Teknolojia ya kurekodi perpendicular ya habari kwenye hdd. Gari ngumu: kanuni ya uendeshaji na sifa kuu. Nini kinatokea baada ya HAMR?

Kanuni ya uendeshaji wa anatoa ngumu ni sawa na uendeshaji wa rekodi za tepi. Uso wa kufanya kazi Disk inasonga kuhusiana na kichwa kilichosomwa (kwa mfano, kwa namna ya inductor yenye pengo katika mzunguko wa magnetic). Wakati wa kutumia AC mkondo wa umeme(wakati wa kurekodi) kwa coil ya kichwa, shamba la sumaku linalojitokeza kutoka kwa pengo la kichwa huathiri ferromagnet ya uso wa diski na kubadilisha mwelekeo wa vector ya magnetization ya kikoa kulingana na nguvu ya ishara. Wakati wa kusoma, harakati za kikoa kwenye pengo la kichwa husababisha mabadiliko katika mtiririko wa sumaku kwenye mzunguko wa sumaku wa kichwa, ambayo husababisha kuonekana kwa mbadala. ishara ya umeme katika coil kutokana na athari ya introduktionsutbildning electromagnetic.

KATIKA Hivi majuzi Kwa kusoma, athari ya magnetoresistive hutumiwa na vichwa vya magnetoresistive hutumiwa kwenye disks. Ndani yao, mabadiliko katika uwanja wa magnetic husababisha mabadiliko ya upinzani, kulingana na mabadiliko katika nguvu ya shamba la magnetic. Vichwa hivyo hufanya iwezekanavyo kuongeza uwezekano wa usomaji wa habari wa kuaminika (hasa katika wiani wa juu wa kurekodi habari).

Njia kurekodi sambamba
Bits ya habari ni kumbukumbu kwa kutumia kichwa kidogo, ambayo, kupita juu ya uso wa disk kupokezana, magnetizes mabilioni ya maeneo ya usawa discrete - domains. Kila moja ya mikoa hii ni sifuri ya kimantiki au moja, kulingana na sumaku.

Msongamano wa juu zaidi wa kurekodi unaoweza kufikiwa kwa kutumia njia hii ni takriban Gbit/cm² 23. Hivi sasa, njia hii inabadilishwa hatua kwa hatua na njia ya kurekodi ya perpendicular.

Njia ya kurekodi ya perpendicular
Njia ya kurekodi ya Perpendicular ni teknolojia ambayo bits za habari huhifadhiwa katika vikoa vya wima. Hii inaruhusu utumiaji wa sehemu zenye nguvu za sumaku na kupunguza eneo la nyenzo zinazohitajika kuandika biti 1. Msongamano wa kurekodi wa sampuli za kisasa ni 60 Gbit/cm². Hifadhi ngumu za kurekodi za perpendicular zimepatikana kwenye soko tangu 2005.

Njia ya kurekodi sumaku ya joto
Njia ya kurekodi sumaku ya joto Rekodi ya sumaku inayosaidiwa na joto, HAMR) kwenye wakati huu iliyo na matumaini zaidi kati ya zilizopo, sasa inaendelezwa kikamilifu. Njia hii hutumia inapokanzwa kwa doa ya disc, ambayo inaruhusu kichwa magnetize maeneo madogo sana ya uso wake. Mara tu diski imepozwa, sumaku "imewekwa." Hifadhi ngumu za aina hii bado hazijawasilishwa kwenye soko (kuanzia 2009); kuna sampuli za majaribio tu zilizo na msongamano wa kurekodi wa 150 Gbit/cm². Maendeleo ya teknolojia ya HAMR yamekuwa yakiendelea kwa muda mrefu, lakini wataalam bado wanatofautiana katika makadirio ya wiani wa juu wa kurekodi. Kwa hivyo, Hitachi hutaja kikomo katika 2.3-3.1 Tbit/cm², na wawakilishi wa Teknolojia ya Seagate wanapendekeza kuwa wataweza kuongeza msongamano wa kurekodi wa media ya HAMR hadi 7.75 Tbit/cm². Matumizi makubwa ya teknolojia hii yanapaswa kutarajiwa katika 2011-2012.

Njia kuu mbili za kurekodi hutumiwa: the urekebishaji wa mzunguko(FM) na njia ya FM iliyorekebishwa. Katika kidhibiti (adapta) ya gari la kuelea, data inasindika katika msimbo wa binary na kupitishwa kwenye gari la kuelea katika msimbo wa serial.

Mbinu ya masafa modulation ni dual-frequency. Wakati wa kurekodi mwanzoni mwa muda wa saa, sasa katika MG inabadilishwa na mwelekeo wa mabadiliko ya magnetization ya uso. Swichi ya sasa ya kuandika inaashiria mwanzo wa saa ya kuandika na hutumiwa wakati wa kusoma ili kutoa mawimbi ya maingiliano.

Mbinu ina mali kujisawazisha. Wakati wa kuandika "1" katikati ya muda wa saa, sasa ni inverted, lakini wakati wa kuandika "0" haifanyi. Wakati wa kusoma wakati wa katikati ya muda wa saa, uwepo wa ishara ya polarity ya kiholela imedhamiriwa.

Uwepo wa ishara kwa wakati huu unalingana na "1", na kutokuwepo - "0".

Fomati ya kurekodi habari kwenye diski ya floppy

Kila wimbo kwenye diski ya floppy imegawanywa katika sekta. Ukubwa wa sekta ni sifa kuu ya umbizo na huamua kiasi kidogo cha data ambacho kinaweza kuandikwa na operesheni moja ya I/O. Miundo inayotumika katika NGMD inatofautiana katika idadi ya sekta kwa kila wimbo na kiasi cha sekta moja. Idadi ya juu ya sekta kwa kila wimbo imedhamiriwa na mfumo wa uendeshaji. Sekta zinatenganishwa kutoka kwa kila mmoja kwa vipindi ambavyo habari haijarekodiwa. Bidhaa ya idadi ya nyimbo kwa idadi ya sekta na idadi ya pande za diski ya floppy huamua uwezo wake wa habari.

Kila sekta inajumuisha uwanja wa habari wa huduma na uwanja wa data. Alama ya anwani- hii ni kanuni maalum ambayo ni tofauti na data na inaonyesha mwanzo wa sekta au uwanja wa data. Nambari ya kichwa inaonyesha moja ya MG mbili ziko kwenye pande zinazolingana za diski ya floppy. Nambari ya Sekta- hii ni kanuni ya kimantiki ya sekta hiyo, ambayo haiwezi sanjari na yake nambari ya kimwili. Urefu wa sekta inaonyesha ukubwa wa uwanja wa data. Kudhibiti baiti iliyokusudiwa

Muda wa wastani wa ufikiaji kwa diski katika milliseconds inakadiriwa na maneno yafuatayo: wapi idadi ya nyimbo kwenye uso wa kazi wa GMD; - wakati wa kuhamisha MG kutoka kwa wimbo hadi wimbo; - wakati wa kuweka mfumo wa kuweka.

Ubunifu wa diski ya floppy

Hifadhi ya diski ngumu (HDD)

Diski ya sumaku ngumu ni sahani ya chuma ya pande zote 1.5..2mm nene, iliyotiwa na safu ya ferromagnetic na safu maalum ya kinga. Nyuso zote mbili za diski hutumiwa kwa kuandika na kusoma.

Kanuni ya uendeshaji

Katika anatoa juu anatoa ngumu data imeandikwa na kusomwa na vichwa vya kusoma/kuandika zima kutoka kwenye uso wa mzunguko disks magnetic, imegawanywa katika nyimbo na sekta (baiti 512 kila moja).

Anatoa nyingi zina diski mbili au tatu (kuruhusu kurekodi kwa pande nne au sita), lakini pia kuna vifaa vinavyo na diski 11 au zaidi. Nyimbo za aina moja (ziko sawa) kwenye pande zote za disks zinajumuishwa kwenye silinda. Kila upande wa diski una wimbo wake wa kusoma / kuandika, lakini vichwa vyote vimewekwa kwenye fimbo ya kawaida, au rack. Kwa hiyo, vichwa haviwezi kusonga kwa kujitegemea na kusonga tu kwa usawa.

Kasi ya mzunguko wa HDD katika mifano ya kwanza ilikuwa 3,600 rpm (yaani, mara 10 zaidi ya gari la floppy); kwa sasa mzunguko ni mzunguko wa ngumu disks iliongezeka hadi 5,400, 5,600, 6,400, 7,200, 10,000 na hata 15,000 rpm.

Wakati wa operesheni ya kawaida gari ngumu Vichwa vya kusoma / kuandika havigusa (na haipaswi kugusa!) Disks. Lakini wakati nguvu imezimwa na disks kuacha, wao kuzama kwa uso. Wakati wa uendeshaji wa kifaa, pengo ndogo sana ya hewa (mto wa hewa) huundwa kati ya kichwa na uso wa diski inayozunguka. Ikiwa uchafu wa vumbi huingia kwenye pengo hili au mshtuko hutokea, kichwa "kitagongana" na diski. Matokeo ya hii inaweza kuwa tofauti - kutoka kwa kupoteza byte kadhaa za data kwa kushindwa kwa gari zima. Kwa hivyo, katika anatoa nyingi, nyuso za diski za sumaku hutiwa na kuvikwa na mafuta maalum, ambayo inaruhusu vifaa kuhimili "kuchukua" na "kutua" kwa vichwa vya kila siku, pamoja na mshtuko mkubwa zaidi.

Viendeshi vingine vya kisasa zaidi hutumia utaratibu wa kupakia/upakuaji badala ya muundo wa CSS (Contact Start Stop), ambao huzuia vichwa kuwasiliana na anatoa ngumu hata wakati nguvu ya kiendeshi imezimwa. Utaratibu wa upakiaji / upakuaji hutumia paneli iliyoelekezwa iliyo moja kwa moja juu ya nje uso wa ngumu diski. Wakati gari limezimwa au katika hali ya kuokoa nguvu, vichwa vinahamia kwenye paneli hii. Wakati nguvu hutolewa, vichwa vinafunguliwa tu wakati kasi ya mzunguko iko anatoa ngumu itafikia thamani inayotakiwa. Mtiririko wa hewa ulioundwa wakati diski zinazunguka (kuzaa kwa aerostatic) huepuka mawasiliano iwezekanavyo kati ya kichwa na uso wa diski ngumu.

Kwa kuwa vifurushi vya diski za sumaku viko katika visanduku vilivyofungwa sana na haviwezi kurekebishwa, msongamano wa wimbo juu yao ni wa juu sana - hadi 96,000 au zaidi kwa inchi (Hitachi Travelstar 80GH). Vitalu vya HDA (Mkutano wa Diski ya Kichwa - kizuizi cha vichwa na diski) hukusanywa katika warsha maalum, chini ya hali ya karibu kabisa kuzaa. Kuna kampuni chache tu zinazohudumia HDA, kwa hivyo kukarabati au kubadilisha sehemu yoyote ndani ya kitengo cha HDA kilichofungwa ni ghali sana.

Njia ya kuandika data kwa diski ngumu ya sumaku

Kuandikia LMD, FM, moduli ya masafa iliyobadilishwa (MFM) na njia za RLL hutumiwa, ambapo kila byte ya data inabadilishwa kuwa msimbo wa 16-bit.

Kwa mbinu ya MFM, msongamano wa kurekodi data huongezeka maradufu ikilinganishwa na mbinu ya FM. Ikiwa data inayoandikwa ni moja, basi saa inayotangulia haijaandikwa. Ikiwa "0" imeandikwa, na kidogo ya awali ilikuwa "1", basi ishara ya saa pia haijaandikwa, kama data kidogo. Ikiwa kuna "0" kidogo kabla ya "0", basi ishara ya saa imeandikwa.

