Moderne harde schijven van deze tijd. Moderne harde schijven

Winchester

Meest belangrijk apparaat voor langdurige opslag van gegevens op een personal computer is rijd door hard magnetisch schijven(Moeilijk Schijfstation, harde schijf). De term heeft wortel geschoten in de omgangstaal en de technische literatuur Winchester, die het populairst bleek te zijn.

De eerste modellen met harde schijven die in 1973 werden uitgebracht, hadden dat wel technische kenmerken, die tegenwoordig zelfs voor de meesten niet geschikt zijn eenvoudige computer noch qua datavolume, noch qua omvang, noch qua data-uitwisselingssnelheid. Merk op dat hun ontwerp heel eenvoudig was en dat de gebruikte magnetische opnametechnologieën weinig verschilden van die van conventionele bandrecorders. Moderne harde schijven, na drie decennia van ontwikkeling van magnetische opnametechnologie, harde schijven Het is een zeer complexe elektromechanische structuur, uitgerust met een eigen processor die is ontworpen om op intelligente wijze het proces van het schrijven, lezen en opslaan van informatie te controleren.

In feite is de harde schijf in een moderne personal computer een gespecialiseerde computer die is ontworpen voor het opslaan van gegevens. De elektronica van de harde schijf bepaalt zelf welke gegevens de processor op een bepaald moment nodig heeft. Door te gebruiken speciale programma's De toestand van de mechanische elementen van de harde schijf wordt voortdurend gecontroleerd en indien nodig worden gegevens die per ongeluk vernietigd dreigen te worden, herschreven naar andere plaatsen op de harde schijf. magnetische schijven, en als er voorwaarden zijn voor een catastrofaal falen van de harde schijf, zal het gegevensbeschermingsprogramma de gebruiker onafhankelijk waarschuwen voor de noodzaak om de harde schijf te vervangen.

Als we het hebben over de consumentenkenmerken van moderne harde schijven, wordt het gegevensvolume dat op magnetische schijven is opgeslagen nu gemeten in tientallen en honderden gigabytes, en bereikt het 80 GB per schijf in een aantal seriële harde schijven. Harde schijven van 400 GB worden in massa geproduceerd. De mogelijkheid om zo'n enorme hoeveelheid gegevens op te slaan creëert een nieuwe niche voor het gebruik van harde schijven: gebruik in videorecorders in plaats van traditionele magneetbandcassettes.

De afmetingen van de populairste series harde schijven zijn gelijk aan die van een conventionele 3,5 inch diskettedrive, maar er is een tendens om kleinere vormfactoren te gebruiken (2,5 en 1 inch). De kleinste harde schijven zijn gemaakt in het formaat van een Compact Flash-flashkaart, waardoor ze bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt in digitale camera's.

De betrouwbaarheid van gegevensopslag op magnetische schijven van een harde schijf is fantastisch - ongeveer één storing per 100 jaar, d.w.z. de harde schijf is het meest betrouwbare apparaat voor het opslaan van informatie en overtreft lasercompactdiscs (CD-R) in deze indicator. Zoals de praktijk echter heeft aangetoond, bleek de harde schijf onder reële bedrijfsomstandigheden een zeer onbetrouwbare gegevensopslag te zijn. Dit komt door het feit dat een moderne harde schijf een zeer complex apparaat is en dat de concurrentie fabrikanten dwingt zich te haasten. Hierdoor komen er nog “rauwe” producten op de markt, waarin ze tijdens bedrijf onthuld worden zwakke punten. Dit geldt vooral voor het marktsegment waar harde schijven voor bedoeld zijn thuisgebruik(meestal wordt de aankoop gedaan tegen een schatting van de minimale prijs-capaciteit).

Ontwerp van harde schijf

In afb. Figuur 6.1 toont het uiterlijk van twee modellen moderne harde schijven. Binnen metalen behuizing op de as van de elektromotor bevinden zich verschillende schijven (Fig. 6.2) gemaakt van aluminium (of glas), op het oppervlak waarvan een ferromagnetische laag is afgezet. De behuizing van de harde schijf kan afgedicht zijn of een door een filter beschermde opening voor buitenlucht hebben.

Meerderheid elektronische componenten De besturing van de harde schijf bevindt zich op een printplaat (Fig. 6.3), die onder de behuizing is gemonteerd. Meestal is de elektronica-eenheid niet bedekt met een beschermhoes, omdat wordt aangenomen dat de harde schijf zich in de computerbehuizing bevindt. Bij een aantal modellen met harde schijf is de elektronica-eenheid afgedekt met een stalen kap, die bovendien de rol van radiator vervult.

Rijst. 6.1. Verschijning harde schijf: a - Quantum; b-Samsung

Rijst. 6.2. Interne structuur harde schijf

Rijst. 6.3. Controller voor harde schijf

In sommige gevallen wordt de term vormfactor gebruikt om harde schijven te classificeren algemene afmetingen. Het is waar dat ontwikkelaars met deze term volledig kunnen bedoelen verschillende afmetingen bijvoorbeeld de mogelijkheid om in een 3,5-inch computerruimte te installeren, aangezien de 5,25-inch vormfactor voorheen populair was; de dikte van de harde schijf, maar vaker verwijst deze term naar de diameter van de roterende platen.

Gegevensvolume

Als u het volume berekent van de harde schijf die op uw computer is geïnstalleerd en dit vergelijkt met de paspoortgegevens voor de harde schijf, zult u merken dat er ergens een behoorlijke hoeveelheid schijfruimte verdwijnt. Het punt hier is dat paspoorten voor harde schijven twee opties aangeven voor de capaciteit van de harde schijf: de eerste verwijst naar niet-geformatteerde schijfruimte (dat wil zeggen dat de schijf geen specifieke structuur heeft voor het opslaan van gegevens), en de tweede verwijst naar geformatteerde ruimte. Een IBM-harde schijf van 80 GB kan bijvoorbeeld slechts 76,69 GB aan gebruikersgegevens schrijven ( bestandssysteem FAT), en al het andere blijft voor officiële behoeften.

Bovendien, voor promotionele doeleinden, volume-eenheden schijfruimte Er wordt een iets andere verhouding van hoeveelheden gebruikt. Fabrikanten en verkopers van harde schijven geven het volume van hun producten aan decimaal systeem notatie, waarbij 1000 MB wordt beschouwd als gelijk aan 1 GB, hoewel dit correct is binair systeem, waarbij 1 KB respectievelijk 1024 bytes is, 1 MB respectievelijk 1024 KB, enz.

Opmerking

Voor oude moederborden en BIOS bij gebruik van moderne harde schijven zijn er drie barrières: 8.4; 32 en 137,4 GB, waardoor de mogelijkheid om grotere harde schijven te gebruiken wordt beperkt. Het probleem kan worden opgelost door het BIOS te flashen en een nieuw BIOS te installeren besturingssysteem of gebruiken extra regelaar IDE. Bovendien zijn er bij gebruik van oudere harde schijven en besturingssystemen beperkingen op de hoeveelheid schijfruimte gelijk aan 528 MB; 2.1; 3,2 en 4,2 GB.

Montage harde schijf

Houd er rekening mee dat de harde schijf horizontaal of verticaal langs elk vlak in de computerkast moet worden geïnstalleerd.

