Dnes sú si mnohí istí, že magnetická pevné disky príliš pomalé, nespoľahlivé a technicky zastarané. Naopak, pevné disky sú na vrchole svojej slávy: v každom z nich mobilné zariadenie K dispozícii sú flash pamäťové médiá a dokonca aj stolné počítače používajú flash disky. Ich vyhliadky sú však veľmi obmedzené. Podľa predpovede CHIPu SSD ešte trochu zlacnie, hustota dát a teda aj kapacita disku sa pravdepodobne zdvojnásobí a potom príde koniec. 1TB SSD budú vždy príliš drahé. Na ich pozadí vyzerajú pevné magnetické disky rovnakej kapacity veľmi atraktívne, takže je priskoro hovoriť o úpadku éry tradičných pohonov. Dnes sú však na rázcestí. Potenciál súčasnej technológie, metóda kolmého záznamu, umožňuje ešte dva ročné cykly, počas ktorých sa uvoľnia nové modely s vyššou kapacitou a potom sa dosiahne limit.
Ak traja hlavní výrobcovia – Seagate, Western Digital a Toshiba – dokážu prejsť na jednu z nových technológií predstavených v tomto článku, potom 3,5-palcové pevné disky s kapacitou 60 TB alebo viac (čo je 20-krát väčšie ako súčasné modely) prestanú fungovať. byť nedosiahnuteľným luxusom. Zároveň sa zvýši aj rýchlosť čítania a dosiahne úroveň SSD, pretože závisí priamo od hustoty zapisovaných dát: čím menšiu vzdialenosť musí čítacia hlava prekonať, tým rýchlejšie disk pracuje. Ak teda bude náš „hlad po informáciách“ naďalej rásť, všetky „vavríny“ poputujú na pevné magnetické disky.
Spôsob kolmého záznamu
Pevné disky už nejaký čas využívajú metódu kolmého záznamu (na vertikálne usporiadané domény), ktorá poskytuje vyššiu hustotu dát. V súčasnosti je to norma. Nasledujúce technológie si túto metódu zachovajú.
6 TB: limit takmer dosiahnutý
O dva roky sa disky s kolmou metódou záznamu dostanú na hranicu hustoty dát na platni.
V moderných pevných diskoch s kapacitou až 4 TB hustota záznamu magnetických platní nepresahuje 740 Gbit na štvorcový palec. Výrobcovia sľubujú, že disky využívajúce metódu kolmého záznamu budú schopné poskytnúť rýchlosť 1 Tbps na štvorcový palec. Vyjde o dva roky poslednej generácie podobné disky: kapacita 3,5-palcových modelov dosiahne 6 TB a 2,5-palcové modely budú schopné poskytnúť o niečo viac ako 2 TB miesta na disku. Takéto mierne tempo rastu hustoty záznamov však už nedrží krok s naším neustále sa zvyšujúcim informačným hladom, čo dokazujú nasledujúce grafy.
Problém výberu materiálov
Pevné disky s metódou kolmého záznamu nedokážu uspokojiť rastúce potreby v oblasti ukladania dát, keďže s hustotou záznamu niečo málo nad 1 Tbit na štvorcový palec sú nútené bojovať s efektom superparamagnetizmu. Tento pojem znamená, že častice určitej veľkosti magnetických materiálov nie sú schopné dlhodobo udržať stav magnetizácie, ktorý sa vplyvom tepla z r. životné prostredie. Veľkosť častíc, pri ktorých sa tento efekt prejaví, závisí od použitého materiálu (pozri tabuľku nižšie). Doštičky moderných HDD s kolmým záznamom sú vyrobené zo zliatiny kobaltu, chrómu a platiny (CoCrPt), ktorej častice majú priemer 8 nm a dĺžku 16 nm. Na zaznamenanie jedného bitu potrebuje hlava zmagnetizovať asi 20 takýchto častíc. Pri priemere 6 nm a menej častice tejto zliatiny nie sú schopné spoľahlivo udržať svoj stav magnetické pole.