Nyimbo na sekta

Wimbo- hii ni "pete" moja ya data upande mmoja wa diski. Nyimbo kwenye diski imegawanywa katika sehemu za nambari zinazoitwa sekta.

Idadi ya sekta inaweza kutofautiana kulingana na msongamano wa wimbo na aina ya kiendeshi. Kwa mfano, wimbo wa diski ya floppy unaweza kuwa na sekta 8 hadi 36, na wimbo wa diski ngumu unaweza kuwa na 380 hadi 700. Sekta zilizoundwa kwa kutumia programu za kawaida za kupangilia zina uwezo wa 512 byte.

Idadi ya sekta kwenye wimbo huanza kutoka kwa moja, tofauti na vichwa na mitungi, ambayo huhesabiwa kutoka sifuri.

Wakati wa kutengeneza diski, maeneo ya ziada yanaundwa mwanzoni na mwisho wa kila sekta ili kurekodi nambari zao, pamoja na maelezo mengine ya huduma, shukrani ambayo mtawala hutambua mwanzo na mwisho wa sekta hiyo. Hii hukuruhusu kutofautisha kati ya uwezo wa diski ambao haujapangiliwa na umbizo. Baada ya kupangilia, uwezo wa diski hupungua.

Mwanzoni mwa kila sekta kichwa chake (au kiambishi awali) kimeandikwa sehemu), ambayo huamua mwanzo na idadi ya sekta, na mwisho - hitimisho (au suffix - suffix). sehemu), ambayo ina cheki ( cheki), muhimu ili kuangalia uadilifu wa data.

Uumbizaji wa Kiwango cha Chini kisasa ngumu diski zinafanywa kiwandani; mtengenezaji anaonyesha tu uwezo wa muundo wa diski. Kila sekta inaweza kuhifadhi baiti 512 za data, lakini eneo la data ni sehemu tu ya sekta hiyo. Kila sekta kwenye diski kawaida huchukua byte 571, ambazo ni 512 tu zilizotengwa kwa data.

Ili kusafisha sekta, mlolongo maalum wa byte mara nyingi huandikwa kwao. Viambishi awali, viambishi tamati na nafasi- nafasi, ambayo ni tofauti kati ya uwezo usio na muundo na muundo wa diski na "imepotea" baada ya kuitengeneza.

Mchakato wa uumbizaji wa kiwango cha chini husababisha kuhama kwa nambari za sekta, na kusababisha sekta kwenye nyimbo zilizo karibu ambazo zina nambari sawa kusawazishwa kutoka kwa zingine. Kwa mfano, sekta ya 9 ya wimbo mmoja iko karibu na sekta ya 8 ya wimbo unaofuata, ambayo kwa upande wake iko kando na sekta ya 7 ya wimbo unaofuata, na kadhalika. Thamani bora ya uhamishaji imedhamiriwa na uwiano wa kasi ya mzunguko wa diski na kasi ya radial ya kichwa.

Kitambulisho cha Sekta inajumuisha sehemu za kurekodi silinda, namba za kichwa na sekta, pamoja na uga wa udhibiti wa CRC ili kuangalia usahihi wa kusoma taarifa za kitambulisho. Vidhibiti vingi hutumia sehemu ya saba ya sehemu ya nambari ya kichwa kuashiria sekta mbaya wakati wa uumbizaji wa kiwango cha chini au uchanganuzi wa uso.

Muda wa kurekodi mara moja hufuata baiti za CRC; inahakikisha kwamba taarifa katika eneo linalofuata la data imeandikwa kwa usahihi. Pia hutumika kukamilisha uchambuzi wa CRC (checksum) wa kitambulisho cha sekta.

Sehemu ya data inaweza kuhifadhi baiti 512 za habari. Nyuma yake kuna sehemu nyingine ya CRC ili kuangalia ikiwa data iliandikwa kwa usahihi. Kwenye viendeshi vingi, uga huu una ukubwa wa baiti mbili, lakini baadhi ya vidhibiti vinaweza kushughulikia sehemu ndefu za msimbo wa kusahihisha makosa ( Msimbo wa Kurekebisha Hitilafu - ECC) Baiti za msimbo wa kusahihisha makosa zilizoandikwa katika sehemu hii huruhusu baadhi ya makosa kutambuliwa na kusahihishwa yanaposomwa. Ufanisi wa operesheni hii inategemea njia iliyochaguliwa ya kusahihisha na sifa za mtawala. Uwepo wa muda wa kuandika unakuwezesha kukamilisha kabisa uchambuzi wa byte ECC (CRC).

Muda kati ya rekodi ni muhimu ili kuhakikisha data kutoka kwa sekta inayofuata kutoka kwa kufuta kwa bahati mbaya wakati wa kuandika kwa sekta ya awali. Hii inaweza kutokea ikiwa, wakati wa kupangilia, diski ilizungushwa kwa kasi ya chini kidogo kuliko wakati wa shughuli za uandishi zilizofuata.

Fomati ya kurekodi habari kwenye diski ngumu ya sumaku

HDD kwa kawaida hutumia miundo ya data iliyo na idadi isiyobadilika ya sekta kwa kila wimbo (17, 34 au 52) na yenye ujazo wa data wa baiti 512 au 1024 kwa kila sekta. Sekta zimewekwa alama ya sumaku.

Mwanzo wa kila sekta unaonyeshwa na alama ya anwani. Byte za maingiliano zimeandikwa mwanzoni mwa vitambulisho na mashamba ya data, ambayo hutumikia kusawazisha mzunguko wa ugawaji wa data wa adapta ya HDD. Kitambulisho cha sekta kina anwani ya diski kwenye mfuko, inayowakilishwa na nambari za silinda, kichwa na sekta. Baiti za kulinganisha na bendera pia huingizwa kwenye kitambulisho. Byte ya kulinganisha inawakilisha nambari sawa kwa kila sekta (kitambulisho kinasomwa kwa usahihi). Bendera ya bendera ina bendera inayoonyesha hali ya wimbo.

Baiti za udhibiti huandikwa kwa uga wa kitambulisho mara moja wakati kitambulisho cha sekta kinapoandikwa, na kwenye uwanja wa data kila wakati kitambulisho cha sekta kinapoandikwa. ingizo jipya data. Baiti za udhibiti zimeundwa kugundua na kusahihisha makosa ya usomaji. Ya kawaida kutumika ni kanuni za marekebisho ya polynomial (kulingana na utekelezaji wa mzunguko wa adapta).

Wakati wa wastani wa kupata habari kwenye gari ngumu ni

ambapo tn ni wakati wa wastani wa kuweka nafasi;

F - kasi ya mzunguko wa disk;

kubadilishana - wakati wa kubadilishana.

Wakati wa kubadilishana hutegemea njia za kiufundi kidhibiti na aina ya kiolesura chake, kuwepo kwa kache iliyojengwa ndani ya bafa, algorithm ya usimbaji wa data ya diski na kipengele cha kuingiliana.

Uumbizaji wa diski

Kuna aina mbili za muundo wa diski:

muundo wa kimwili, au wa kiwango cha chini;
mantiki, au umbizo la kiwango cha juu.

Wakati wa kuunda diski za floppy kwa kutumia Explorer ( Windows Explorer) au amri ya DOS FORMAT, shughuli zote mbili zinafanywa.

Hata hivyo, kwa anatoa ngumu, shughuli hizi lazima zifanyike tofauti. Kwa kuongeza, kwa gari ngumu kuna hatua ya tatu ambayo inafanywa kati ya shughuli mbili maalum za umbizo - kugawanya diski. Kuunda partitions ni muhimu kabisa ikiwa unapanga kutumia mifumo kadhaa ya uendeshaji kwenye kompyuta moja. Uumbizaji halisi daima unafanywa kwa njia ile ile, bila kujali sifa za mfumo wa uendeshaji na chaguo za uumbizaji wa hali ya juu.

Kwa hivyo, kupangilia gari ngumu hufanywa kwa hatua tatu.

Uumbizaji wa kiwango cha chini.
Kuandaa partitions kwenye diski.
Uumbizaji wa kiwango cha juu.

Uumbizaji wa Kiwango cha Chini

Wakati wa muundo wa kiwango cha chini, nyimbo kwenye diski zinagawanywa katika sekta. Katika kesi hii, vichwa na hitimisho la sekta (kiambishi awali na viambishi) hurekodiwa, na vipindi kati ya sekta na nyimbo huundwa. Eneo la data la kila sekta limejazwa na thamani za dummy au seti maalum za data za majaribio.

Katika watawala wa kwanza ST-506/412 wakati wa kurekodi kwa kutumia njia MFM nyimbo ziligawanywa katika sekta 17, na katika watawala wa aina moja, lakini kwa RLL-encoding idadi ya sekta iliongezeka hadi 26. Katika anatoa ESDI wimbo una sekta 32 au zaidi. Anatoa za IDE zina vidhibiti vilivyojengwa, na, kulingana na aina yao, idadi ya sekta huanzia 17-700 au zaidi. Anatoa za SCSI ni anatoa za IDE na adapta ya basi ya SCSI iliyojengwa (mtawala pia amejengwa ndani), hivyo idadi ya sekta kwenye wimbo inaweza kuwa ya kiholela kabisa na inategemea tu aina ya mtawala imewekwa.

Takriban viendeshi vyote vya IDE na SCSI hutumia kinachojulikana kama rekodi ya eneo na idadi tofauti ya sekta kwa kila wimbo. Njia ambazo ziko mbali zaidi kutoka katikati, na kwa hiyo ndefu, zina idadi kubwa ya sekta kuliko zile zilizo karibu na kituo. Moja ya njia za kuongeza uwezo mgumu diski - kugawanya mitungi ya nje ndani kiasi kikubwa sekta ikilinganishwa na mitungi ya ndani. Kwa nadharia, silinda za nje zinaweza kushikilia data zaidi kwa sababu zina mduara mkubwa.

Katika viendeshi ambavyo havitumii mbinu ya kurekodi eneo, kila silinda ina kiasi sawa cha data, ingawa urefu wa wimbo wa mitungi ya nje unaweza kuwa mara mbili ya urefu wa zile za ndani. Hii inasababisha matumizi yasiyo ya busara ya uwezo wa kuhifadhi, kwani vyombo vya habari lazima vitoe hifadhi salama data iliyorekodiwa kwa msongamano sawa na mitungi ya ndani. Katika tukio ambalo idadi ya sekta kwa kila wimbo imewekwa, kama ilivyo wakati wa kutumia vidhibiti matoleo ya awali, uwezo wa kuhifadhi unatambuliwa na wiani wa kurekodi wa wimbo wa ndani (mfupi zaidi).

Katika kurekodi kanda, mitungi imegawanywa katika vikundi vinavyoitwa kanda, na unapoelekea kwenye makali ya nje ya diski, nyimbo zinagawanywa katika idadi inayoongezeka ya sekta. Katika mitungi yote ya eneo moja, idadi ya sekta kwenye nyimbo ni sawa. Idadi inayowezekana ya kanda inategemea aina ya gari; katika vifaa vingi kuna 10 au zaidi. Kasi ya kubadilishana data na gari inaweza kutofautiana na inategemea eneo ambalo vichwa viko kwa wakati fulani. Hii hutokea kwa sababu kuna sekta zaidi katika maeneo ya nje, na kasi ya angular ya mzunguko wa diski ni mara kwa mara (ambayo ni, kasi ya mstari wa harakati ya sekta zinazohusiana na kichwa wakati wa kusoma na kuandika data kwenye nyimbo za nje ni kubwa zaidi. kuliko zile za ndani).