Het is onwenselijk om een moderne harde schijf te gebruiken zonder een stevige bevestiging aan de computerkast, en er mogen geen isolerende zachte pakkingen zitten tussen de aluminium behuizing van de harde schijf en de stalen wand van het computerkastcompartiment. Het wordt ook niet aanbevolen om een 3,5-inch harde schijf in een 5,25-inch bay te bevestigen met dunne, lange schroeven. Allereerst ontstaan dergelijke eisen vanwege het feit dat wanneer een werkende harde schijf scherp beweegt, waarvan de platen roteren met een snelheid van 5, 7 of 10.000 tpm, de motorlagers aanzienlijke impact ondervinden van de krachten van het gyroscopische effect , wat kan leiden tot vernietiging van het interne mechanische componenten, schade aan magneetkoppen en schijfoppervlakken. Ten tweede heeft de trilling van een losse harde schijf grote invloed op de nauwkeurigheid van het servomechanisme dat de koppen positioneert, en dit leidt tot een afname van de snelheid van het lezen/schrijven van gegevens, en in extreme gevallen tot gegevensverlies. Bovendien kan alleen door de harde schijf veilig te bevestigen een acceptabel thermisch regime worden gegarandeerd, aangezien de computerbehuizing fungeert als radiator voor de harde schijf. Ook moet worden opgemerkt dat de moderne harde schijf erg gevoelig bleek te zijn voor externe trillingen. Dus als er een (ongecentreerde) koeler van lage kwaliteit op de processor is geïnstalleerd, wordt de trilling ervan via de behuizing naar de harde schijf overgebracht. Door de toegenomen trillingen vallen de lagers van de spilmotor en de magneetkop snel uit en volgt het aandrijfservomechanisme de sporen minder goed.

Timingparameters

De prestaties van een harde schijf - het schrijven en lezen van informatie - zijn afhankelijk van vele factoren, die zowel worden bepaald door het ontwerp van de harde schijf en de circuits van de controller, als door de werking van de interface voor gegevensoverdracht. De snelheid van toegang tot informatie hangt bijvoorbeeld af van de geometrie van de schijfruimte: de verdeling van sectoren langs de sporen en zijkanten van de schijven, aangezien een harde schijf mechanisch apparaat, waarvan de bewegende delen een aanzienlijke traagheid hebben. En omdat gebruikersgegevens doorgaans zijn opgesplitst in veel kleine clusters die willekeurig op schijf kunnen worden geplaatst, duurt het lezen van een bestand met delen ervan op verschillende tracks langer dan wanneer alle delen van het bestand zich op hetzelfde nummer of op hetzelfde tracknummer bevinden. maar op verschillende kanten schijf. Dit gebeurt omdat het verplaatsen van de kop van het ene spoor naar het andere aanzienlijke tijd vergt, in de orde van eenheden en tientallen milliseconden, en dit is nogal grote tijd Voor moderne computer. Voor gemiddelde harde schijven is de tijd om naar een aangrenzend spoor over te schakelen bijvoorbeeld ongeveer 1 ms, en gemiddeld (voor een willekeurige overschakeling naar een ander spoor) is dit 8,5 ms.

Bij het leren kennen van harde schijven is het handig om de volgende termen te kennen en te begrijpen:

r toegangstijd - de tijd vanaf het begin van de leesbewerking tot het moment waarop het lezen van gegevens begint;

r zoektijd - de tijd die nodig is om de koppen in de gewenste positie te installeren (op het spoor waar het lezen/schrijven van gegevens zal worden uitgevoerd);

r gemiddelde zoektijd - de gemiddelde tijd die nodig is om de koppen op een willekeurig toegewezen spoor te installeren;

r zoektijd bij het verplaatsen naar een aangrenzend nummer (track-to-track zoektijd) - tijd van overgang van heads van het 1e nummer naar het 2e, enz.

Om het lees-/schrijfproces te versnellen, wordt gegevensbuffering gebruikt wanneer de controller van de harde schijf er meer dan één leest op dit moment sector, maar een heel pad. De leesgegevens worden opgeslagen in een buffer van 2 MB, en op sommige soorten harde schijven tot 8 MB. Bij een nieuw verzoek om de volgende sector te lezen, zal de harde schijfcontroller dus eerst de aanwezigheid van de vereiste gegevens in de buffer controleren, zonder daadwerkelijk gegevens van het oppervlak van de magnetische schijven te lezen. De meest intelligente harde schijfcontrollers kunnen vooraf gegevens in de buffer laden met behulp van een voorspellingsmechanisme.

In de meeste gevallen (voor schijfrotatiesnelheden van 5 en 7 duizend rpm) heeft de harde schijf geen geforceerde koeling nodig, maar om de snelheid te verhogen

Om een betrouwbare werking van moderne, snelle harde schijven te garanderen, is het raadzaam een extra ventilator te gebruiken, die lucht over het controllerbord en de HDA moet blazen. Om dit te doen, produceren een aantal bedrijven ventilatoren met een speciaal gevormd scherm (Fig. 6.4), die op de behuizing van de harde schijf kunnen worden gemonteerd, evenals skids met ventilatoren die zijn ontworpen voor installatie in een 5,25-inch bay.

Rijst. 6.4. Koelapparaat voor harde schijf

De noodzaak om geforceerde koeling te gebruiken wordt ingegeven door het feit dat normale werking harde schijf is gegarandeerd bij een behuizingstemperatuur van niet hoger dan 50°C (en niet lager dan 0°C!). En in de harde schijf worden niet alleen de draaiende schijven en de motor warm, maar ook de besturingschips, die, wanneer ze voortdurend door de harde schijf worden benaderd, opwarmen tot een temperatuur boven de 80°C. Bovendien is een veel voorkomende reden voor het falen van de harde schijf dat de motorbesturingschip oververhit raakt en uitvalt (soms barst in dergelijke gevallen zelfs de plastic behuizing van de chip). Wanneer roterende schijven oververhit raken, vliegen microscopisch kleine stukjes van de magnetische laag eraf, wat leidt tot het verschijnen van grote hoeveelheid‘slechte’ sectoren.

Opmerking

Opgemerkt moet worden dat het probleem van het koelen van harde schijven zich historisch heeft ontwikkeld. Moderne behuizingen, waarvan het ontwerp door de jaren heen vrijwel onveranderd is gebleven, zijn ongeschikt gebleken voor het afvoeren van de warmte die wordt gegenereerd door een snelle harde schijf. Daarom, als u eigenaar wordt van een krachtige harde schijf, installatie extra koeling het wordt verplicht.

IDE-interface

Er worden verschillende soorten interfaces gebruikt om harde schijven in computers aan te sluiten, maar 16-bit wordt nog steeds vaker gebruikt in personal computers parallelle interface IDE (Integrated Drive Electronics), ook bekend als AT-BUS, ATA (AT Attachment) en zijn Ultra ATA-upgrades met verschillende klokfrequenties.

Opmerking

De SCSI-interface (Small Computer System Interface) wordt voornamelijk alleen in servers gebruikt, omdat de kosten van harde schijven met een SCSI-interface bijna twee keer zo hoog zijn als die van harde schijven met een IDE-interface. Het grootste effect van het gebruik van de SCSI-interface kan alleen worden bereikt in multitasking-besturingssystemen, wanneer het nodig is om tegelijkertijd meerdere "zware" applicaties uit te voeren of met enorme verzoeken om gegevens op opslagapparaten.

De IDE-specificatie specificeert dat systeembord er is een IDE-interfacecontroller met twee identieke kanalen geïnstalleerd, waarop u elk maximaal 2 gelijke apparaten kunt aansluiten. Zo kan een personal computer tegelijkertijd maximaal 4 harde schijven bedienen (of andere apparaten met een IDE-interface, evenals met de ATAPI (ATA Package Interface), een andere modernisering van de IDE-interface). Houd er rekening mee dat u, om het aantal aangesloten IDE-apparaten te vergroten, extra geïnstalleerde IDE-controllerkaarten kunt gebruiken PCI-slot.

IN de laatste tijd Op moderne moederborden is slechts één connector geïnstalleerd voor de IDE-interface, wat te wijten is aan de overgang naar het gebruik van een krachtigere seriële interface SATA ( Seriële ATA).

Voor de IDE-interface wordt tot een gegevensoverdrachtsnelheid van 33 MB/s een 40-aderige platte kabel gebruikt. Als u de Ultra ATA/66-, Ultra ATA/100- en Ultra ATA/133-standaarden wilt gebruiken, moet u de 40-aderige kabel vervangen door een 80-aderige kabel (Fig. 6.5).

Voor de IDE-interface wordt een kabel met 40-pins connectoren (Fig. 6.6) en een lengte van niet meer dan 46 cm (18 inch) gebruikt. Bijna altijd zijn er 3 connectoren op geïnstalleerd: één voor aansluiting op het moederbord en twee voor IDE-apparaten.