V odvetví pevných diskov sa veľa hovorí o „trileme“. Výrobcovia môžu na zvýšenie hustoty záznamu použiť tri hlavné spôsoby: zmeniť veľkosť častíc, ich počet a typ zliatiny, z ktorej sú zložené. Ale keď je veľkosť častíc zliatiny CoCrPt od 6 nm, použitie jednej z metód povedie k tomu, že ostatné dve budú zbytočné: ak sa veľkosť častíc zníži, stratia svoju magnetizáciu. Ak znížite ich počet na bit, ich signál sa „rozpustí“ v okolitom šume susedných bitov. Čítacia hlava nebude schopná rozlíšiť, či má do činenia s „0“ alebo „1“. Zliatina s vyššími magnetickými charakteristikami umožňuje použitie menších častíc a tiež umožňuje zníženie ich počtu, avšak v tomto prípade záznamová hlava nie je schopná zmeniť ich magnetizáciu. Túto trilemu je možné vyriešiť len vtedy, ak výrobcovia upustia od kolmého spôsobu záznamu. Na tento účel je pripravených niekoľko technológií.
Až 60 TB: nové technológie nahrávania
Hustotu záznamu budúcich pevných diskov možno desaťnásobne zvýšiť – pomocou mikrovĺn, laserov, ovládačov SSD a nových zliatin.
Najsľubnejším vývojom, ktorý dokáže poskytnúť hustotu záznamu nad 1 Tbit na štvorcový palec, je technológia magnetického záznamu s čiastočným prekrývaním stôp ("dlaždicová" metóda záznamu - Shingled Magnetic Recording, SMR). Jeho princíp spočíva v tom, že magnetické dráhy SMR disku sa čiastočne prekrývajú, podobne ako škridle na streche. Táto technológia prekonáva ťažkosti spojené s metódou kolmého záznamu: ďalšie zmenšenie šírky stôp nevyhnutne povedie k nemožnosti zaznamenávania údajov. Moderné disky majú oddelené dráhy so šírkou 50 až 30 nm. Minimálna možná šírka stopy pre kolmý záznam je 25 nm. V technológii SMR môže byť vďaka čiastočnému prekrytiu šírka stopy pre čítaciu hlavu až 10 nm, čo zodpovedá hustote záznamu 2,5 Tbps na štvorcový palec. Trik spočíva v zväčšení šírky záznamových stôp na 70 nm, pričom sa zabezpečí, aby bol okraj stopy 100% magnetizovateľný. Okraj stopy sa nezmení, ak napíšete ďalšiu s posunom 10 nm. Okrem toho je záznamová hlava vybavená ochranným štítom, ktorý zabraňuje jej silnému magnetickému poľu poškodiť dáta pod ňou. Čo sa týka hlavy, tá je už vyvinutá
od Hitachi. Je tu však ďalší problém: zvyčajne sa na magnetickom disku vykonáva priame samostatné prepisovanie bitov a v rámci technológie SMR je to možné len na úplne vrchnej dráhe platne. Ak chcete zmeniť bity umiestnené na spodnej stope, budete musieť prepísať celú platňu, čo znižuje výkon.
Sľubný nástupca: HAMR
Medzitým medzinárodná organizácia pre diskové jednotky, materiály a zariadenia IDEMA uprednostňuje tepelne asistovaný magnetický záznam (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) a považuje ho za najpravdepodobnejšieho kandidáta na úlohu nástupcu technológie kolmého záznamu. Mark Guinen z predstavenstva IDEMA predpovedá, že prvé disky HAMR budú v predaji v roku 2015.