Wakati wa kutumia njia ya kurekodi kanda, kila uso wa diski tayari una sekta 545.63 kwa kila wimbo. Usipotumia mbinu ya kurekodi eneo, kila wimbo utawekewa mipaka ya sekta 360. Faida wakati wa kutumia njia ya kurekodi eneo ni karibu 52%.

Tafadhali kumbuka tofauti za viwango vya data kwa kila eneo. Kwa kuwa kasi ya spindle ni 7,200 rpm, mapinduzi moja yanakamilika kwa 1/120 ya pili, au milliseconds 8.33. Nyimbo katika ukanda wa nje (sifuri) zina kiwango cha uhamisho wa data 44.24 MB / s, na katika eneo la ndani (15) - 22.12 MB / s tu. Kasi ya wastani ya uhamishaji data ni 33.52 MB/s.

Kuandaa sehemu za diski

Sehemu zilizoundwa kwenye gari ngumu hutoa msaada kwa mifumo tofauti ya faili, ambayo kila moja iko kwenye sehemu maalum ya diski.

Kila mfumo wa faili hutumia mbinu maalum ili kusambaza nafasi iliyochukuliwa na faili katika vitengo vya kimantiki vinavyoitwa makundi au vitengo vya kumbukumbu. Gari ngumu inaweza kuwa na sehemu moja hadi nne, ambayo kila moja inasaidia aina moja au zaidi ya mfumo wa faili. Hivi sasa, mifumo ya uendeshaji inayoendana na PC hutumia aina tatu za mifumo ya faili.

FAT (Jedwali la Ugawaji wa Faili - meza ya ugawaji wa faili). Huu ndio mfumo wa kawaida wa faili wa DOS, Windows 9x na Windows NT. Katika sehemu za FAT chini ya DOS, urefu unaoruhusiwa wa majina ya faili ni herufi 11 (herufi 8 za jina lenyewe na herufi 3 za ugani), na saizi ya sauti (diski ya mantiki) ni hadi 2 GB. Chini ya Windows 9x/Windows NT 4.0 na matoleo mapya zaidi, urefu unaoruhusiwa wa majina ya faili ni vibambo 255.

Kutumia programu ya FDISK, unaweza kuunda sehemu mbili tu za kimwili za FAT kwenye gari lako ngumu - msingi na sekondari, na katika sehemu ya ziada Unaweza kuunda hadi juzuu 25 za kimantiki. Uchawi wa Kuhesabu unaweza kuunda sehemu kuu nne au kuu tatu na moja ya ziada.

FAT32 (Jedwali la Ugawaji wa Faili, jedwali la ugawaji la faili 32-bit - 32-bit). Inatumiwa na Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98, na Windows 2000. Katika meza za FAT, seli za mgao 32 zinalingana na nambari 32-bit. Kwa muundo huu wa faili, ukubwa wa kiasi (diski ya mantiki) inaweza kufikia 2 TB (2,048 GB).

NTFS (Windows NT Mfumo wa Faili- Mfumo wa faili wa Windows NT). Inapatikana tu kwenye Windows NT/2000/XP/2003. Urefu wa majina ya faili unaweza kufikia herufi 256, saizi ya kizigeu (kinadharia) ni 16 EB (16 ^ 1018 byte). NTFS hutoa vipengele vya ziada ambavyo havijatolewa na mifumo mingine ya faili, kama vile vipengele vya usalama.

Baada ya kuunda partitions, lazima ufanye umbizo la kiwango cha juu kwa kutumia zana za mfumo wa uendeshaji.

Uumbizaji wa Kiwango cha Juu

Kwa muundo wa hali ya juu, mfumo wa uendeshaji huunda miundo ya kufanya kazi na faili na data. Katika kila sehemu ( kuendesha mantiki) sekta ya buti ya kiasi imeingizwa (Volume Sekta ya Boot - VBS), nakala mbili za jedwali la ugawaji wa faili (FAT) na saraka ya mizizi ( Orodha ya mizizi) Kutumia miundo hii ya data, mfumo wa uendeshaji unasambaza nafasi ya diski, hufuatilia eneo la faili na hata "bypasses" maeneo yenye kasoro kwenye diski ili kuepuka matatizo. Kwa asili, umbizo la kiwango cha juu sio umbizo sana kwani ni kuunda jedwali la yaliyomo kwa diski na jedwali la ugawaji wa faili.

Anatoa ngumu, au, kama wanavyoitwa pia, anatoa ngumu, ni moja ya vipengele muhimu zaidi mfumo wa kompyuta. Kila mtu anajua kuhusu hili. Lakini si kila mtumiaji wa kisasa hata ana ufahamu wa msingi wa jinsi gari ngumu inavyofanya kazi. Kanuni ya operesheni, kwa ujumla, ni rahisi sana kwa uelewa wa kimsingi, lakini kuna nuances kadhaa, ambayo itajadiliwa zaidi.

Maswali kuhusu madhumuni na uainishaji wa anatoa ngumu?

Swali la kusudi ni, bila shaka, rhetorical. Mtumiaji yeyote, hata zaidi ngazi ya kuingia, itajibu mara moja kwamba gari ngumu (aka hard drive, aka Hard Drive au HDD) itajibu mara moja kwamba hutumiwa kuhifadhi habari.

Kwa ujumla, hii ni kweli. Usisahau kwamba kwenye gari ngumu, pamoja na mfumo wa uendeshaji na faili za mtumiaji, kuna sekta za boot zilizoundwa na OS, shukrani ambayo huanza, pamoja na maandiko fulani ambayo unaweza kupata haraka kwenye diski. taarifa muhimu.

Mifano ya kisasa ni tofauti sana: HDD za kawaida, ya nje diski ngumu, SSD za kasi ya juu, ingawa zimeundwa mahsusi anatoa ngumu kuhusishwa na kutokubaliwa. Ifuatayo, inapendekezwa kuzingatia muundo na kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu, ikiwa sio kamili, basi angalau, kwa namna ambayo inatosha kuelewa masharti na taratibu za msingi.

Tafadhali kumbuka kuwa kuna uainishaji maalum wa HDD za kisasa kulingana na vigezo vya msingi, kati ya hizo ni zifuatazo:

njia ya kuhifadhi habari;
aina ya vyombo vya habari;
njia ya kupanga upatikanaji wa habari.

Kwa nini gari ngumu inaitwa gari ngumu?

Leo, watumiaji wengi wanashangaa kwa nini wanaita anatoa ngumu zinazohusiana na silaha ndogo. Inaweza kuonekana, ni nini kinachoweza kuwa kawaida kati ya vifaa hivi viwili?

Neno lenyewe lilionekana nyuma mnamo 1973, wakati HDD ya kwanza ya ulimwengu ilionekana kwenye soko, muundo ambao ulikuwa na vyumba viwili tofauti kwenye chombo kimoja kilichofungwa. Uwezo wa kila compartment ulikuwa 30 MB, ndiyo sababu wahandisi walitoa diski jina la kificho "30-30", ambalo lilikuwa linalingana kikamilifu na brand ya bunduki "30-30 Winchester", maarufu wakati huo. Kweli, mwanzoni mwa miaka ya 90 huko Amerika na Ulaya jina hili karibu liliacha kutumika, lakini bado linabakia kuwa maarufu katika nafasi ya baada ya Soviet.

Muundo na kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu

Lakini tunaacha. Kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu inaweza kuelezewa kwa ufupi kama taratibu za kusoma au kuandika habari. Lakini hii hutokeaje? Ili kuelewa kanuni ya uendeshaji wa gari la magnetic ngumu, kwanza unahitaji kujifunza jinsi inavyofanya kazi.

Gari ngumu yenyewe ni seti ya sahani, idadi ambayo inaweza kuanzia nne hadi tisa, iliyounganishwa kwa kila mmoja na shimoni (mhimili) inayoitwa spindle. Sahani ziko moja juu ya nyingine. Mara nyingi, vifaa vya utengenezaji wao ni alumini, shaba, keramik, kioo, nk Sahani wenyewe zina mipako maalum ya magnetic kwa namna ya nyenzo inayoitwa sahani, kulingana na oksidi ya gamma ferrite, oksidi ya chromium, ferrite ya bariamu, nk. Kila sahani kama hiyo ni karibu 2 mm nene.

Vichwa vya radial (moja kwa kila sahani) ni wajibu wa kuandika na kusoma habari, na nyuso zote mbili hutumiwa kwenye sahani. Kwa ambayo inaweza kuanzia 3600 hadi 7200 rpm, na motors mbili za umeme ni wajibu wa kusonga vichwa.

Katika kesi hii, kanuni ya msingi ya uendeshaji wa gari ngumu ya kompyuta ni kwamba habari haijaandikwa popote tu, lakini katika maeneo yaliyofafanuliwa madhubuti, inayoitwa sekta, ambazo ziko kwenye njia za kuzingatia au nyimbo. Ili kuepuka kuchanganyikiwa, sheria za sare zinatumika. Hii ina maana kwamba kanuni za uendeshaji wa anatoa ngumu, kutoka kwa mtazamo wa muundo wao wa mantiki, ni zima. Kwa mfano, saizi ya sekta moja, iliyopitishwa kama kiwango sawa ulimwenguni kote, ni baiti 512. Kwa upande wake, sekta zimegawanywa katika makundi, ambayo ni mlolongo wa sekta zilizo karibu. Na upekee wa kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu katika suala hili ni kwamba kubadilishana habari kunafanywa na makundi yote (idadi nzima ya minyororo ya sekta).

Lakini usomaji wa habari hutokeaje? Kanuni za uendeshaji wa gari ngumu disks magnetic angalia kama hii: kwa kutumia bracket maalum, kichwa cha kusoma kinasonga kwa mwelekeo wa radial (ond) kwa wimbo unaotaka na, wakati wa kuzungushwa, umewekwa juu ya sekta fulani, na vichwa vyote vinaweza kusonga wakati huo huo, kusoma habari sawa sio tu kutoka. nyimbo tofauti, lakini pia kutoka disks tofauti(sahani). Nyimbo zote na sawa nambari za serial kawaida huitwa mitungi.

Katika kesi hii, kanuni moja zaidi ya uendeshaji wa gari ngumu inaweza kutambuliwa: karibu na kichwa cha kusoma ni uso wa magnetic (lakini hauigusa), juu ya wiani wa kurekodi.

Habari huandikwa na kusomwaje?

Anatoa ngumu, au anatoa ngumu, ziliitwa sumaku kwa sababu hutumia sheria za fizikia ya sumaku, iliyoundwa na Faraday na Maxwell.

Kama ilivyoelezwa tayari, sahani zilizofanywa kwa nyenzo zisizo za sumaku zimefunikwa na mipako ya sumaku, ambayo unene wake ni micrometer chache tu. Wakati wa operesheni, shamba la sumaku linaonekana, ambalo lina muundo wa kikoa kinachojulikana.

Kikoa cha sumaku ni eneo la sumaku la ferroalloy iliyozuiliwa madhubuti na mipaka. Zaidi ya hayo, kanuni ya uendeshaji wa diski ngumu inaweza kuelezewa kwa ufupi kama ifuatavyo: inapofunuliwa na uwanja wa sumaku wa nje, uwanja wa diski yenyewe huanza kuelekezwa kwa ukali kwenye mistari ya sumaku, na wakati ushawishi unapoacha, maeneo ya sumaku ya mabaki yanaonekana. kwenye diski, ambayo habari ambayo hapo awali ilikuwa kwenye uwanja kuu imehifadhiwa.