Er wordt geen gebruik gemaakt van het verdraaien van draden!

Houd er rekening mee dat de kabel met 80 geleiders ook 40-pins connectoren heeft en dat nog eens 40 geleiders in de connector zijn geaard.

Rijst. 6.6. IDE-interfacekabel

SATA-interface

De IDE-interface is in de bijna twintigjarige geschiedenis vrijwel onveranderd gebleven en bleef een verkorte versie systeem bus IBM PC AT, en werd slechts periodiek geüpgraded om de uitwisselingssnelheid tussen de harde schijf en het moederbord te verhogen. Tegenwoordig is het populair geworden nieuw type interface - seriële seriële ATA of anderszins SATA (logische signaalniveaus zijn slechts 0,5 V). De overgang naar een seriële interface wordt in de eerste plaats veroorzaakt door problemen met de synchronisatie van parallelle interfacesignalen eenvoudigste protocol uitwisseling via de IDE-interface biedt geen betrouwbare gegevensoverdracht op hoge snelheid kloksnelheden.

Seriële interface SATA maakt een einde aan alle problemen die inherent zijn aan de IDE-interface. Allereerst is dit een coördinatie van prestaties en bitcapaciteit. PCI-bussen en harde schijven. Bovendien wordt de interne ruimte in de pc-behuizing radicaal bevrijd van twee IDE-kabels, die veel problemen veroorzaken - ze zijn moeilijk aan te sluiten, omdat je op de tast moet werken en hun grote afmetingen interfereren met de normale koeling van de processor en chips die op het moederbord zijn geïnstalleerd, enz.

In afb. Figuur 6.7 laat zien hoe apparaten met een seriële SATA-interface zijn aangesloten. In plaats van een dikke platte kabel met 80 geleiders wordt een dunne coaxiale draad van maximaal 1 m lang gebruikt, waardoor gegevens worden verzonden in de vorm van individuele bits met een verschil in spanningsniveaus van slechts 0,5 V. Interessant genoeg heeft de voedingsconnector eindelijk een wijziging ondergaan, waarbij wordt voorgesteld om 5 lijnen te gebruiken (extra 3,3 V-spanning is voor toekomstige apparaten die mogelijk binnenkort beschikbaar komen).

Vermogensgegevens

Rijst. 6.8. Vergelijking van IDE- en SATA-standaarden

Rijst. 6.9. Harde schijven van Hitachi Corporation met de interface (de HDA is open): a - IDE; b-SATA

Houd er rekening mee dat de SATA-"standaard" al dienovereenkomstig is gemoderniseerd; lees de documentatie voor het moederbord en de harde schijf als u maximale prestaties wilt krijgen.

Omdat de SATA-standaard nog niet erg wijdverspreid is (het verspreidingsproces is begonnen, maar de traagheid van gebruikers zal hen lange tijd dwingen traditionele harde schijven te kopen), worden er harde schijven geproduceerd waarop bovendien een traditionele stroomconnector is geïnstalleerd het geval. In andere gevallen worden adapters gebruikt. Doel

contacten van de SATA-informatieconnector worden getoond in Fig. 6.10.

Rijst. 6.10. SATA-gegevensconnector op het moederbord

Fabrikanten van harde schijven

De ontwikkeling en productie van moderne harde schijven doen qua technische complexiteit niet veel onder voor de productie van processors. Zowel hier als daar is de strijd al gaande om fracties van microns, waar ontwikkelaars mee te maken hebben complexe problemen, inclusief betrouwbaarheid van gegevensopslag, schrijf-/leessnelheid, energieverbruik, compatibiliteitsproblemen van ongelijksoortige materialen. Maar ontwikkelaars van harde schijven moeten onder andere het probleem oplossen van het combineren van een krachtige, snelle elektromotor die een metalen of glazen schijf roteert waarop gegevens zijn vastgelegd, met een uiterst nauwkeurig positioneringssysteem voor magnetische kop, waarbij fracties van microns een belangrijke rol spelen. Bovendien verandert de temperatuur omgeving slechts één graad verandert de geometrische afmetingen van de aandrijfelementen met een hoeveelheid die vergelijkbaar is met de afmetingen van de informatiesporen.

In het begin, toen de informatievolumes van harde schijven enkele honderden megabytes bedroegen, probeerden veel bedrijven harde schijven te produceren. Maar de ontwikkeling van solid-state elektronica, toen het mogelijk werd om evenveel gegevens op één chip te proppen als erop harde schijf, dwong fabrikanten van harde schijven een serieuze race te beginnen om de opnamedichtheid te verhogen. Nu kan een moderne harde schijf honderden gigabytes aan gegevens bevatten, en qua werkingssnelheid kan hij behoorlijk succesvol concurreren met RAM oude computers. En dit alles is een gevolg van het verbeteren van de productietechnologie voor harde schijven en het introduceren van nieuwe uitvindingen. Het is waar dat niet alle bedrijven uiteindelijk een dergelijke technologische race konden weerstaan; grootste producenten, de rest werd geabsorbeerd door meer succesvolle concurrenten of hield op te bestaan. Het volgende is een lijst van fabrikanten van harde schijven die de markt voor dergelijke producten in handen hebben, niet alleen in Rusland, maar over de hele wereld:

R West-digitaal Corporation (http://www.wdc.com);

r Maxtor (http://www.maxtor.com);

r Samsung (http://samsungelectronics.com);

r Seagate-technologie (http://www.seagate.com);

r Toshiba (http://www.toshiba.com/);

r Hitachi (http://www.hitachi.com).

Het is ook de moeite waard om twee bedrijven te noemen die voorheen veel modellen harde schijven uitbrachten, maar zich nu alleen bezighouden met zeer gespecialiseerde producten (in in dit geval op het gebied van harde schijven):

r Fujitsu Computer Products (http://www.fcpa.com);

r IBM (http://www.storage.ibm.com).

Nu is het erg moeilijk om te adviseren welke harde schijf je moet kopen, omdat elk van de beursgenoteerde bedrijven ooit "zich onderscheidde" door hun klanten te voorzien van niet-geteste en "rauwe" producten. Ten eerste moeten we blijkbaar het bedrijf Fujitsu noemen, dat voor de periode 2001-2002 actief was. heeft een groot aantal defecte harde schijven uitgebracht. Seagate, het populairste bedrijf aan het begin van het computertijdperk in Rusland, kreeg pas in 2003 de erkenning van gebruikers terug en nu genieten zijn producten opnieuw van enorm succes. De gigant IBM merkte op dat harde schijven met glazen schijven niet zo betrouwbaar bleken te zijn als geadverteerd, omdat ze weinig nut bleken te hebben voor massaal gebruik. Het bleek dat de naaldconnectoren van de controller van dergelijke harde schijven los raakten en daardoor het elektrische contact verloren ging. Western Digital heeft zich onderscheiden door lange tijd verkochten gerenoveerde harde schijven, en in Rusland werden ze als nieuw verkocht. Zo had elk bedrijf zijn eigen zonde, als resultaat van de wens om koste wat het kost winst te maken. Maar helaas tolereren elektromechanische apparaten geen gedoe, en dienovereenkomstig worden gebruikers, geleerd door bittere ervaringen, nu gedwongen zichzelf te verzekeren tegen noodsituaties door een tweede harde schijf te installeren of voortdurend een back-up te maken van gegevens op verschillende externe apparaten.

Vergelijking van harde schijven

De tabellen in dit hoofdstuk laten het zien vergelijkende kenmerken momenteel geproduceerde harde schijven. Ze vatten kenmerken samen zoals opslagcapaciteit, cachegrootte, gemiddelde wachttijd en trackzoektijden.

Er moet aan worden herinnerd dat de technische gegevens zijn verkregen door het testen van hun eigen producten door de fabrikanten zelf. Als dat zo is, moet u begrijpen dat elk bedrijf zijn eigen test- en kwalificatiemethoden heeft, waardoor de testresultaten van producten aanzienlijk kunnen verschillen van de resultaten van externe testorganisaties.