Na rozdiel od SMR technológia HAMR rieši trilemu redukciou magnetických častíc, a to si vyžaduje prechod na nový materiál. Pre HAMR disky je potrebné použiť materiál s vyššou anizotropnou energiou - najperspektívnejšia je zliatina železa a platiny (FePt). Anizotropia určuje, koľko energie je potrebné na demagnetizáciu materiálu. Vo FePt je taká vysoká, že iba 2,5 nm častice narážajú na superparamagnetický limit (pozri tabuľku v ďalšej časti). Táto okolnosť by umožnila výrobu pevných diskov s kapacitou 30 TB s hustotou záznamu 5 Tbit na štvorcový palec.
Problém je v tom, že samotná zapisovacia hlava nie je schopná zmeniť magnetickú orientáciu častíc zliatiny FePt. Preto je v HAMR diskoch zabudovaný laser, ktorý na chvíľu zahreje častice v oblasti niekoľkých nanometrov na teplotu asi 400 °C. Výsledkom je, že záznamová hlava vyžaduje menej energie na zmenu magnetického poľa častíc. Na základe hodnôt hustoty zápisu môžu tepelne asistované magnetické záznamové jednotky dosahovať vysoké rýchlosti čítania (približne 400 – 500 MB/s), čo je dnes možné dosiahnuť len pre SATA 3 SSD.
Okrem laseru dokáže na doštičky zliatiny FePt zaznamenávať aj oscilátor Spin Torque Oscillator, ktorý vyžaruje mikrovlny. Mikrovlny menia charakteristiky magnetického poľa častíc takým spôsobom, že slabá záznamová hlava ich ľahko premagnetizuje. Všeobecne platí, že generátor zvyšuje účinnosť záznamovej hlavy trojnásobne. Technológia mikrovlnného magnetického záznamu (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR) je na rozdiel od HAMR stále vo vývoji.
Nová kovová zliatina pre termomasážne magnetické záznamové disky
Zliatina FePt v HAMR disku má vyššiu anizotropnú energiu a vyššiu schopnosť magnetizácie. V porovnaní s metódou kolmého záznamu tu možno použiť menšie častice.
Čo sa stane po HAMR?
Technológia Bit-Patterned Media (BPM) bola dlho považovaná za najsľubnejšiu. Poskytuje ďalšie riešenie trilemy: v tomto prípade magnetické častice oddelené od seba izolačnou vrstvou oxidu kremičitého. Na rozdiel od tradičných magnetických diskov sa magnetizovateľné oblasti aplikujú pomocou litografie, ako pri výrobe čipov. To značne predražuje výrobu BPM médií. BPM umožňuje znížiť počet častíc na bit a zároveň sa vyhnúť vplyvu šumu susedných častíc na signál. Jediným dnešným problémom je vytvoriť čítaciu/zápisovú hlavu, ktorá môže poskytnúť vysoko presné riadenie bitov BPM. Preto sa BPM v súčasnosti považuje za najpravdepodobnejšieho nástupcu HAMR. Ak skombinujete obe technológie, môžete dosiahnuť hustotu záznamu 10 Tbit na štvorcový palec a vyrobiť disky s kapacitou 60 TB.
Novým predmetom výskumu je technológia dvojrozmerného magnetického záznamu (Two Dimensional Magnetic Recording, TDMR), ktorá rieši trilemu odstránením ťažkostí spojených s odstupom signálu od šumu. Pri malom počte častíc na bit prijíma čítacia hlava fuzzy signál, pretože má nízky výkon a stráca sa v šume susedných častíc. Funkciou technológie TDMR je schopnosť obnoviť stratený signál. Vyžaduje si to tlač viacerých čítacích hláv alebo tlač viacerých čítacích hláv, ktoré tvoria 2D obraz povrchu. Na základe týchto obrázkov dekodér obnoví zodpovedajúce bity.
Počas spúšťania počítača kontroluje hardvér súbor firmvéru uložený v čipe BIOS. Ak je všetko v poriadku, prenesie riadenie na zavádzač operačného systému. Potom sa OS načíta a vy môžete začať používať počítač. Zároveň, kde bol operačný systém uložený pred zapnutím počítača? Ako zostala vaša esej, ktorú ste písali celú noc, nedotknutá po vypnutí počítača? Ešte raz, kde je uložený?