Kichwa cha kusoma kinawajibika kwa kuunda uwanja wa nje wakati wa kuandika, na wakati wa kusoma, eneo la sumaku iliyobaki, iko kinyume na kichwa, huunda nguvu ya umeme au EMF. Zaidi ya hayo, kila kitu ni rahisi: mabadiliko katika EMF yanafanana na moja katika msimbo wa binary, na kutokuwepo au kukomesha kwake kunafanana na sifuri. Wakati wa mabadiliko ya EMF kawaida huitwa kipengele kidogo.

Kwa kuongezea, uso wa sumaku, kutoka kwa mazingatio ya sayansi ya kompyuta, unaweza kuhusishwa kama mlolongo fulani wa sehemu za habari. Lakini, kwa kuwa eneo la pointi hizo haziwezi kuhesabiwa kwa usahihi kabisa, unahitaji kufunga alama fulani zilizopangwa tayari kwenye diski ambayo husaidia kuamua eneo linalohitajika. Kuunda alama kama hizo huitwa fomati (takriban kusema, kugawanya diski katika nyimbo na sekta zilizojumuishwa katika vikundi).

Muundo wa kimantiki na kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu katika suala la umbizo

Kuhusu shirika la kimantiki HDD, hapa umbizo linakuja kwanza, ambalo aina mbili kuu zinajulikana: kiwango cha chini (kimwili) na kiwango cha juu (mantiki). Bila hatua hizi, hakuna njia ya kuleta gari ngumu ndani hali ya kufanya kazi hakuna haja ya kuzungumza. Kuhusu jinsi ya kuanzisha gari mpya ngumu, itajadiliwa tofauti.

Uumbizaji wa kiwango cha chini unahusisha athari za kimwili kwenye uso wa HDD, ambayo huunda sekta ziko kando ya nyimbo. Inashangaza kwamba kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu ni kwamba kila sekta iliyoundwa ina anwani yake ya kipekee, ambayo ni pamoja na idadi ya sekta yenyewe, idadi ya wimbo ambayo iko, na idadi ya upande. ya sinia. Kwa hivyo, wakati wa kuandaa ufikiaji wa moja kwa moja, RAM sawa inapatikana moja kwa moja kupitia anwani iliyopewa, badala ya kutafuta taarifa muhimu juu ya uso mzima, kutokana na ambayo utendaji unapatikana (ingawa hii sio jambo muhimu zaidi). Tafadhali kumbuka kuwa wakati wa kutekeleza umbizo la kiwango cha chini Taarifa zote zimefutwa kabisa, na katika hali nyingi haziwezi kurejeshwa.

Kitu kingine ni umbizo la kimantiki (katika mifumo ya Windows hii ni umbizo la haraka au umbizo la Haraka). Kwa kuongezea, michakato hii pia inatumika kwa uundaji wa sehemu za kimantiki, ambazo ni eneo fulani la diski kuu ambayo inafanya kazi kwa kanuni sawa.

Uumbizaji wa kimantiki huathiri hasa eneo la mfumo, ambalo lina sekta ya buti na meza za kizigeu (Rekodi ya Boot), meza za ugawaji wa faili (FAT, NTFS, nk) na saraka ya mizizi (Root Directory).

Taarifa imeandikwa kwa sekta kupitia nguzo katika sehemu kadhaa, na nguzo moja haiwezi kuwa na vitu viwili vinavyofanana (faili). Kwa kweli, kuunda kizigeu cha kimantiki, kama ilivyo, huitenganisha na ile kuu kizigeu cha mfumo, kama matokeo ambayo habari iliyohifadhiwa juu yake haiwezi kubadilishwa au kufutwa katika tukio la makosa na kushindwa.

Tabia kuu za HDD

Inaonekana kwamba kwa ujumla kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu ni wazi kidogo. Sasa hebu tuendelee kwenye sifa kuu, ambazo hutoa picha kamili ya uwezekano wote (au hasara) anatoa ngumu za kisasa.

Kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu na sifa zake kuu zinaweza kuwa tofauti kabisa. Ili kuelewa nini tunazungumzia, hebu tuangazie vigezo vya msingi zaidi ambavyo vina sifa ya vifaa vyote vya kuhifadhi habari vinavyojulikana kwa sasa:

uwezo (kiasi);
utendaji (kasi ya ufikiaji wa data, kusoma na kuandika habari);
interface (njia ya uunganisho, aina ya mtawala).

Uwezo unawakilisha jumla ya habari ambayo inaweza kuandikwa na kuhifadhiwa kwenye gari ngumu. Sekta ya uzalishaji wa HDD inakua haraka sana hivi kwamba leo anatoa ngumu zenye uwezo wa takriban TB 2 na zaidi zimetumika. Na, kama inavyoaminika, hii sio kikomo.

Kiolesura ni sifa muhimu zaidi. Inaamua hasa jinsi kifaa kinaunganishwa kwenye ubao wa mama, ambayo mtawala hutumiwa, jinsi kusoma na kuandika hufanyika, nk Interfaces kuu na za kawaida ni IDE, SATA na SCSI.

Anatoa za IDE ni tofauti gharama nafuu, hata hivyo, miongoni mwa hasara kuu ni idadi ndogo ya vifaa vilivyounganishwa kwa wakati mmoja (kiwango cha juu cha nne) na kasi ya chini ya uhamisho wa data (hata kwa usaidizi wa ufikiaji wa moja kwa moja wa kumbukumbu ya Ultra DMA au itifaki za Ultra ATA (Njia ya 2 na Njia ya 4). inaaminika kuwa matumizi yao inakuwezesha kuongeza kasi ya kusoma / kuandika hadi 16 MB / s, lakini kwa kweli kasi ni ya chini sana.Kwa kuongeza, kutumia mode ya UDMA, ufungaji unahitajika. dereva maalum, ambayo, kwa nadharia, inapaswa kutolewa kwa ubao wa mama.

Wakati wa kuzungumza juu ya kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu na sifa zake, hatuwezi kupuuza ambayo ni mrithi wa toleo la IDE ATA. Faida ya teknolojia hii ni kwamba kasi ya kusoma/kuandika inaweza kuongezeka hadi 100 MB/s kupitia matumizi ya basi la mwendo wa kasi la Fireware IEEE-1394.

Hatimaye, interface ya SCSI, ikilinganishwa na mbili zilizopita, ni rahisi zaidi na ya haraka zaidi (kasi ya kuandika / kusoma inafikia 160 MB / s na zaidi). Lakini anatoa ngumu vile gharama karibu mara mbili zaidi. Lakini idadi ya vifaa vya kuhifadhi habari vilivyounganishwa wakati huo huo huanzia saba hadi kumi na tano, uunganisho unaweza kufanywa bila kuzima kompyuta, na urefu wa cable unaweza kuwa karibu mita 15-30. Kwa kweli, aina hii ya HDD haitumiwi zaidi kwenye Kompyuta za watumiaji, lakini kwenye seva.

Utendaji, unaobainisha kasi ya uhamishaji na matokeo ya I/O, kwa kawaida huonyeshwa kulingana na muda wa uhamishaji na kiasi cha data mfuatano iliyohamishwa na kuonyeshwa kwa MB/s.

Baadhi ya chaguzi za ziada

Kuzungumza juu ya nini kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu ni na ni vigezo gani vinavyoathiri utendaji wake, hatuwezi kupuuza baadhi sifa za ziada, ambayo utendaji au hata maisha ya huduma ya kifaa yanaweza kutegemea.

Hapa, nafasi ya kwanza ni kasi ya mzunguko, ambayo inathiri moja kwa moja wakati wa utafutaji na uanzishaji (utambuzi) wa sekta inayotakiwa. Hii ndio inayoitwa wakati uliofichwa tafuta - muda ambao sekta inayohitajika inazungushwa kwa kichwa cha kusoma. Leo, viwango kadhaa vimepitishwa kwa kasi ya spindle, iliyoonyeshwa kwa mapinduzi kwa dakika na wakati wa kuchelewa katika milisekunde:

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

Ni rahisi kuona kwamba kasi ya juu, muda mdogo unatumiwa kutafuta sekta, na kwa maneno ya kimwili, kwa mapinduzi ya disk kabla ya kuweka kichwa kwenye mahali pa kuweka sahani.

Kigezo kingine ni kasi ya maambukizi ya ndani. Kwenye nyimbo za nje ni ndogo, lakini huongezeka kwa mpito wa taratibu kwa nyimbo za ndani. Kwa hivyo, mchakato huo wa uharibifu, ambao unasonga data inayotumiwa mara kwa mara kwenye maeneo ya haraka zaidi ya diski, sio kitu zaidi kuliko kuihamisha kwenye wimbo wa ndani na kasi ya juu ya kusoma. Kasi ya nje ina maadili maalum na inategemea moja kwa moja kiolesura kilichotumiwa.

Hatimaye, moja ya pointi muhimu ni kuhusiana na kuwepo kwa kumbukumbu ya cache ya gari ngumu mwenyewe au buffer. Kwa kweli, kanuni ya uendeshaji wa gari ngumu katika suala la matumizi ya buffer ni sawa na uendeshaji au kumbukumbu halisi. Kumbukumbu kubwa ya cache (128-256 KB), kasi ya gari ngumu itafanya kazi.

Mahitaji kuu ya HDD

Hakuna mahitaji mengi ya msingi ambayo yanawekwa kwenye anatoa ngumu katika hali nyingi. Jambo kuu ni maisha ya huduma ya muda mrefu na kuegemea.

Kiwango kikuu cha HDD nyingi ni maisha ya huduma ya karibu miaka 5-7 na muda wa uendeshaji wa angalau masaa laki tano, lakini kwa anatoa ngumu ya juu takwimu hii ni angalau masaa milioni.

Kuhusu kuegemea, kazi ya kujipima ya S.M.A.R.T. inawajibika kwa hili, ambayo inafuatilia hali ya vitu vya kibinafsi vya gari ngumu, ikifanya ufuatiliaji wa mara kwa mara. Kulingana na data iliyokusanywa, hata utabiri fulani wa tukio la malfunctions iwezekanavyo katika siku zijazo unaweza kuundwa.

Inakwenda bila kusema kwamba mtumiaji haipaswi kubaki kando. Kwa hivyo, kwa mfano, wakati wa kufanya kazi na HDD, ni muhimu sana kudumisha utawala bora wa joto (0 - 50 ± 10 digrii Celsius), epuka kutetemeka, athari na kuanguka kwa gari ngumu, vumbi au chembe zingine ndogo kuingia ndani yake. , nk Kwa njia, wengi watakuwa Inashangaza kujua kwamba chembe sawa za moshi wa tumbaku ni takriban mara mbili umbali kati ya kichwa cha kusoma na uso wa magnetic wa gari ngumu, na nywele za binadamu - mara 5-10.

Masuala ya uanzishaji katika mfumo wakati wa kuchukua nafasi ya gari ngumu

Sasa maneno machache kuhusu hatua gani zinahitajika kuchukuliwa ikiwa kwa sababu fulani mtumiaji alibadilisha gari ngumu au kufunga moja ya ziada.

Hatutaelezea kikamilifu mchakato huu, lakini tutazingatia tu hatua kuu. Kwanza, unahitaji kuunganisha gari ngumu na uangalie kwenye mipangilio ya BIOS ili kuona ikiwa vifaa vipya vimegunduliwa; katika sehemu ya usimamizi wa diski, anzisha na unda. kuingia kwa boot, unda kiasi rahisi, uipe kitambulisho (barua) na uifanye na chaguo la mfumo wa faili. Tu baada ya hii "screw" mpya itakuwa tayari kabisa kwa kazi.