In het bijzonder wordt op Maxtor-harde schijven de capaciteit bijvoorbeeld niet in gigabytes gegeven, maar in "conventionele eenheden", wat 1000.000 bytes betekent (onthoud dat 1 KB 1024 bytes is, 1 MB is 1024 KB, enz.). De cachegeheugengrootte van harde schijven van IBM en sommige Hitachi wordt bijvoorbeeld aangegeven als 2 of 8 MB, maar van deze megabytes moet u nog eens een paar honderd kilobytes aftrekken die door de harde schijfprocessor zijn toegewezen voor de firmware (we mogen niet vergeten dat de harde schijf is ook klein gespecialiseerde computer met een eigen processor en RAM).

Meer meer vragen laat de resultaten van trillingstests achter. Houd er rekening mee dat de schokbestendigheid, vooral in de bedrijfsmodus, afhangt van de positie waarop de impact plaatsvond, en in welke richting de impact plaatsvond. De trillingsweerstand hangt immers af van welke handeling werd uitgevoerd, of de koppen bewogen, of ze zich dichtbij het midden bevonden of niet, enz. Over het algemeen moet u bij echt gebruik meer vertrouwen op het ‘geluk’ van een bepaalde harde schijf om een specifieke ‘slag van het lot’ op te vangen en af te weren.

Zelfs een parameter als rotatiesnelheid kan, zo lijkt het, ook dubbelzinnig zijn. We zijn er allemaal aan gewend dat het 5400 of 7200 rpm kan zijn, maar de ST340015A harde schijf, vervaardigd door Seagate, draait met een frequentie van 5800 rpm.

Externe snelheid overdrachten zijn hoogstwaarschijnlijk niet eens een indicator van de snelheid van de harde schijf, maar alleen van de interface. Iedereen begrijpt heel goed dat dezelfde harde schijf, die de traditionele parallelle ATA-interface vervangt door SATA, geen snelheidsverhoging van 50% zal krijgen. Maximaal en dan alleen in pieken, of bij ernstige fragmentatie van data of commando’s, SATA-interface kan slechts een stijging van 10% in productiviteit opleveren, maar niet in snelheid.

Het aantal schijven of lees-/schrijfkoppen geeft, zelfs bij modellen uit dezelfde serie, niet duidelijk de capaciteit van de schijf aan. Harde schijven WD600JD en WD400JD, vervaardigd door Western Digital, hebben bijvoorbeeld hetzelfde aantal koppen en zijn vertegenwoordigers van dezelfde serie, maar de capaciteit verschilt met 50%. Dit verschil wordt bereikt door opzettelijk de opnamedichtheid op de schijf te veranderen. Dit kan zowel de leessnelheid als de duurzaamheid van de harde schijf beïnvloeden.

Maar de meest lastige parameters om te vergelijken moeten worden beschouwd als de gemiddelde wachttijd, de gemiddelde toegangstijd en de totale toegangstijd, omdat hier de testmethodologie speelt. sleutelrol. Zo kan de gemiddelde toegangstijd worden berekend als het rekenkundig gemiddelde van een bepaald (zeer groot) getal willekeurige monsters, of misschien als statistisch gemiddelde. Opgemerkt moet worden dat vooral de laatste drie parameters met de grootste voorzichtigheid moeten worden vergeleken.

Moderne harde schijven

Het belangrijkste apparaat voor het opslaan van gegevens op een pc is de harde schijf ( Harde schijf schijf, harde schijf). In de omgangstaal en de technische literatuur heeft de term harde schijf wortel geschoten en is deze populairder geworden. De eerste modellen harde schijven, uitgebracht in 1973, hadden technische kenmerken die tegenwoordig zelfs niet geschikt zijn voor de eenvoudigste computer, noch qua datavolume, grootte of data-uitwisselingssnelheid. Toegegeven, hun ontwerp was heel eenvoudig en de gebruikte magnetische opnametechnologieën verschilden weinig van die van conventionele bandrecorders. Moderne harde schijven zijn, na drie decennia van ontwikkeling van magnetische opnametechnologie op harde schijven, een zeer complexe elektromechanische structuur, uitgerust met een eigen processor die is ontworpen om op intelligente wijze het proces van schrijven, lezen en opslaan van informatie te controleren. In feite is de harde schijf in een moderne personal computer een gespecialiseerde computer die is ontworpen voor het opslaan van gegevens. De elektronica van de harde schijf bepaalt zelf welke gegevens de processor op een bepaald moment nodig heeft. Met behulp van speciale programma's wordt de toestand van de mechanische elementen van de harde schijf voortdurend bewaakt en indien nodig worden gegevens die het risico lopen per ongeluk te worden vernietigd, herschreven naar andere plaatsen op de magnetische schijven, en als er voorwaarden zijn voor een catastrofaal falen van de harde schijf Als er schijfmechanismen ontstaan, zal het gegevensbeschermingsprogramma de gebruiker onafhankelijk waarschuwen voor de noodzaak om de harde schijf te vervangen. Als we het hebben over de consumentenkenmerken van moderne harde schijven, wordt het gegevensvolume dat op magnetische schijven is opgeslagen nu gemeten in tientallen gigabytes, en bereikt het 80 GB per schijf in een aantal seriële harde schijven. De afmetingen van de populairste serie harde schijven zijn gelijk aan die van een conventionele 3 inch schijf diskettes, en de kleinste kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in plaats van flashkaarten in digitale camera's. De betrouwbaarheid van gegevensopslag op magnetische schijven van een harde schijf is fantastisch - ongeveer één storing per 100 jaar, d.w.z. een harde schijf is het meest betrouwbare apparaat voor het opslaan van informatie en overtreft optische compact discs (CD-R) in deze indicator. Zoals de praktijk echter heeft aangetoond, bleek de harde schijf onder reële bedrijfsomstandigheden een zeer onbetrouwbare gegevensopslag te zijn. Dit komt door het feit dat een moderne harde schijf een zeer complex apparaat is en dat de concurrentie fabrikanten dwingt zich te haasten. Hierdoor komen er ‘rauwe’ producten op de markt, waarbij tijdens de exploitatie zwakke punten aan het licht komen. Dit geldt vooral voor het marktsegment van harde schijven bedoeld voor thuisgebruik (meestal worden aankopen gedaan op basis van een schatting van de minimale prijs-capaciteit).

Ontwerp van harde schijf.

In de metalen behuizing op de as van de elektromotor bevinden zich verschillende schijven van aluminium of glas, op het oppervlak waarvan een ferromagnetische laag is afgezet. De behuizing van de harde schijf kan worden afgedicht of zijn voorzien van een door een filter beschermde opening voor buitenlucht. De meeste elektronische componenten worden op een printplaat geplaatst, die onder de behuizing is gemonteerd. Meestal is de elektronica-eenheid niet bedekt met een beschermhoes, omdat wordt aangenomen dat de harde schijf zich in de computerbehuizing bevindt. In sommige gevallen wordt de term ‘vormfactor’ gebruikt om harde schijven te classificeren, wat de totale afmetingen betekent. Het is waar dat ontwikkelaars met deze term totaal verschillende dimensies kunnen bedoelen, bijvoorbeeld de mogelijkheid om in een 3,5-inch computerruimte te installeren, aangezien de 5-inch vormfactor voorheen populair was; de dikte van de harde schijf, maar vaker verwijst deze term naar de diameter van de roterende platen. Als u het volume berekent van de harde schijf die op uw computer is geïnstalleerd en dit vergelijkt met de paspoortgegevens voor de harde schijf, zult u merken dat er ergens een behoorlijke hoeveelheid schijfruimte verdwijnt. Het punt hier is dat paspoorten voor harde schijven twee opties aangeven voor de capaciteit van de harde schijf: de eerste verwijst naar niet-geformatteerde schijfruimte (dat wil zeggen dat de schijf geen specifieke structuur heeft voor het opslaan van gegevens), en de tweede verwijst naar geformatteerde ruimte. Een IBM-harde schijf van 80 GB kan bijvoorbeeld slechts 76,69 GB aan gebruikersgegevens schrijven (file FAT-systeem), en al het andere blijft voor officiële behoeften. Bovendien wordt voor reclamedoeleinden een iets andere verhouding van waarden gebruikt voor eenheden schijfruimte. Fabrikanten en verkopers van harde schijven geven het volume van hun producten aan in het decimale getalsysteem, waarbij 1000 megabytes als gelijk worden beschouwd aan 1 gigabyte, hoewel het juiste binaire systeem is waarin 1 kilobyte 1024 bytes is, 1 gigabyte 1024 megabytes, enz. moederborden en BIOS, bij gebruik van moderne harde schijven zijn er drie barrières: 8,4, 32 en 137,4 GB, die de mogelijkheid beperken om grotere harde schijven te gebruiken. Het probleem kan worden opgelost door het BIOS te flashen, een nieuw besturingssysteem te installeren of een extra IDE-controller te gebruiken. Bovendien zijn er bij gebruik van oudere harde schijven en besturingssystemen beperkingen op de hoeveelheid schijfruimte gelijk aan 528 MB, 2.1, 3.2 en 4.2 GB.