Dobre, možno som zašiel priďaleko a všetci dobre viete, že počítačové dáta sú uložené na pevnom disku. Napriek tomu nie každý vie, čo to je a ako to funguje, a keďže ste tu, usudzujeme, že by sme to radi vedeli. Nuž, poďme to zistiť!
Podľa tradície sa pozrime na definíciu pevného disku na Wikipédii:
HDD (skrutka, pevný disk, pevný disk, HDD, HDD, HMDD) je pamäťové zariadenie s náhodným prístupom založené na princípe magnetického záznamu.
Používajú sa v drvivej väčšine počítačov, ale aj samostatne pripojených zariadení na ukladanie záložných kópií dát, ako úložisko súborov atď.
Poďme na to trochu prísť. Páči sa mi ten termín pevný disk ". Týchto päť slov vyjadruje celú pointu. HDD je zariadenie, ktorého účelom je uchovávať dáta na ňom zaznamenané po dlhú dobu. Základom HDD sú pevné (hliníkové) disky so špeciálnym povlakom, na ktoré sa zaznamenávajú informácie pomocou špeciálnych hláv.
Nebudem podrobne zvažovať samotný proces nahrávania - v skutočnosti je to fyzika posledných ročníkov školy a som si istý, že sa do toho nechcete ponoriť a článok o tom vôbec nie je.
Všimnite si aj vetu: náhodný prístup “, čo v hrubom vyjadrení znamená, že my (počítač) môžeme kedykoľvek prečítať informácie z ktoréhokoľvek úseku železnice.
Je dôležité, aby pamäť HDD nebola volatilná, to znamená, že nezáleží na tom, či je napájanie pripojené alebo nie, informácie zaznamenané na zariadení nikde nezmiznú. Toto je dôležitý rozdiel medzi trvalou pamäťou počítača a dočasnou ().
Pri pohľade na pevný disk počítača v reálnom živote neuvidíte žiadne disky ani hlavy, pretože to všetko je skryté v uzavretom obale (hermetickej zóne). Externe vyzerá pevný disk takto:
Prečo počítač potrebuje pevný disk?
Zvážte, čo je HDD v počítači, teda akú úlohu hrá v PC. Je jasné, že ukladá dáta, ale ako a čo. Tu zdôrazňujeme nasledujúce funkcie HDD:
- Ukladanie OS, používateľského softvéru a ich nastavení;
- Ukladanie používateľských súborov: hudba, video, obrázky, dokumenty atď.;
- Použitie časti miesta na pevnom disku na ukladanie údajov, ktoré sa nezmestia do pamäte RAM (stránkovací súbor), alebo ukladanie obsahu pamäte RAM počas režimu spánku;
Ako vidíte, pevný disk počítača nie je len skládka fotografií, hudby a videí. Je v ňom uložený celý operačný systém a navyše pevný disk pomáha zvládať záťaž RAM, pričom preberá niektoré z jeho funkcií.
Z čoho je pevný disk vyrobený?
Čiastočne sme spomenuli komponenty pevného disku, teraz sa tomu budeme venovať podrobnejšie. Takže hlavné komponenty HDD:
- Rám Chráni mechanizmy pevného disku pred prachom a vlhkosťou. Spravidla je vzduchotesný, aby sa dovnútra nedostala rovnaká vlhkosť a prach;
- Disky (palacinky) - platne vyrobené z určitej kovovej zliatiny, obojstranne potiahnuté, na ktorých sú zaznamenané údaje. Počet tanierov sa môže líšiť - od jedného (in možnosti rozpočtu), až niekoľko;
- Motor - na vretene, na ktorom sú upevnené palacinky;
- Blok hlavy - konštrukcia vzájomne prepojených pák (vahadiel) a hláv. Časť pevného disku, ktorá naň číta a zapisuje informácie. Na jednu palacinku sa používa pár hláv, pretože jej horná aj spodná časť fungujú;
- Polohovacie zariadenie (aktuátor ) - mechanizmus, ktorý poháňa blok hláv. Pozostáva z dvojice permanentných neodýmových magnetov a cievky umiestnenej na konci hlavnej jednotky;
- Ovládač - elektronický mikroobvod, ktorý riadi činnosť HDD;
- parkovacia zóna - miesto vo vnútri pevného disku vedľa diskov alebo na ich vnútornej strane, kde sú hlavy počas prestojov spustené (zaparkované), aby nedošlo k poškodeniu pracovnej plochy palaciniek.