Hitimisho

Hiyo, kwa kweli, ni yote ambayo yanahusu kwa ufupi utendaji wa msingi na sifa za anatoa ngumu za kisasa. Kanuni ya uendeshaji ngumu ya nje diski haikuzingatiwa kimsingi hapa, kwani sio tofauti na ile inayotumika kwa HDD za stationary. Tofauti pekee ni njia ya uunganisho hifadhi ya ziada kwa kompyuta au kompyuta ndogo. Uunganisho wa kawaida ni kupitia interface ya USB, ambayo imeunganishwa moja kwa moja kwenye ubao wa mama. Wakati huo huo, ikiwa unataka kuhakikisha utendaji wa juu, ni bora kutumia Kiwango cha USB 3.0 (bandari ya ndani imechorwa Rangi ya bluu), bila shaka, mradi HDD ya nje yenyewe inasaidia.

Vinginevyo, nadhani watu wengi wameelewa angalau kidogo jinsi gari ngumu ya aina yoyote inavyofanya kazi. Labda mada nyingi sana zilitolewa hapo juu, haswa hata kutoka kwa kozi ya fizikia ya shule, hata hivyo, bila hii, inawezekana kuelewa kikamilifu kanuni zote za msingi na njia asili katika teknolojia ya uzalishaji. Programu za HDD, haiwezekani kuelewa.

Hotuba namba 5: Vifaa vya kuhifadhi habari

Mpango

1. Anatoa ngumu
2. Hifadhi za Hali Imara

1. Anatoa ngumu

Rejea ya kihistoria

Wakati wa maendeleo ya anatoa ngumu, ukubwa sita wa kawaida - vipengele vya fomu - iliyopita.

Kielelezo 1. Ukubwa wa HDD

1956 - IBM 350 gari ngumu kama sehemu ya mfululizo wa kwanza Kompyuta ya IBM 305 RAMAC. Dereva ilichukua sanduku la saizi ya jokofu kubwa na uzani wa kilo 971, na jumla ya kumbukumbu ya diski 50 zilizofunikwa na chuma safi na kipenyo cha 610 mm kuzunguka ndani yake ilikuwa karibu milioni 5 ka 6-bit (3.5 MB in. masharti ya baiti 8-bit) .
1980 - Winchester ya kwanza ya 5.25-inch, Shugart ST-506, 5 MB.
1981 - 5.25-inch Shugart ST-412, 10 MB.
1986 - viwango vya SCSI, ATA (IDE).
1991 - uwezo wa juu 100 MB.
1995 - uwezo wa juu 2 GB.
1997 - uwezo wa juu 10 GB.
1998 - UDMA/33 na viwango vya ATAPI.
1999 - IBM ilitoa Microdrive yenye uwezo wa 170 na 340 MB.
2002 - ATA/ATAPI-6 kiwango na anatoa na uwezo wa zaidi ya 137 GB.
2003 - kuibuka kwa SATA.
2005 - uwezo wa juu 500 GB.
- Kiwango cha Serial ATA 3G (au SATA II), kuibuka kwa SAS (Serial Attached SCSI).
2006 - maombi njia ya perpendicular rekodi katika vifaa vya uhifadhi wa kibiashara.
- kuonekana kwa anatoa ngumu za kwanza "mseto" zilizo na kizuizi cha kumbukumbu ya flash.
2007 - Hitachi inaleta toleo la kwanza la kibiashara la TB 1.
2009 - kulingana na kaki ya GB 500 Dijiti ya Magharibi, kisha Seagate Technology LLC ilitoa mifano yenye uwezo wa 2 TB.
- Western Digital ilitangaza kuundwa kwa HDD za inchi 2.5 zenye uwezo wa TB 1 (wiani wa kurekodi - 333 GB kwenye sahani moja)
- kuibuka kwa kiwango cha SATA 3.0 (SATA 6G).
2010 - Seagate inaanza kutengeneza HDD ya 3TB.

Ufafanuzi wa HDD na kifaa
Hifadhi ya diski ngumu au HDD(Kiingereza) NgumuDiskiEndesha,HDD), HDD, Winchester, katika lugha ya kompyuta "screw", ngumu, diski ngumu- kifaa cha kuhifadhi habari kulingana na kanuni ya kurekodi sumaku. Ni kifaa kikuu cha kuhifadhi data katika kompyuta nyingi.

Kimsingi, HDD ina vizuizi kuu vifuatavyo:
Kitengo cha elektroniki inajumuisha mawasiliano na microcircuit ambayo iko: mtawala wa kudhibiti HDD, viunganisho vya nguvu, block jumper, kontakt kwa nyaya (interface ya uunganisho).
Kizuizi cha mitambo lina mabamba ya sumaku, spindle, mkono wa roki, shoka za kuzungusha mkono wa roki, kiendeshi cha servo cha mkono wa roki, vichwa vya kusoma na kuandika.
Fremu- hii ni muundo ambao vipengele vyote vya HDD viko.

Kielelezo 2. Mchoro wa kifaa cha HDD

Kielelezo 3. Kifaa cha HDD

Kanuni za kuhifadhi habari kwenye HDD
Taarifa katika HDD hunakiliwa kwenye sahani ngumu (alumini, kauri au glasi) iliyopakwa safu ya nyenzo za ferromagnetic (oksidi ya chuma), mara nyingi zaidi dioksidi ya chromium. HDD hutumia kutoka sahani moja hadi kadhaa kwenye mhimili mmoja.
Data huhifadhiwa kwenye sahani katika nyimbo makini, ambayo kila moja imegawanywa katika sekta za 512-byte zinazojumuisha vikoa vinavyoelekezwa kwa usawa. Mwelekeo wa vikoa katika safu ya sumaku hutumika kutambua maelezo ya mfumo wa binary (0 au 1). Saizi ya vikoa huamua wiani wa kurekodi data kwa madhumuni ya kushughulikia nafasi ya uso wa sahani za diski, ambazo zimegawanywa katika nyimbo- maeneo ya pete makini. Kila wimbo umegawanywa katika sehemu sawa - sekta.

Silinda- seti ya nyimbo zilizowekwa kwa usawa kutoka katikati kwenye nyuso zote za kazi za sahani za diski ngumu. Nambari ya kichwa inabainisha uso wa kazi wa kutumika (yaani, wimbo maalum kutoka kwa silinda), na nambari ya sekta- sekta maalum kwenye wimbo.

Shirika la data ya kusoma / kuandika hutokea shukrani kwa vichwa vya kusoma / kuandika (RW). Katika hali ya kufanya kazi, GZZ hazigusa uso wa sahani kwa sababu ya safu ya mtiririko wa hewa inayoingia inayoundwa kwenye uso wakati. mzunguko wa haraka. Umbali kati ya kichwa na diski ni nanometers kadhaa (katika disks za kisasa kuhusu 10 nm). Kutokuwepo kwa mawasiliano ya mitambo huhakikisha maisha ya huduma ya muda mrefu ya kifaa. Wakati disks hazizunguka, vichwa viko kwenye spindle au nje ya disk katika eneo salama (eneo la maegesho), ambapo mawasiliano yao yasiyo ya kawaida na uso wa disks hutolewa.

Kielelezo 4. Shirika la sahani za HDD.

Njia za kushughulikia

Kuna njia 2 kuu za kushughulikia sekta kwenye diski: silinda-kichwa-sekta(Kiingereza) silinda— kichwa— sekta, C.H.S.) Na anwani ya kizuizi cha mstari(Kiingereza) mstari kuzuia akihutubia, LBA).

C.H.S.
Kwa njia hii, sekta hiyo inashughulikiwa na nafasi yake ya kimwili kwenye diski na kuratibu 3 - nambari ya silinda, namba ya kichwa Na nambari ya sekta. Katika diski za kisasa zilizo na vidhibiti vilivyojengwa, kuratibu hizi hazihusiani tena na nafasi ya kimwili ya sekta kwenye diski na ni "kuratibu za kimantiki"
Ushughulikiaji wa CHS unadhania kuwa nyimbo zote kwenye eneo fulani la diski zina idadi sawa ya sekta. Ili kutumia anwani ya CHS unahitaji kujua jiometri disk kutumika: jumla ya idadi ya mitungi, vichwa na sekta ndani yake. Hapo awali, habari hii ilibidi iingizwe kwa mikono; katika kiwango cha ATA, kazi ya kugundua jiometri ya kiotomatiki ilianzishwa (Tambua amri ya Hifadhi).

LBA
Kwa njia hii, anwani ya vizuizi vya data kwenye media imeainishwa kwa kutumia anwani ya mstari wa mantiki. Ushughulikiaji wa LBA ulianza kutekelezwa na kutumika mwaka wa 1994 kwa kushirikiana na kiwango cha EIDE (IDE Iliyoongezwa). Viwango vya ATA vinahitaji mawasiliano ya moja kwa moja kati ya aina za CHS na LBA:
LBA = [ (Silinda * hakuna vichwa + vichwa) * sekta/wimbo ] + (Sekta-1)
Mbinu ya LBA inalingana na Ramani ya Sekta ya SCSI. BIOS ya mtawala wa SCSI hufanya kazi hizi moja kwa moja, yaani, njia ya kushughulikia mantiki ilikuwa awali tabia ya interface ya SCSI.
Tabia za HDD

Hivi sasa, sifa zifuatazo za HDD zinajulikana:

Kiolesura(Kiingereza) kiolesura) - seti ya mistari ya mawasiliano, ishara zilizotumwa pamoja na mistari hii, njia za kiufundi zinazounga mkono mistari hii ya sheria za kubadilishana (itifaki).
Anatoa ngumu zinazozalishwa kibiashara zinaweza kutumia miingiliano ifuatayo:

Uwezo(Kiingereza) uwezo) - kiasi cha data ambacho kinaweza kuhifadhiwa na gari. Tangu kuundwa kwa anatoa ngumu za kwanza, kama matokeo ya uboreshaji unaoendelea katika teknolojia ya kurekodi data, uwezo wao wa juu unaowezekana umekuwa ukiongezeka mara kwa mara. Uwezo wa anatoa ngumu za kisasa (zenye fomu ya inchi 3.5) mwanzoni mwa 2010. hufikia GB 2000 (2 Terabytes). Walakini, Seagate imethibitisha ukuzaji wa HDD ya 3TB.

Kumbuka: tofauti na mfumo wa viambishi awali vinavyokubaliwa katika sayansi ya kompyuta, inayoashiria idadi kubwa ya maadili 1024 (tazama: viambishi awali vya binary), wakati wa kubuni uwezo wa anatoa ngumu, watengenezaji hutumia maadili ambayo ni nyingi ya 1000. uwezo wa diski kuu iliyo alama kama "GB 200" ni 186 ,2 GB.

Ukubwa wa kimwili (kipengele cha umbo) (Kiingereza) mwelekeo) Takriban anatoa zote za kisasa (2001-2008) za kompyuta na seva za kibinafsi zina upana wa inchi 3.5 au 2.5 - saizi ya viunga vya kawaida kwao, mtawaliwa. kompyuta za mezani na laptops. Miundo ya inchi 1.8, inchi 1.3, inchi 1 na inchi 0.85 pia imeenea. Uzalishaji wa viendeshi katika vipengele vya umbo la inchi 8 na 5.25 umekatishwa.

Muda wa ufikiaji bila mpangilio (Kiingereza) nasibu ufikiaji wakati) - wakati ambapo gari ngumu imehakikishiwa kufanya kazi ya kusoma au kuandika kwenye sehemu yoyote ya disk magnetic. Upeo wa parameter hii ni ndogo - kutoka 2.5 hadi 16 ms. Kama sheria, anatoa za seva zina wakati wa chini (kwa mfano, Hitachi Ultrastar 15K147 - 3.7 ms), ndefu zaidi ya za sasa ni anatoa za vifaa vya kubebeka (Seagate Momentus 5400.3 - 12.5).