Montage harde schijf

Om de harde schijf in de computerbehuizing te monteren, gebruikt u de 4 zijgaten met schroefdraad, of soortgelijke gaten, maar deze bevinden zich aan de onderkant van de behuizing. Bij het bevestigen van de harde schijf is het noodzakelijk om ingekorte schroeven te gebruiken, zodat ze bij het vastdraaien de contacten op de printplaat van de controller niet raken en niet laten bewegen, aangezien een of twee zijgaten zich bijna altijd in het vlak bevinden van het monteren van de printplaat. Houd er rekening mee dat de harde schijf horizontaal of verticaal langs elk vlak in de computerkast moet worden geïnstalleerd. Het is onwenselijk om een moderne harde schijf te gebruiken zonder een stevige bevestiging aan de computerkast, en er mogen geen isolerende zachte pakkingen zitten tussen de aluminium behuizing van de harde schijf en de stalen wand van het computerkastcompartiment. Het wordt ook niet aanbevolen om een 3-inch harde schijf in een 5-inch bay te bevestigen met dunne, lange schroeven. Allereerst ontstaan dergelijke eisen vanwege het feit dat wanneer een werkende harde schijf scherp beweegt, waarvan de platen roteren met snelheden van 5, 7 en 10.000 tpm, de motorlagers aanzienlijke impact ondervinden van de krachten van het gyroscopische effect, wat kan leiden tot de vernietiging van interne mechanische componenten en schade aan magneetkoppen en schijfoppervlakken. Ten tweede heeft de trilling van een losse harde schijf grote invloed op de nauwkeurigheid van het servomechanisme dat de koppen positioneert, en dit leidt tot een afname van de snelheid van het lezen/schrijven van gegevens, en in extreme gevallen tot gegevensverlies. Bovendien kan alleen door de harde schijf veilig te bevestigen een acceptabel thermisch regime worden gegarandeerd, aangezien de computerbehuizing fungeert als radiator voor de harde schijf. Ook moet worden opgemerkt dat de moderne harde schijf erg gevoelig bleek te zijn voor externe trillingen. Dus als er een (ongecentreerde) koeler van lage kwaliteit op de processor is geïnstalleerd, wordt de trilling ervan via de behuizing naar de harde schijf overgebracht. Door de toegenomen trillingen vallen de lagers van de spilmotor en de magneetkop snel uit en volgt het aandrijfservomechanisme de sporen minder goed.

Timingparameters

De prestaties van een harde schijf (het schrijven en lezen van informatie) zijn afhankelijk van vele factoren, die zowel worden bepaald door het ontwerp van de harde schijf en de circuits van de controller, als door de werking van de interface voor gegevensoverdracht. De snelheid van toegang tot informatie hangt bijvoorbeeld af van de geometrie van de schijfruimte - de verdeling van sectoren langs de sporen en zijkanten van de schijven, aangezien een harde schijf een mechanisch apparaat is waarvan de bewegende delen een aanzienlijke traagheid hebben. En omdat gebruikersgegevens doorgaans zijn opgesplitst in veel kleine clusters die willekeurig op schijf kunnen worden geplaatst, duurt het lezen van een bestand met delen ervan op verschillende tracks langer dan wanneer alle delen van het bestand zich op hetzelfde nummer of op hetzelfde tracknummer bevinden. maar aan verschillende kanten van de schijf. Dit gebeurt omdat het verplaatsen van de kop van het ene spoor naar het andere veel tijd kost, in de orde van eenheden en tientallen milliseconden, en dit is erg lang voor een moderne computer. Heel erg bijvoorbeeld goede harde schijven de overgangstijd naar een aangrenzend spoor bedraagt ongeveer 1 ms, en gemiddeld (voor een willekeurige overgang naar een ander spoor) is deze 8,5 ms. Bij het leren kennen van harde schijven is het handig om de volgende termen te kennen en te begrijpen:

toegangstijd - de tijd vanaf het begin van de leesbewerking tot het moment waarop het lezen van gegevens begint;
zoektijd - de tijd die nodig is om de koppen in de gewenste positie te installeren (op het spoor waar gegevenslees-/schrijfbewerkingen zullen worden uitgevoerd);
gemiddelde zoektijd - de gemiddelde tijd die nodig is om de koppen op een willekeurig toegewezen spoor te installeren;
zoektijd bij het verplaatsen naar een aangrenzend nummer (track-to-track zoektijd) - tijd van overgang van heads van het 1e nummer naar het 2e, enz.

De prestaties van de harde schijf worden ook sterk beïnvloed door de manier waarop de sectoren op de sporen en aangrenzende zijden van de schijven worden geplaatst. Als alle sectoren na elkaar en parallel aan elke kant van de schijf gaan, zal de snelheid van toegang tot informatie niet te hoog zijn, aangezien de elektronica die gegevens van de schijf leest een beperkte snelheid heeft. Tegelijkertijd worden gegevens, in tegenstelling tot een conventionele bandrecorder, in gecodeerde vorm op een ferromagnetische schijf vastgelegd, wat het mogelijk maakt de opslagbetrouwbaarheid te vergroten en de hoeveelheid schijfruimte voor het opslaan van informatie-eenheden te verkleinen. Dienovereenkomstig moet de controller, na het lezen van de eerste sector, de nauwkeurigheid van de gelezen informatie controleren en pas dan beginnen met het lezen van de volgende sector, maar gedurende deze tijd zal er geen tweede sector onder het hoofd zijn, maar een volgende. In dit geval moet u wachten tot de schijf een volledige omwenteling heeft voltooid voordat u de tweede sector kunt lezen. Hetzelfde geldt voor sectoren op aangrenzende vlakken. Om het lees-/schrijfproces te versnellen, wordt databuffering gebruikt, waarbij de controller van de harde schijf niet slechts één sector leest die momenteel nodig is, maar een heel nummer. De leesgegevens worden opgeslagen in een buffer van 2 MB, en op sommige soorten harde schijven tot 8 MB. Bij een nieuw verzoek om de volgende sector te lezen, zal de harde schijfcontroller dus eerst de aanwezigheid van de vereiste gegevens in de buffer controleren, zonder daadwerkelijk gegevens van het oppervlak van de magnetische schijven te lezen. De meest intelligente controllers kunnen gegevens vooraf in een buffer laden met behulp van een voorspellingsmechanisme. In de meeste gevallen (voor schijfrotatiesnelheden van 5 en 7 duizend rpm) heeft een harde schijf geen geforceerde koeling nodig, maar om de betrouwbaarheid van moderne snelle harde schijven te vergroten, is het raadzaam om een extra ventilator te gebruiken, die zou moeten blazen lucht over de controllerkaart en de HDA. Voor dit doel produceren een aantal bedrijven ventilatoren met een speciaal gevormd scherm dat op de harde schijfbehuizing kan worden gemonteerd. De betekenis van deze aanbeveling is dat de normale werking van de harde schijf gegarandeerd is als de temperatuur van de behuizing niet hoger is dan 50° (en niet lager dan 0°!). En in de harde schijf worden niet alleen de draaiende schijven en de motor warm, maar ook de besturingschips, die, wanneer ze voortdurend door de harde schijf worden benaderd, opwarmen tot een temperatuur boven de 80°. Gemeenschappelijke reden Een defect aan de harde schijf is dat de motorbesturingschip oververhit raakt en soms kapot gaat; in dergelijke gevallen barst zelfs de plastic behuizing van de chip. Wanneer roterende schijven oververhit raken, vliegen microscopisch kleine stukjes van de magnetische laag eraf, wat leidt tot het verschijnen van een groot aantal "slechte" sectoren. Opgemerkt moet worden dat het probleem van het koelen van harde schijven zich historisch heeft ontwikkeld. Moderne behuizingen, waarvan het ontwerp door de jaren heen vrijwel onveranderd is gebleven, zijn ongeschikt gebleken voor het afvoeren van de warmte die wordt gegenereerd door een snelle harde schijf. Als u daarom eigenaar wordt van een krachtige harde schijf, wordt het installeren van extra koeling daarop verplicht.

