalses "parkimistsoonis". See näeb välja järgmiselt.

Niipea, kui kiirus saavutab soovitud taseme, paneb servoajam (elektromagnetmootor) liikuma nookuri, mis on juba paigutatud kohta, kuhu soovite teavet kirjutada või lugeda. Seda lihtsalt hõlbustab integraallülitus, mis juhib kõiki nookuri liigutusi.

Levinud on arvamus, omamoodi müüt, et aegadel, mil ketas on "jõude", s.t. Sellega ei tehta ajutiselt lugemis-/kirjutustoiminguid, sees olevad kõvakettad lõpetavad pöörlemise. See on tõesti müüt, sest tegelikult keerlevad korpuse sees kõvakettad pidevalt, isegi kui kõvaketas on säästurežiimis ja sinna midagi ei kirjutata.

Noh, siin oleme teiega arvuti kõvaketta seadet kõigis üksikasjades uurinud. Loomulikult on ühe artikli raames võimatu rääkida kõigest, mis on seotud kõvaketastega. Näiteks selles artiklis ei räägitud sellest - see on suur teema, otsustasin sellest eraldi artikli kirjutada.

Leidsin huvitava video, kuidas kõvaketas erinevates režiimides töötab

Tänan teid kõiki tähelepanu eest, kui te pole veel selle saidi värskendusi tellinud - soovitan seda teha, et mitte jätta ilma huvitavatest ja kasulikest materjalidest. Kohtumiseni ajaveebi lehtedel!