Takéto jednoduché zariadenie s pevným diskom. Vznikol pred mnohými rokmi a už dlho sa v ňom neudiali žiadne zásadné zmeny. A ideme ďalej.
Ako funguje pevný disk
Po privedení energie na HDD sa motor, na vretene, na ktorom sú palacinky upevnené, začne točiť. Po dosiahnutí rýchlosti, pri ktorej sa v blízkosti povrchu diskov vytvára konštantný prúd vzduchu, sa hlavy začnú pohybovať.
Táto sekvencia (najprv sa roztočia disky a potom začnú pracovať hlavy) je potrebná na to, aby sa hlavy vznášali nad doskami kvôli výslednému prúdeniu vzduchu. Áno, nikdy sa nedotýkajú povrchu diskov, inak by sa disk okamžite poškodil. Vzdialenosť od povrchu magnetických platní k hlavám je však taká malá (~10 nm), že ju voľným okom neuvidíte.
Po spustení sa v prvom rade načítajú servisné informácie o stave pevného disku a ďalšie potrebné informácie o ňom umiestnené na takzvanej nulovej stope. Až potom sa začína práca s dátami.
Informácie na pevnom disku počítača sa zaznamenávajú na stopy, ktoré sú zase rozdelené do sektorov (taká pizza nakrájaná na kúsky). Na zapisovanie súborov sa niekoľko sektorov spája do klastra, čo je najmenšie miesto, kde je možné zapísať súbor.
Okrem takéhoto „horizontálneho“ rozdelenia disku existuje aj podmienené „vertikálne“. Pretože sú všetky hlavy kombinované, sú vždy umiestnené nad rovnakým číslom stopy, každá na svojom vlastnom disku. Počas prevádzky HDD teda hlavy, ako to bolo, ťahajú valec:
Kým HDD pracuje, v skutočnosti vykonáva dva príkazy: čítanie a zápis. Keď je potrebné vykonať príkaz zápisu, vypočíta sa oblasť na disku, kde sa vykoná, potom sa umiestnia hlavy a v skutočnosti sa príkaz vykoná. Potom sa skontroluje výsledok. Okrem priameho zápisu dát na disk končia informácie aj v jeho cache.
Ak radič dostane príkaz na čítanie, najskôr skontroluje prítomnosť požadovaných informácií vo vyrovnávacej pamäti. Ak tam nie je, znova sa vypočítajú súradnice pre umiestnenie hláv, potom sa hlavy umiestnia a načítajú sa údaje.
Po dokončení práce, keď zmizne napájanie pevného disku, sú hlavy automaticky zaparkované v parkovacej zóne.
Takto v vo všeobecnosti a pevný disk počítača funguje. V skutočnosti je všetko oveľa komplikovanejšie, ale priemerný používateľ s najväčšou pravdepodobnosťou takéto podrobnosti nepotrebuje, takže túto časť dokončíme a pokračujeme.
Typy pevných diskov a ich výrobcovia
Dnes sú na trhu vlastne traja hlavní výrobcovia pevných diskov: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Plne pokrývajú dopyt po zariadeniach všetkých typov a požiadaviek. Zvyšné firmy buď skrachovali, alebo ich prevzal niekto z hlavnej trojky, prípadne sa preprofilovali.