IDE-interface

Om harde schijven aan te sluiten, gebruiken computers verschillende soorten interfaces, maar personal computers gebruiken bijna altijd de 16-bit parallelle IDE-interface (Integrated Drive Electronics), ook bekend als AT-BUS, ATA1 en de Ultra ATA-upgrades met verschillende klokfrequenties. De seriële ATA-interface is pas onlangs geïntroduceerd en het aantal harde schijfmodellen en moederborden dat deze interface gebruikt, is klein. De SCSI-interface wordt voornamelijk alleen in servers gebruikt, omdat de kosten van harde schijven met een SCSI-interface bijna twee keer zo hoog zijn als die van harde schijven met een IDE-interface. Het grootste effect van het gebruik van de SCSI-interface kan alleen worden bereikt in multitasking-besturingssystemen, wanneer het nodig is om tegelijkertijd meerdere "zware" applicaties uit te voeren of met enorme verzoeken om gegevens op opslagapparaten. De IDE-specificatie bepaalt dat er op het moederbord een IDE-interfacecontroller met twee identieke kanalen is geïnstalleerd, waarop u elk maximaal 2 gelijke apparaten kunt aansluiten. Dat wil zeggen dat een personal computer tegelijkertijd maximaal 4 harde schijven kan bedienen (of elk apparaat met een IDE-interface, evenals met de ATAPI-interface, wat een andere modernisering van de IDE-interface is). Houd er rekening mee dat u, om het aantal aangesloten IDE-apparaten te vergroten, extra IDE-controllerkaarten kunt gebruiken die in de PCI-sleuf zijn geïnstalleerd. Tot een gegevensoverdrachtsnelheid van 33 MB/s wordt voor de IDE-kabel (loop) een 40-aderige platte kabel gebruikt. Als u de Ultra ATA/66- en Ultra ATA/100-standaarden wilt gebruiken, moet u de 40-aderige kabel vervangen door een 80-aderige kabel. De IDE-interface maakt gebruik van een 40-pins kabel die niet langer is dan 46 cm (18 inch). Bijna altijd zijn er 3 connectoren op geïnstalleerd: één voor aansluiting op het moederbord en twee voor IDE-apparaten. Er wordt geen gebruik gemaakt van het verdraaien van draden! Houd er rekening mee dat de kabel met 80 geleiders ook 40-pins connectoren heeft en dat nog eens 40 geleiders in de connector zijn geaard.

Seriële ATA

De IDE-interface is in de bijna twintigjarige geschiedenis vrijwel onveranderd gebleven en blijft een verkorte versie van de IBM PC AT-systeembus, en is slechts periodiek geüpgraded om de uitwisselingssnelheid tussen de harde schijf en het moederbord te verhogen. Pas onlangs is het vervangen door een nieuw type interface: seriële seriële ATA (logische signaalniveaus zijn slechts 0,5 V). De overgang naar een seriële interface wordt in de eerste plaats veroorzaakt door problemen met de synchronisatie van parallelle interfacesignalen, aangezien het eenvoudigste uitwisselingsprotocol via de interface geen betrouwbare gegevensoverdracht bij hoge klokfrequenties biedt. Met name de ATA/133-variant wordt mogelijk niet door alle fabrikanten van harde schijven ondersteund. De Serial ATA-interface, die net is geïntroduceerd, zal blijkbaar een einde maken aan alle problemen die inherent zijn aan de IDE-interface. Allereerst is dit een coördinatie van de prestaties en capaciteit van de PCI-bus en harde magnetische schijven. Bovendien zal de interne ruimte in de pc-behuizing radicaal worden bevrijd van twee IDE-kabels, die veel problemen veroorzaken - ze zijn moeilijk aan te sluiten, omdat je op de tast moet werken en hun grote afmetingen interfereren met de normale koeling van de processor en chips die op het moederbord zijn geïnstalleerd, enz. In plaats van een dikke platte kabel met 80 geleiders wordt een dunne coaxiale draad van maximaal 1 m lang gebruikt, waardoor gegevens worden verzonden in de vorm van individuele bits met een verschil in spanningsniveaus van slechts 0,5 V. Interessant is dat de connector eindelijk een aanpassing van de voeding heeft ondergaan, waarbij wordt voorgesteld om 5 lijnen te gebruiken (de extra spanning van 3,3 V is bedoeld voor toekomstige apparaten die binnenkort kunnen verschijnen). Een belangrijk voordeel van de Serial ATA interface is dat de afmetingen van de connectoren zijn verkleind. Samen met al het andere kunt u hiermee een werkelijk reëel proces starten om de omvang van systeemeenheden te verkleinen personal computers. Zoals de ontwikkelaars van de Serial ATA-interface beloven, zullen er adapters beschikbaar zijn voor gebruikers waarmee ze apparaten kunnen delen IDE-interfaces en seriële ATA. Dat wil zeggen dat het mogelijk zal zijn om een harde schijf met een seriële ATA-interface aan te sluiten op elk oud moederbord, en een traditionele harde schijf aan te sluiten op een moederbord met een seriële ATA-interface.

Dit artikel is gewijd aan de harde schijven van computers of zoals ze in het Engels ook worden genoemd HDD - harde schijf, in het verleden kwam de naam "Winchester" uit het buitenland en bleef hangen, hoewel het daar al een hele tijd niet meer wordt gebruikt, kun je hoor nog vaak “Schroef” of “Hard””

De eerste harde schijf van IBM, het model 350, dat als onderdeel van een pc werd gebruikt, verscheen in 1956; hij was behoorlijk groot en woog maar liefst 971 kg. Het apparaat is ontworpen om informatie op te slaan met de mogelijkheid om op te nemen en te herschrijven; het proces is gebaseerd op magnetische opname. Op huidige moment De meeste pc's zijn uitgerust met een HDD.

Harde schijven gebruiken, in tegenstelling tot “zachte” diskettes (ze kunnen al als geschiedenis worden beschouwd), glas (er zijn pogingen geweest) of aluminium platen(meestal legeringen), waarvan de magnetisatie van de toplaag meestal wordt uitgevoerd door chroomdioxide.

Hoeveel platen worden er doorgaans gebruikt, meestal van één tot meerdere. In de niet-werkende modus bevindt de leeskop zich in een veilige parkeerzone, en in de werkende modus raakt hij, dankzij de zeer snelle rotatie van de platen en de hierdoor gecreëerde luchtlaag, van slechts enkele nanometers dik, de leeskop niet. oppervlak helemaal niet, wat een lange levensduur van het apparaat garandeert.

Kenmerken en aanschaf HDD

Interfaces moderne harde schijven gebruiken verschillende, waaronder ATA, SCSI, SATA, eSATA, FireWire, Fibre-kanaal, SAS en SDIO, ze verschillen allemaal in bandbreedte.