Kasi ya spindle (Kiingereza) spindle kasi) - idadi ya mapinduzi ya spindle kwa dakika. Muda wa ufikiaji na kasi ya wastani ya uhamishaji data hutegemea sana kigezo hiki. Hivi sasa, anatoa ngumu huzalishwa kwa kasi ya mzunguko wa kawaida: 4200, 5400 na 7200 (laptops), 5400, 7200 na 10,000 (kompyuta binafsi), 10,000 na 15,000 rpm (seva na vituo vya kazi vya juu).

Kuegemea(Kiingereza) kutegemewa) - hufafanuliwa kama muda wa wastani kati ya kushindwa ( MTBF) Pia, idadi kubwa ya disks za kisasa zinaunga mkono teknolojia S.M.A.R.T.

Idadi ya shughuli za I/O kwa sekunde - kwa diski za kisasa hii ni takriban 50 op./s na ufikiaji wa nasibu kwa kiendeshi na takriban 100 op./sec na ufikiaji wa mtiririko.

Matumizi ya nguvu - jambo muhimu kwa vifaa vya simu.

Kiwango cha kelele- kelele zinazozalishwa na mitambo ya gari wakati wa uendeshaji wake. Imeonyeshwa kwa decibels. Anatoa za utulivu huchukuliwa kuwa vifaa vilivyo na kiwango cha kelele cha karibu 26 dB au chini. Kelele hiyo inajumuisha kelele ya mzunguko wa spindle (pamoja na kelele ya aerodynamic) na kelele ya kuweka nafasi.

Upinzani wa athari (Kiingereza) G— mshtuko ukadiriaji) - upinzani wa kiendeshi dhidi ya msukumo au mshtuko wa ghafla, unaopimwa kwa vitengo vya upakiaji unaoruhusiwa katika hali ya kuwasha na kuzima.

Kiwango cha uhamishaji data (Kiingereza) Uhamisho Kiwango) na ufikiaji mfuatano:

eneo la disk ya ndani: kutoka 44.2 hadi 74.5 MB / s;
eneo la disk ya nje: 60.0 hadi 111.4 MB / s.

Kiasi cha bafa- bafa ni kumbukumbu ya kati iliyoundwa ili kulainisha tofauti katika kasi ya kusoma/kuandika na kasi ya uhamishaji kwenye kiolesura. Katika diski za 2009, kawaida hutofautiana kutoka 8 hadi 64 MB.

Msongamano wa kurekodi kwenye sinia (wiani wa eneo) inategemea umbali kati ya nyimbo (wiani wa kupita) na ukubwa wa chini wa kikoa cha sumaku (wiani wa longitudinal). Kigezo cha jumla ni msongamano wa kurekodi kwa eneo la kitengo cha diski au uwezo wa sinia. Kadiri msongamano wa kurekodi unavyoongezeka, ndivyo kasi zaidi kubadilishana data kati ya vichwa na bafa (kiwango cha uhamishaji data wa ndani). Hatua kwa hatua, akiba ya ukuaji kutokana na kasi ya kiteknolojia iliyotajwa hapo juu ilianza kupungua. Kufikia 2003, uwezo wa kawaida wa sahani za gari ngumu ulifikia 80 GB. Mnamo 2004, diski zilizo na sahani zenye uwezo wa MB 100 zilionekana, mnamo 2005 - 133 MB, mnamo 2009 - 333 GB.

Sehemu ya chini ya data inayoweza kushughulikiwa kwenye diski ngumu ni sekta. Ukubwa wa sekta ni jadi 512 byte. Mnamo 2006, IDEMA ilitangaza mabadiliko hadi ukubwa wa sekta ya 4096, ambayo imepangwa kukamilika ifikapo 2010.

Katika toleo la mwisho Windows Vista, iliyotolewa mwaka wa 2007, kuna msaada mdogo kwa disks na ukubwa wa sekta hii.

Teknolojia za kurekodi data kwenye anatoa ngumu

Kanuni ya uendeshaji wa anatoa ngumu ni sawa na uendeshaji wa rekodi za tepi. Sehemu ya kazi ya diski husogea kuhusiana na kichwa kilichosomwa (kwa mfano, kwa namna ya inductor yenye pengo katika mzunguko wa magnetic). Wakati mkondo wa umeme unaobadilishana hutolewa (wakati wa kurekodi) kwa coil ya kichwa, uwanja unaobadilishana wa sumaku kutoka kwa pengo la kichwa huathiri ferromagnet ya uso wa diski na hubadilisha mwelekeo wa vekta ya magnetization ya kikoa kulingana na nguvu ya ishara. Wakati wa kusoma, harakati za vikoa kwenye pengo la kichwa husababisha mabadiliko katika mtiririko wa sumaku kwenye mzunguko wa sumaku wa kichwa, ambayo husababisha kuonekana kwa ishara ya umeme inayobadilika kwenye coil kwa sababu ya athari ya induction ya sumakuumeme.

Hivi karibuni, athari ya magnetoresistive imetumika kwa kusoma na vichwa vya magnetoresistive hutumiwa kwenye disks. Ndani yao, mabadiliko katika uwanja wa magnetic husababisha mabadiliko ya upinzani, kulingana na mabadiliko katika nguvu ya shamba la magnetic. Vichwa hivyo hufanya iwezekanavyo kuongeza uwezekano wa usomaji wa habari wa kuaminika (hasa katika wiani wa juu wa kurekodi habari).

Mbinu ya kurekodi sambamba
Bits ya habari ni kumbukumbu kwa kutumia kichwa kidogo, ambayo, kupita juu ya uso wa disk kupokezana, magnetizes mabilioni ya maeneo ya usawa discrete - domains. Kila moja ya mikoa hii ni sifuri ya kimantiki au moja, kulingana na sumaku.

Msongamano wa juu zaidi wa kurekodi unaoweza kufikiwa kwa kutumia njia hii ni takriban Gbit/cm² 23. Hivi sasa, njia hii inabadilishwa hatua kwa hatua na njia ya kurekodi ya perpendicular.

Njia ya kurekodi sumaku ya joto
Njia ya kurekodi sumaku ya joto Joto-kusaidiwasumakukurekodiHAMR) kwa sasa ndiyo yenye matumaini zaidi kati ya zilizopo; kwa sasa inaendelezwa kikamilifu. Njia hii hutumia inapokanzwa kwa doa ya disc, ambayo inaruhusu kichwa magnetize maeneo madogo sana ya uso wake. Mara tu diski imepozwa, sumaku "imewekwa." Hifadhi ngumu za aina hii bado hazijawasilishwa kwenye soko (kuanzia 2009); kuna sampuli za majaribio tu zilizo na msongamano wa kurekodi wa 150 Gbit/cm². Maendeleo ya teknolojia ya HAMR yamekuwa yakiendelea kwa muda mrefu, lakini wataalam bado wanatofautiana katika makadirio ya wiani wa juu wa kurekodi. Kwa hivyo, Hitachi hutaja kikomo katika 2.3-3.1 Tbit/cm², na wawakilishi wa Teknolojia ya Seagate wanapendekeza kuwa wataweza kuongeza msongamano wa kurekodi wa media ya HAMR hadi 7.75 Tbit/cm². Matumizi makubwa ya teknolojia hii yanapaswa kutarajiwa katika 2011-2012.

Teknolojia ya RAID

RAID (eng. safu isiyo ya kawaida ya diski za kujitegemea / za gharama nafuu) safu isiyo ya kawaida ya anatoa ngumu za kujitegemea / za gharama nafuu - matrix ya diski kadhaa zinazodhibitiwa na kidhibiti, zilizounganishwa na njia za kasi na kutambulika kwa ujumla. Kulingana na aina ya safu inayotumiwa, inaweza kutoa viwango tofauti vya uvumilivu wa makosa na utendakazi. Hutumika kuongeza uaminifu wa kuhifadhi data na/au kuongeza kasi ya kusoma/kuandika taarifa (RAID 0).

UVAMIZI 0

RAID 0 ("Striping") ni safu ya diski ya diski 2 au zaidi, ambayo habari imegawanywa katika vizuizi vya A n na kuandikwa kwa sequentially kwa anatoa ngumu. Ipasavyo, habari huandikwa na kusomwa wakati huo huo, ambayo huongeza kasi.

Kielelezo 5. Mpangilio wa RAID 0

Kwa bahati mbaya, ikiwa moja ya disks inashindwa, habari inapotea bila kubadilika, kwa hiyo hutumiwa ama nyumbani au kwa kuhifadhi faili ya paging au faili ya kubadilishana.

UVAMIZI 1

RAID 1 (Kuakisi - "kuakisi"). Katika kesi hii, diski moja inafanana kabisa na nyingine, ambayo inahakikisha uendeshaji ikiwa diski moja inashindwa, lakini kiasi cha nafasi inayoweza kutumika ni nusu. Kwa kuwa disks zinunuliwa kwa wakati mmoja, katika tukio la kundi lenye kasoro, diski zote mbili zinaweza kushindwa. Kasi ya kuandika ni takriban sawa na kasi ya kuandika kwenye diski moja; inawezekana kusoma kutoka kwa diski mbili mara moja (ikiwa mtawala anaunga mkono kazi hii), ambayo huongeza kasi.

Kielelezo 6. Mpangilio wa RAID 1

Mara nyingi hutumiwa katika ofisi ndogo kwa hifadhidata au kuhifadhi mfumo wa uendeshaji.

UVAMIZI 10

UVAMIZI 10 (UVAMIZI 1+0). Inachanganya kanuni za RAID 0 na RAID 1. Inapotumiwa, kila gari ngumu ina "jozi ya kioo" yake, na nusu ya uwezo unaoweza kutumika hutumiwa. Inafanya kazi mradi tu kuna diski moja ya kufanya kazi kutoka kwa kila jozi. Wengi utendaji wa juu huandika/kuandika upya kulinganishwa na RAID 5 kwa kasi ya kusoma. Inatumika kuhifadhi hifadhidata chini ya mzigo mkubwa.

UVAMIZI 5

RAID 5. Katika kesi hii, data zote zimegawanywa katika vitalu na kwa kila seti hundi imehesabiwa, ambayo imehifadhiwa kwenye moja ya diski - imeandikwa kwa mzunguko kwa disks zote za safu (mbadala kwa kila mmoja), na kutumika kurejesha data. . Inastahimili upotezaji wa si zaidi ya diski moja.

Kielelezo 7. Mpangilio wa RAID 5

RAID 5 ina utendaji wa juu wa kusoma - habari inasomwa kutoka kwa karibu diski zote, lakini utendaji uliopunguzwa wa kuandika - ni muhimu kuhesabu checksum. Lakini operesheni muhimu zaidi ni kuandika upya, kwani hufanyika katika hatua kadhaa:
1) Soma data
2) Kusoma cheki
3) Ulinganisho wa data mpya na ya zamani
4) Kuandika data mpya
5) Andika hundi mpya
6) Inatumika wakati kiasi kikubwa na kasi ya juu ya kusoma inahitajika.

UVAMIZI 6

UVAMIZI 6 (ADG). Uendelezaji wa mantiki wa RAID 5. Tofauti ni kwamba checksum imehesabiwa mara 2, na, kwa sababu hiyo, ina uaminifu mkubwa (unakabiliwa na kushindwa kwa disks zaidi ya 2) na utendaji wa chini.

Kielelezo 8. Mpangilio wa RAID 6

Shirika la uendeshaji wa RAID hutolewa na watawala wa RAID, ambayo inaweza kuwa: kujengwa ubao wa mama, ndani (kwa namna ya ubao) na nje.