De rotatiesnelheid van de spil kan in drie groepen worden verdeeld: 4.200, 5.400 en 7.200 (ultrabooks, laptops); 5.400, 7.200 en 10.000 (PC); 10.000 en 15.000 tpm. typisch voor servers en krachtige systemen.

De capaciteit is altijd een veelvoud van 1.000. Een HDD met het label 200 Gb heeft bijvoorbeeld feitelijk een capaciteit van 186,2 gigabyte. Met betrekking tot maximale waarden capaciteit neemt voortdurend toe en WD bracht bijvoorbeeld de eerste schijf uit met een verbluffende capaciteit van 6 TB met behulp van 7 platen. Hoogstwaarschijnlijk is dit niet het plafond omdat cloud systemen Gegevensopslag, bijvoorbeeld de hosting voor het opslaan van verschillende inhoud (foto's, video, audio), is extreem wijdverspreid geworden en vereist steeds meer dichtheid en capaciteit.

Het geluidsniveau geproduceerd door interne mechanismen is heet onderwerp Voor harde schijven, het wordt gemeten in dB - decibel. Stille exemplaren zijn degenen met metingen onder de 26 dB. Het geluidsniveau kan programmatisch of fysiek worden verminderd (met behulp van ophangingen of geluidsabsorberende apparaten).

De fysieke grootte van het apparaat zelf is meestal 3,5 of 2,5 inch, zowel voor pc's als laptops. harde schijven 5.25 wordt niet meer geproduceerd. Onlangs zijn andere maten wijdverbreid geworden, hoewel ze niet zo gebruikelijk zijn.

De toegangstijd is de periode waarin het hoofd wordt gepositioneerd, een belangrijk kenmerk en het bereik ervan varieert gewoonlijk van 2,5 tot 16 ms. De laagste waarden zijn te vinden in servers of krachtige werkstations, de hoogste in draagbare apparaten. Als we het vergelijken met de geduchte concurrenten vertegenwoordigd door SSD, dan is de vrije toegangstijd slechts 1 ms.

Dat moet ook worden opgemerkt belangrijke kenmerken zoals: weerstand tegen schokken of plotselinge drukveranderingen, snelheid van gegevensoverdracht, betrouwbaarheid, energieverbruik en aantal handelingen per seconde. Ze worden allemaal voortdurend verbeterd en verbeterd dankzij nieuwe technologieën en standaarden. Het is de moeite waard om er een paar te benadrukken bekende fabrikanten: Seagate, Western Digital, Hitachi, Samsung, Fujitsu en Toshiba, natuurlijk zijn er meer. Over het algemeen kan onze beoordeling worden aangevuld met specifieke modellen Je kunt het in de berichten zelf vinden.

Bekijk het laatste nieuws op onze website, ook in de recensies, als je het model wilt kopen dat je leuk vindt, staan er links naar computer-internet winkels waar u iets kunt kopen. U heeft ook de mogelijkheid om gratis promotiecodes en kortingsbonnen te gebruiken op dezelfde partnermarkten.

Er zijn niet veel componenten van een personal computer die zo'n grote belangstelling bij de gebruiker zouden wekken als het onderdeel dat gewoonlijk wordt aangeduid met de korte afkorting HDD in de lijst met computerkenmerken. En dit is niet verrassend, omdat een van de essentiële functies computer is de opslag van informatie, en het is de HDD (Hard Disk Drive), ook vaak genoemd harde schijf, harde magnetische schijf (HDD) of harde schijf, is verantwoordelijk voor de langdurige opslag van alle gebruikersinformatie, soms het resultaat van zijn nauwgezette en vruchtbare werk.

Ondanks het feit dat de harde schijf meestal binnenin wordt geïnstalleerd systeem eenheid(hoewel er ook zo'n apparaat bestaat als externe harde schijf), wordt dit in de regel meestal een systeem genoemd extern geheugen computer. Het doel van HDD is langdurige opslag grote volumes gegevens gebruikt door de computer, besturingssysteembestanden en programma's.

De harde schijf is een van de meest complexe computerapparaten en de enige van de belangrijkste computercomponenten die tegelijkertijd gebruik maakt van zowel mechanische als elektronische elementen.

De harde schijf wordt met een speciale datakabel en een voedingskabel op het moederbord aangesloten. Er zijn verschillende interfacestandaarden voor HDD-verbindingen en onder hen kunnen we interfaces opmerken als IDE (Parallel ATA), Serial ATA (SATA) en SCSI. Bovendien kan dit type harde schijf, zoals een externe harde schijf, via de USB-bus op een pc worden aangesloten.

Verhaal

De harde magnetische schijf heeft dat, net als de technologieën die erin worden gebruikt, wel lange geschiedenis. Allereerst is het vermeldenswaard dat de techniek voor het vastleggen van informatie op een magnetisch medium aan het einde van de vorige eeuw werd ontwikkeld. Wat betreft computerapparaten, die informatie op magnetische schijven vastlegden, werden halverwege de jaren vijftig gemaakt. door IBM voor zijn supercomputers. Het is waar dat de harde schijf van die tijd weinig leek op de moderne: de capaciteit was slechts een paar megabytes en hij had de grootte van een grote kast.

Ook in de daaropvolgende jaren bleef IBM toonaangevend in de ontwikkeling van harde schijven. In het bijzonder zij begin jaren zeventig. relatief ontwikkeld compact model rijden met de codenaam “Winchester” (naar een populair type wapen). Het ontwerp van dit model bleek zo succesvol dat het bewaard is gebleven algemene schets tot Vandaag, en de codenaam is een zelfstandig naamwoord geworden voor alle apparaten van dit type.

Echter, ondanks het feit dat in grote computers hard magnetisch Schijven worden al tientallen jaren veel gebruikt; ze verschenen niet meteen op personal computers. Dit was grotendeels te wijten aan de omvang en de hoge kosten van harde schijven in die tijd. Tegen het einde van de jaren tachtig was er echter al een harde schijf geïnstalleerd op de meeste computers van de IBM PC-familie. De voordelen van harde schijven ten opzichte van diskettestations waren duidelijk: grote capaciteit, snelheid en betrouwbaarheid van gegevensopslag.

Apparaat

Algemeen beeld van de gedemonteerde harde schijf met meerdere platen

Nu is het de moeite waard om het van dichterbij te bekijken moeilijk apparaat schijf en bestudeer uit welke basiselementen het bestaat. Allereerst moeten we de waaromvraag verhelderen dit type schijf een harde schijf of harde schijf wordt genoemd, en hoe deze verschilt van een diskettestation (floppy drive). Deze termijn benadrukt het belangrijkste kenmerk van HDD: dat de informatie in dit apparaat op vrij dikke, stijve platen (platters) wordt geplaatst, waarop een magnetische laag is aangebracht. Deze functie onderscheidt de harde schijf van diskette, omdat het de precieze positionering van magneetkoppen aanzienlijk vergemakkelijkt en ook een grotere mate van informatiebeveiliging garandeert.

Uit de naam zelf van het apparaat: de harde schijf, volgt dat er niet één dergelijke plaat in de schijf zit, maar meerdere. Een HDD kan inderdaad meerdere magnetische platen bevatten. Deze omstandigheid geldt echter vooral voor oude schijven; vaak wordt slechts één schotel gebruikt, en soms slechts één kant ervan.

De basis van de HDD-platters is gemaakt van een aluminiumlegering of speciaal glas. Er wordt een speciale laag ferromagnetisch materiaal – chroomdioxide – op aangebracht. Een moderne harde schijf heeft extreem hoge dichtheid informatieregistratie – tot 1 Tbit per vierkante inch. Het totale volume van een harde schijf is tegenwoordig aanzienlijk: tot 8 TB voor 3,5-inch serverschijven van het hoogste niveau.

Nadat de HDD is ingeschakeld, rollen de platen af en draaien ze met grote snelheid rond constante snelheid tijdens de gehele werking van het apparaat. Deze snelheid kan variëren voor verschillende harde schijven. verschillende betekenissen(bijvoorbeeld 5400 of 7200 rpm), en de snelheid waarmee gegevens van de schijf worden gelezen, hangt grotendeels af van deze parameter.

Om informatie van de schijf te lezen en er tegelijkertijd informatie naartoe te schrijven, worden magneetkoppen gebruikt, die met behulp van een speciale magneetaandrijving zo kunnen worden gedraaid dat ze snelle toegang naar elk punt op de schijf, dat zich zowel aan de buitenrand als aan de binnenrand kan bevinden. De tijd die de heads nodig hebben om zichzelf op een bepaald deel van de schijf te positioneren, wordt willekeurige toegangstijd genoemd en is ook een van de de belangrijkste parameters drijfveer. In de regel voor modern HDD-tijd willekeurige toegang is van 2,5 tot 16 ms.

Magnetische kop van harde schijf

Om schade aan de plaat en de koppen tijdens mogelijke botsingen te voorkomen, wordt het oppervlak van de schijf zorgvuldig bewerkt om de kleinste onregelmatigheden te verwijderen en gepolijst. Wanneer de schijf in werking is, passen de koppen strak op het oppervlak van de schotel, maar ze komen er nog steeds niet mee in contact, maar zijn ervan gescheiden door een kleine luchtspleet. Bij het uitschakelen van de schijf wordt, om te voorkomen dat de koppen ongewenst op het oppervlak van de schijf vallen, een procedure voorzien voor het parkeren van de koppen, dat wil zeggen, het terugtrekken ervan voorbij het oppervlak van de magnetische plaat.

De harde schijf is een goede spiegel

De werking van een harde schijf wordt bestuurd door een controller, of elektronica-eenheid, die in de behuizing van de schijf zelf is ingebouwd. Naast de microcircuits die de werking van de mechanica en elektronica van de schijf regelen, bevat de elektronica-eenheid ook cachegeheugen, wat nodig is om lees-schrijfbewerkingen te versnellen.

HDD-controllerkaart

De HDD-behuizing kan in verschillende vormfactoren worden vervaardigd. Interne schijven Meestal wordt een 3,5"-vormfactor gebruikt desktopcomputers, en 2,5-inch form factor-schijven worden gebruikt in laptops.

Logische datastructuur op de harde schijf

Het ontwerp van een harde schijf bepaalt grotendeels zo'n belangrijk concept als de structuur van de informatieplaatsing op de harde schijf of de geometrie van de schijf. De schijfgeometrie omvat coördinaatelementen zoals koppen, cilinders en sectoren. Met kop wordt in dit geval niet de magneetkop zelf bedoeld, maar de zijkant van de magneetplaat waartoe deze kop behoort. De cilinder is een reeks sporen op platen die zich op dezelfde afstand van de rand van de schijf bevinden, en de sector, die de laagste coördinaat van de harde schijf is, is het deel van de cirkel waarop de cilinder zich bevindt. Harde sector De schijf heeft in de regel een capaciteit van 512 bytes.

De procedure voor het tekenen van de grenzen van cilinders en sectoren op het oppervlak van een schijf wordt genoemd opmaak op laag niveau. Het is echter de moeite waard om dat in gedachten te houden moderne aandrijvingen logische geometrie, d.w.z. geometrie, toegankelijk voor de gebruiker bijvoorbeeld binnen BIOS-opties, komt niet overeen met de fysieke, d.w.z. echte geometrie. Informatie over de fysieke geometrie van de schijf is meestal verborgen voor de gebruiker en is alleen toegankelijk voor de schijfcontroller.

Koppen, cilinders en sectoren

Rassen

Volgens de wijze van plaatsing ten opzichte van het lichaam computerhard schijven zijn onderverdeeld in typen, zoals interne harde schijf en externe harde schijf (ook bekend als verwijderbaar moeilijk schijf). Het is waarschijnlijk de moeite waard om meer in detail over het laatste type harde schijf te praten.

De externe harde schijf is een relatief recente uitvinding die beschikbaar kwam na de komst van technologieën die de betrouwbaarheid van het opslaan van informatie op een harde schijf vergrootten, die voorheen als een nogal kwetsbaar apparaat werd beschouwd. Een externe harde schijf bevindt zich niet permanent in de pc-behuizing, maar is er extern op aangesloten, meestal met behulp van USB-poort. Een verwisselbare harde schijf is meestal niet nodig extra bron voeding, hoewel er uitzonderingen zijn. In de regel heeft een externe harde schijf een van die vormfactoren die ook typisch zijn voor interne schijven: dit zijn de vormfactoren van 3,5 en 2,5 inch.

Sinds kort is er een externe harde schijf een onmisbaar apparaat voor gebruikers die een volumineus en relatief compact draagbaar opslagmedium willen hebben. Een externe harde schijf kan worden gebruikt om de hoeveelheid beschikbare informatie op uw computer te vergroten. Daarnaast is een externe harde schijf een handig middel om te creëren reservekopieën informatie op de hoofdharde schijf.

Was een externe harde schijf een paar jaar geleden veel duurder dan een interne, nu bedraagt het verschil in kosten tussen dit soort schijven slechts een paar procent, wat een verwijderbare harde schijf een goede keuze maakt als opslagapparaat.

De toekomst van harde schijven en veelbelovende opnametechnologieën

Er zijn maar weinig computerapparaten waarvan computeranalisten zo vaak hebben voorspeld dat ze binnenkort zouden sterven, en die keer op keer alle pessimistische voorspellingen over hun toekomst hebben weerlegd, zoals harde schijven. Hoewel de harde schijf, als apparaat voor het opslaan van informatie, een aantal duidelijke nadelen heeft vanwege de aanwezigheid van mechanische schijven, zoals lage prestaties en betrouwbaarheid, evenals hoog niveau geluid, tegenwoordig zijn harde schijven echter de onbetwiste leiders onder de schijven als het gaat om de kosten per eenheid informatievolume. Bovendien overschrijdt de maximale capaciteit van de harde schijf tegenwoordig deze parameter ook voor andere typen schijven.

Dit is voor een groot deel te wijten aan het feit dat talrijke voorspellingen over de ondergang van harde schijven wanneer deze de natuurlijke capaciteitslimiet bereiken als gevolg van fysieke afmetingen magnetische domeinen zijn nog niet werkelijkheid geworden. IN de afgelopen jaren er is veel ontwikkeld innovatieve technologieën, die het mogelijk maakte om de dichtheid van informatie-opname op magnetische platen aanzienlijk te vergroten, bijvoorbeeld transversale opnametechnologie, waarmee magnetische domeinen loodrecht op het oppervlak van de plaat kunnen worden geplaatst. Er zijn nog meer veelbelovende technologieën op komst, zoals gestructureerde opname- en thermisch ondersteunde opnametechnologieën, die de informatiedichtheid op een magnetische plaat met meer dan 50 keer zullen vergroten vergeleken met de huidige niveaus. Ondanks de opkomst in de afgelopen jaren van dergelijke veelbelovende soorten apparaten voor het opslaan van informatie, zoals bijvoorbeeld solid-state schijven In het komende decennium lijkt de hegemonie van harde schijven in het segment van grote en ultragrote opslagschijven niet in gevaar te komen.

Conclusie

De harde schijf is een van de meest complexe personal computerapparaten en combineert veel van de beste prestaties moderne wetenschap en technologieën op het gebied van natuurkunde, mechanica en elektronica.

Tegenwoordig worden harde schijven veel gebruikt computerwereld en niet alleen voor het opslaan van informatie die toegankelijk is voor individuele gebruikers van personal computers, maar ook voor het opslaan van informatie die toegankelijk is voor miljarden gebruikers mondiaal netwerk Het internet, inclusief de tekst die u momenteel leest. Het is moeilijk om je de moderne computerbeschaving voor te stellen zonder de eenvoudige harde schijf. thuiscomputer, en zonder hoge snelheid netwerk schijven, gebruikt in krachtige professionele servers.