Kielelezo 9. Mdhibiti wa RAID wa ndani

Disks mbili au zaidi zimeunganishwa na mtawala kwenye seva, au kiambatisho cha nje cha disk kinaunganishwa na mtawala, kulingana na kiwango kilichochaguliwa cha uvumilivu wa kosa, inalinda diski moja au zaidi kutokana na kushindwa wakati wa kudumisha utendaji.

Kwa kache isiyo na tete na diski za SAS, hulinda dhidi ya matatizo yanayohusiana na kukatika kwa umeme isipokuwa uharibifu wa umeme hutokea kwa vifaa. Lakini ikiwa seva imeharibiwa, upotezaji wa data unaweza kutokea.

Hulinda data kutoka kwa:
- matatizo ya vifaa - kushindwa, uharibifu, kuvunjika kwa vifaa. Kwa sehemu, tu kutoka kwa kushindwa kwa gari ngumu;
- kushindwa kwa nguvu - hulinda kwa sehemu data iliyohifadhiwa kwenye buffer ya mtawala kwenye foleni ya kuandika, lakini kwa muda mdogo na tu ikiwa kuna betri kwenye mtawala.

Hailindi dhidi ya:
- kushindwa kwa programu;
- sababu ya kibinadamu;
- shida za miundombinu (ingawa viunganisho vyote, kama sheria, viko ndani ya seva);
- ajali;
- majanga.

Kusudi kuu la programu ni kulinda data kutokana na upotezaji katika tukio la kutofaulu kwa gari ngumu; pia, moja ya sababu za utekelezaji ni hitaji la kuongezeka kwa utendaji wa mfumo mdogo wa diski.

Vidhibiti vya RAID hutolewa na makampuni mengi: IBM, DELL, SUN, HP, Adaptec, 3ware, LSI, na wengine.

Safu ya nje ya RAID

Kielelezo cha 10.Safu ya nje ya RAID

Kiwango cha kwanza. Disks na mtawala huwekwa katika mfumo tofauti wa nje. Seva moja au zaidi zinaweza kuunganishwa kwa safu ya nje interfaces mbalimbali, kwa mfano SAS, iSCSI, FC. Takriban mifumo kama hiyo ina feni na vifaa vya umeme visivyohitajika; nyingi hutoa uwezekano wa kusakinisha kidhibiti kisichohitajika. Kwa wenyewe, safu za nje za RAID zina nguvu zaidi na zinaaminika kuliko watawala wa ndani wa RAID na zinaweza kupanuliwa hadi disks zaidi ya mia moja (kwa kutumia viunga vya disk).

Kwa sasa, miundo mingi ina zana za juu za ufuatiliaji na usimamizi kwa safu yenyewe na data iliyo juu yake. Vyombo vya kuangalia hali ya diski huarifu mapema juu ya kutofaulu iwezekanavyo; wazalishaji wengi wanaojulikana hubadilisha diski tu kwa msingi wa ujumbe huu, kabla ya ukweli wa kutofanya kazi. Baadhi ya miundo ina uwezo wa kupiga picha, ambayo inalinda data na kurahisisha nakala rudufu.

Hulinda data kutoka kwa:
- matatizo ya vifaa - sehemu, ikiwa kuna kurudia kwa mifumo yote.
— Makosa ya programu- kwa sehemu, baadhi ya safu zina kazi za kuunda nakala za papo hapo, ambazo zitasaidia kuunda snapshots nyingi;
- matatizo ya miundombinu - kulindwa chini ya hali ya kurudia kwa safu zote nje ya seva;
- hitilafu za nguvu - kiasi, hulinda data katika bafa ya kuandika ya kidhibiti wakati kuna betri. Uwepo wa vifaa vya ziada vya nguvu huhakikisha kuegemea zaidi.

Hailindi dhidi ya:
- sababu ya kibinadamu;
- ajali;
- majanga.

Sababu ya utekelezaji ni ama hitaji la ujumuishaji wa rasilimali za uhifadhi, usimamizi wao rahisi, uwezekano wa ufikiaji wa wakati mmoja (kwa mfano, wakati wa kuunda nguzo), au hitaji la utendaji wa juu, au hitaji la kuegemea zaidi (kurudia njia kwa mtawala).

Wawakilishi wa kawaida wa darasa: Xyratex 5xxx/6xxx, Dell MD3000, IBM 3XXX, HP MSA 2000.

2. Hifadhi za Hali Imara

Kielelezo 11. Hifadhi ya SSD

Hifadhi ya hali-imara (SSD, kiendeshi cha hali dhabiti) ni kifaa cha kuhifadhia kompyuta kulingana na chip za kumbukumbu zinazodhibitiwa na kidhibiti. Anatoa za SSD hazina sehemu za mitambo zinazohamia.

Kuna aina mbili za anatoa hali imara: SSD kulingana na kumbukumbu kama kumbukumbu ya ufikiaji bila mpangilio kompyuta, na SSD zenye kumbukumbu ya flash.

Hivi sasa, anatoa za hali ngumu hutumiwa katika vifaa vya kompakt: laptops, netbooks, mawasiliano na simu mahiri. Watengenezaji wengine wanaojulikana wamebadilisha kabisa utengenezaji wa anatoa za hali ngumu, kwa mfano, Samsung iliuza biashara yake ya diski kuu kwa Seagate mnamo 2011.

Kuna diski ngumu mseto; vifaa kama hivyo huchanganya katika kifaa kimoja kiendeshi cha diski ya sumaku (HDD) na kiendeshi kidogo cha hali dhabiti kama kache (ili kuongeza utendakazi na maisha ya huduma ya kifaa, na kupunguza matumizi ya nishati). Hadi sasa, diski hizo hutumiwa hasa katika vifaa vya kubebeka (laptops, simu ya kiganjani Nakadhalika.).

Kielelezo 12. Hifadhi ya mseto ya Seagate Momentus XT 500 GB

Kielelezo 13. Hifadhi ya mseto ya Seagate Momentus XT 500 GB

Kielelezo 14. Kizuizi cha umeme gari la mseto Seagate Momentus XT GB 500

Historia ya maendeleo

1978 - kampuni ya Marekani StorageTek ilitengeneza gari la kwanza la semiconductor aina ya kisasa(kulingana na RAM).
1982 - Kampuni ya Marekani Cray ilianzisha kiendeshi cha kumbukumbu ya RAM ya semiconductor kwa kompyuta zake kuu Cray-1 yenye kasi ya 100 MBit/s na Cray X-MP yenye kasi ya 320 MBit/s, yenye uwezo wa 8, 16 au 32 milioni. Maneno 64-bit.
1995 - kampuni ya Israeli M-Systems ilianzisha gari la kwanza la kumbukumbu ya semiconductor flash.
2008 - Kampuni ya Korea Kusini Mtron Storage Technology imeweza kuunda gari la SSD na kasi ya kuandika ya 240 MB / s na kasi ya kusoma ya 260 MB / s, ambayo ilionyesha kwenye maonyesho huko Seoul. Kiasi ya gari hili- 128 GB. Kulingana na kampuni hiyo, utengenezaji wa vifaa kama hivyo utaanza mnamo 2009.
2009 - Teknolojia ya Talent Bora ilitolewa Uwezo wa SSD Gigabaiti 512, OCZ inawakilisha SSD ya terabyte 1.

Hivi sasa, makampuni mashuhuri zaidi ambayo yanaendeleza sana mwelekeo wa SSD katika shughuli zao ni pamoja na Intel, Kingston, Samsung Electronics, SanDisk, Corsair, Renice, Teknolojia ya OCZ, Crucial na ADATA. Kwa kuongeza, Toshiba anaonyesha nia yake katika soko hili.

Kubuni na uendeshaji

Anatoa za SSD huja katika aina mbili:

NAND SSD
NAND SSD - anatoa zilizojengwa juu ya matumizi isiyo na tete kumbukumbu (NAND SSD), ilionekana hivi karibuni na gharama ya chini sana (kutoka dola 2 za Marekani kwa gigabyte), na kuanza kwa ujasiri kushinda soko. Hadi hivi majuzi, walikuwa duni sana kwa anatoa za kitamaduni - anatoa ngumu - kwa kasi ya uandishi, lakini fidia kwa hii. kasi kubwa utafutaji wa habari (nafasi ya awali). Zile za serikali imara sasa zinazalishwa Anatoa flash na kasi ya kusoma na kuandika ambayo ni kubwa mara nyingi kuliko ile ya anatoa ngumu. Wenye sifa kiasi ndogo kwa ukubwa na matumizi ya chini ya nguvu.

RAM SSD
RAM SSD ni viendeshi vilivyojengwa kwa kutumia tete kumbukumbu (sawa na kutumika katika RAM PC) ni sifa ya kusoma kwa haraka, kuandika na kurejesha habari. Hasara yao kuu ni kwamba wao ni kupita kiasi bei ya juu(kutoka dola 80 hadi 800 za Kimarekani kwa Gigabyte). Wao hutumiwa hasa kuharakisha uendeshaji wa mifumo kubwa ya usimamizi wa database na vituo vya graphics vya nguvu. Anatoa kama hizo kwa kawaida huwa na betri ili kuhifadhi data iwapo nishati itapotea, na miundo ya gharama kubwa zaidi ina mifumo ya chelezo na/au nakala za mtandaoni.

Faida na hasara
Faida, ikilinganishwa na anatoa ngumu (HDD):

hakuna sehemu zinazohamia;
kasi ya juu ya kusoma/kuandika, mara nyingi huzidi matokeo interface ngumu disk (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, Fiber Channel, nk);
matumizi ya chini ya nguvu;
kutokuwepo kabisa kwa kelele kutokana na kutokuwepo kwa sehemu zinazohamia na mashabiki wa baridi;
upinzani mkubwa wa mitambo;
mbalimbali ya joto la uendeshaji;
utulivu wa muda wa kusoma faili, bila kujali eneo lao au kugawanyika;
vipimo vidogo na uzito;
Kuna uwezo mkubwa wa kisasa katika anatoa zenyewe na katika teknolojia zao za uzalishaji.
unyeti mdogo sana kwa nyanja za sumakuumeme za nje.

Mapungufu:

Hasara kuu ya SSD ni idadi ndogo ya mizunguko ya kuandika upya. Kumbukumbu ya kawaida (MLC, seli za ngazi nyingi, seli za kumbukumbu za ngazi mbalimbali) inakuwezesha kuandika data takriban mara 10,000. Aina za gharama kubwa zaidi za kumbukumbu (SLC, seli ya ngazi moja, seli za kumbukumbu za ngazi moja) - zaidi ya mara 100,000. Mipango ya kusawazisha mizigo hutumiwa kupambana na kuvaa kutofautiana. Mdhibiti huhifadhi habari kuhusu mara ngapi vitalu vilichapishwa na, ikiwa ni lazima, "hubadilisha";
Tatizo la utangamano wa anatoa SSD na matoleo ya zamani na hata mengi ya sasa ya familia ya OS Microsoft Windows, ambayo haizingatii maalum ya anatoa za SSD na kwa kuongeza huvaa. Matumizi ya utaratibu wa kubadilishana kwenye SSD na mifumo ya uendeshaji pia kuna uwezekano wa kupunguza maisha ya huduma ya gari;
Bei ya gigabyte ya anatoa za SSD ni kubwa zaidi kuliko bei ya gigabyte ya HDD. Kwa kuongeza, gharama ya SSD inalingana moja kwa moja na uwezo wao, wakati gharama ya anatoa ngumu ya jadi inategemea idadi ya sahani na inakua polepole zaidi uwezo wa kuhifadhi unavyoongezeka.

Microsoft Windows na kompyuta za jukwaa hili zilizo na viendeshi vya hali dhabiti.

Windows 7 imeanzisha uboreshaji maalum wa kufanya kazi na anatoa za hali ngumu. Ikiwa una anatoa za SSD, mfumo huu wa uendeshaji hufanya kazi nao tofauti kuliko kwa anatoa za kawaida za HDD. Kwa mfano, Windows 7 haipunguzi gari la SSD, Teknolojia ya Superfetch na ReadyBoost na mbinu zingine za kusoma mbele zinazoharakisha upakiaji wa programu kutoka kwa HDD za kawaida.

Iliyotangulia Matoleo ya Microsoft Windows haina uboreshaji maalum na imeundwa kufanya kazi tu na anatoa ngumu za kawaida. Kwa hiyo, kwa mfano, faili fulani Uendeshaji wa Windows Vista iliyosanikishwa bila kulemazwa inaweza kupunguza maisha ya gari la SSD. Operesheni ya kugawanyika inapaswa kuzimwa, kwani haina athari yoyote juu ya utendaji wa gari la SSD na huimaliza zaidi.

Huko nyuma mwaka wa 2007, ASUS ilitoa netbook ya EEE PC 701 yenye hifadhi ya SSD ya 4GB. Mnamo Septemba 9, 2011, Dell alitangaza ya kwanza sokoni kuandaa kompyuta za mkononi za Dell Precision zilizo na kumbukumbu thabiti ya 512GB na kiendeshi kimoja na 1TB chenye viendeshi viwili vya miundo ya kompyuta ya M4600 na M6600, mtawalia. Mtengenezaji aliweka bei ya gari moja la 512GB SATA3 wakati wa tangazo kwa dola za Kimarekani 1,120.

Vidonge vya Acer - Iconia Tab W500 na mifano ya W501, Fujitsu Stylistic Q550 inayoendesha Windows 7 - kukimbia kwenye gari la SSD.

Kompyuta za Mac OS X na Macintosh zilizo na SSD

Mfumo wa uendeshaji wa Mac OS X, kuanzia na toleo la 10.7 (Simba), hutoa kikamilifu usaidizi wa TRIM kwa kumbukumbu ya hali dhabiti iliyowekwa kwenye mfumo.

Tangu 2010 Kampuni ya Apple ilianzisha kompyuta za laini ya Hewa zilizo na kumbukumbu ya hali dhabiti tu kulingana na kumbukumbu ya Flash-NAND. Hadi 2010, mnunuzi angeweza kuchagua gari ngumu ya kawaida kwa kompyuta hii, lakini maendeleo zaidi ya mstari kwa ajili ya mwanga wa juu na kupunguzwa kwa mwili wa kompyuta katika mfululizo huu ulihitaji kuachwa kabisa kwa anatoa ngumu za kawaida kwa ajili ya hali imara. anatoa. Kiasi cha kumbukumbu iliyojumuishwa katika mfululizo wa kompyuta za Air huanzia 64GB hadi 512GB. Kulingana na J.P. Morgan tangu kuanzishwa kwake, kompyuta 420,000 katika mfululizo huu zimeuzwa kabisa kwenye kumbukumbu ya Flash NAND ya hali dhabiti.

3. Hifadhi ya magnetic na macho

Kujisomea.

Kuandikia LMD, FM, moduli ya masafa iliyobadilishwa (MFM) na njia za RLL hutumiwa, ambapo kila byte ya data inabadilishwa kuwa msimbo wa 16-bit.

Kwa mbinu ya MFM, msongamano wa kurekodi data huongezeka maradufu ikilinganishwa na mbinu ya FM. Kwa njia hii (Mchoro 14.2), ikiwa data iliyoandikwa ni moja, basi saa iliyotangulia haijaandikwa. Kama imeandikwa " 0 ", na sehemu iliyotangulia ilikuwa " 1 ", basi ishara ya saa pia haijarekodiwa, kama ilivyo data kidogo. Lakini kama kabla" 0 "thamani kidogo" 0 ", basi ishara ya kusawazisha inarekodiwa.

Hivi sasa kuna aina 3 za kurekodi:

Mbinu ya kurekodi sambamba

Kwa sasa, hii ndiyo teknolojia ya kawaida ya kurekodi habari kwenye HDD. Bits ya habari ni kumbukumbu kwa kutumia kichwa kidogo, ambayo, kupita juu ya uso wa disk kupokezana, magnetizes mabilioni ya maeneo ya usawa discrete - domains. Kila moja ya mikoa hii ni sifuri ya kimantiki au moja, kulingana na sumaku. Leo, vikoa vinakuwa vidogo sana kwamba swali la utulivu wao hutokea. Maendeleo zaidi ya teknolojia hii ni ya kutiliwa shaka; wengi wanaona njia hii kuwa imechoka yenyewe. Msongamano wa kurekodi kwa kutumia mbinu hii kwa sasa ni 150 Gbit/in² (Gbit 23/cm²).

Njia ya kurekodi ya perpendicular

Ili kutatua tatizo la ongezeko zaidi la wiani, wazalishaji wengi wanazingatia teknolojia ambayo bits za habari zingehifadhiwa katika vikoa vya wima. Hii itaruhusu matumizi ya uwanja wenye nguvu wa sumaku na kupunguza eneo la nyenzo zinazohitajika kuandika 1 kidogo. Msongamano wa kurekodi wa mfano wa majaribio ni Gbit/inch² 200 (Gbit/cm² 31), katika siku zijazo imepangwa kuongeza msongamano hadi 400-500 Gbit/inch² (Gbit/cm² 60-75).

Njia ya kurekodi sumaku ya joto

Mbinu ya kurekodi sumaku inayosaidiwa na joto (HAMR) inaendelezwa kwa sasa. Njia hii hutumia inapokanzwa kwa doa ya disc, ambayo inaruhusu kichwa magnetize maeneo madogo sana ya uso wake. Mara tu diski imepozwa, sumaku "imewekwa." Ni njia hii ambayo Seagate na IBM wanapanga kutumia kufikia msongamano wa Tbit 4 kwa kila mita ya mraba. inchi (620 Gbit kwa sq. cm). Hii itafanya iwezekanavyo kuzalisha gari ngumu ya 3.5-inch yenye uwezo wa 25 TB. Hadi sasa, wiani wa juu umewekwa kwa Tbit 100 kwa kila mita ya mraba. inchi (kuhusu TB 15 kwa sq. cm), ambayo inalingana na 0.65-Pb (petabyte) ya kiasi katika kipengele cha fomu ya 3.5-inch.

Fomati ya kurekodi habari kwenye diski ngumu ya sumaku

HDD kwa kawaida hutumia miundo ya data iliyo na idadi isiyobadilika ya sekta kwa kila wimbo (17, 34 au 52) na yenye ujazo wa data wa baiti 512 au 1024 kwa kila sekta. Sekta zimewekwa alama ya sumaku.

Fomati maalum ya data imedhamiriwa na usanidi wa programu ya ndani ya PC na sifa za kiufundi za adapta ya uhifadhi. Muundo wa muundo (Mchoro 14.3) ni sawa na muundo uliotumiwa katika NGMD.

Mwanzo wa kila sekta unaonyeshwa na alama ya anwani. Byte za maingiliano zimeandikwa mwanzoni mwa vitambulisho na mashamba ya data, ambayo hutumikia kusawazisha mzunguko wa ugawaji wa data wa adapta ya HDD. Kitambulisho cha sekta kina anwani ya diski kwenye mfuko, inayowakilishwa na nambari za silinda, kichwa na sekta. Tofauti na HDD, katika HDD kulinganisha na beti za bendera huingizwa kwenye kitambulisho. Byte ya kulinganisha inawakilisha nambari sawa kwa kila sekta, kwa msaada wa ambayo kitambulisho kinasomwa kwa usahihi. Baiti ya bendera ina bendera inayoonyesha hali ya wimbo (ya msingi au ya ziada, inayoweza kutumika au yenye kasoro).

Baiti za udhibiti huandikwa kwa uga wa kitambulisho mara moja wakati kitambulisho cha sekta kinapoandikwa, na kwenye uwanja wa data kila wakati uandishi mpya wa data unapofanywa. Byte za udhibiti katika HDD hazikusudiwa kuamua tu, bali pia kurekebisha makosa ya kusoma. Zinazotumiwa zaidi ni misimbo ya kusahihisha ya polinomia; Matumizi ya kanuni maalum inategemea utekelezaji wa mzunguko wa adapta.

Kabla ya kutumia HDD, ni umbizo la awali- utaratibu unaofanywa chini ya udhibiti wa programu maalum, wakati ambapo habari ya huduma imeandikwa kwenye mfuko wa disk na kufaa kwa mashamba ya data ni checked.

Hivi karibuni, makampuni yamekuwa yakitumia umbizo linalofaa. Kiini chake kiko katika ukweli kwamba kila gari limeundwa kibinafsi kwenye kiwanda ili kuhakikisha utendaji bora na kuegemea. Ili kufanya hivyo, kila jozi ya uso wa sahani ya kichwa ya diski iliyokusanywa inajaribiwa ili kubaini sifa zake za utendaji, na kisha kila upande wa sahani ya sumaku umeundwa kibinafsi (iliyoandikwa katika nyimbo na sekta) ili kuhakikisha utendaji bora wakati wa kufanya kazi na hiyo. kichwa. Kwa hivyo, msongamano wa kurekodi kwa kila upande wa kila sinia hauwezi kufanana na zile zilizo karibu.

Vipindi vitano tofauti katika HDD hutumiwa kusawazisha michakato ya kusoma-kuandika ya elektroniki na kudhibiti uendeshaji wa vipengele vya electromechanical ya gari.

Kama matokeo ya muundo wa awali, eneo la sekta imedhamiriwa na nambari zao za kimantiki zimewekwa. Kwa kuwa kasi ya mzunguko wa disk ni ya juu sana, ili kuhakikisha idadi ya chini ya mzunguko wa disk wakati wa kufikia sekta za mfululizo, sekta zilizo na nambari za mlolongo zimewekwa N sekta za kimwili kutoka kwa kila mmoja (Mchoro 14.4).

KWA Utaratibu wa sekta umewekwa wakati wa kupangilia diski. Uwiano mbadala ni 6:1, 3:1, na 1:1. Miundo ya hivi karibuni ya HDD hutumia uwiano wa 1:1, na vidhibiti vyao husoma taarifa kutoka kwa wimbo mzima kutoka kwenye diski kwa zamu moja na kisha kuzihifadhi kwenye kumbukumbu ya bafa. Wakati ombi linafanywa kutoka kwa kumbukumbu ya bafa, habari huhamishwa kutoka kwa sekta zinazohitajika.

Kila wimbo kwenye diski imegawanywa katika idadi sawa ya sekta, hivyo sekta kwenye nyimbo zilizo karibu na kufuatilia sifuri ni ndogo. Kurekodi sekta kama hizo

Sehemu za sumaku za nguvu ya juu hutumiwa ( kuandika fidia) Idadi ya nyuso za diski (vichwa), idadi ya mitungi (nyimbo), na mahali ambapo fidia ya uandishi huanza. mipangilio ya kusanidi Kidhibiti cha HDD.

Muda wa wastani wa ufikiaji kwa habari kwenye HDD ni

t av =t n +0.5/F+t rev, (14.1)

ambapo t n ni wastani wa muda wa kuweka nafasi; F - kasi ya mzunguko wa disk; t kubadilishana - wakati wa kubadilishana. Wakati wa kubadilishana unategemea vifaa vya mtawala na aina ya kiolesura chake, uwepo wa kashe ya buffer iliyojengwa, algorithm ya usimbaji wa data ya diski na kipengele cha kuingiliana.