Ak hovoríme o typoch HDD, možno ich rozdeliť takto:
- Pri notebookoch je hlavným parametrom veľkosť zariadenia 2,5 palca. To umožňuje ich kompaktné umiestnenie v puzdre na laptop;
- Pre PC - v tomto prípade je možné použiť aj 2,5 ″ pevné disky, ale spravidla sa používajú 3,5 palca;
- Externé pevné disky sú zariadenia, ktoré sú samostatne pripojené k PC / notebooku, najčastejšie slúžia ako úložisko súborov.
Existuje aj špeciálny typ pevných diskov - pre servery. Sú totožné s bežnými počítačmi, ale môžu sa líšiť rozhraniami na pripojenie a vyšším výkonom.
Všetky ostatné delenia HDD na typy vychádzajú z ich vlastností, preto ich zvážime.
Špecifikácie pevného disku
Hlavné charakteristiky pevného disku počítača:
- Objem - ukazovateľ maximálneho možného množstva dát, ktoré je možné umiestniť na disk. Prvá vec, na ktorú sa zvyčajne pozerajú pri výbere HDD. Toto číslo môže dosiahnuť 10 TB, hoci 500 GB - 1 TB sa častejšie vyberá pre domáce PC;
- Faktor tvaru - veľkosť pevného disku. Najbežnejšie sú 3,5 a 2,5 palca. Ako je uvedené vyššie, 2,5″ sa vo väčšine prípadov inštalujú do notebookov. Používajú sa aj v externých HDD. 3,5″ je nainštalovaný na PC a na serveri. Formát ovplyvňuje aj objem, keďže na väčší disk sa zmestí viac dát;
- Rýchlosť vretena - Ako rýchlo sa palacinky otáčajú? Najbežnejšie sú 4200, 5400, 7200 a 10000 ot./min. Táto vlastnosť priamo ovplyvňuje výkon, ako aj cenu zariadenia. Čím vyššia je rýchlosť, tým väčšie sú obe hodnoty;
- Rozhranie - spôsob (typ konektora) pripojenia HDD k počítaču. Najpopulárnejším rozhraním pre interné pevné disky je dnes SATA (staršie počítače používali IDE). Externé pevné disky sa zvyčajne pripájajú cez USB alebo FireWire. Okrem tých, ktoré sú uvedené, existujú ďalšie rozhrania, ako napríklad SCSI, SAS;
- Objem vyrovnávacej pamäte (cache memory) - typ rýchlej pamäte (podľa typu RAM) inštalovanej na radiči HDD, určený na dočasné ukladanie dát, ku ktorým sa najčastejšie pristupuje. Veľkosť vyrovnávacej pamäte môže byť 16, 32 alebo 64 MB;
- Čas náhodného prístupu - čas, počas ktorého je zaručený zápis alebo čítanie HDD z akejkoľvek časti disku. Pohybuje sa od 3 do 15 ms;
Okrem vyššie uvedených charakteristík tu možno nájsť aj ukazovatele ako napr.
Ak ste súkromná osoba, naši špecialisti vám ju budú vedieť zabezpečiť najširšiu škálu počítačových služieb. Naši skúsení remeselníci sú pripravení vyriešiť akýkoľvek problém, ktorý môže nastať s vašou systémovou jednotkou alebo notebookom.
Volajte:
Ako počítačové služby poskytujeme Môžeš si byť istý, pretože máme skúsených a pozorných remeselníkov, ktorí sa už niekoľko rokov venujú počítačovej asistencii a opravám počítačov, samozrejme s využitím najmodernejšej profesionálnej techniky.
Pripojte sa:
Nastavenie a oprava počítačov doma - volanie počítačového sprievodcu
Inštalácia softvéru
Oprava základnej dosky
Počítačové asistenčné služby
Výmena napájacieho zdroja
Pokazený počítač? Žiaden problém. Naši odborníci vám vedia pomôcť. Na opravu počítača máme všetky potrebné náhradné diely od overených výrobcov. Domáca návšteva je veľmi rýchla.
Počítačová pomoc doma 250 rubľov.
Naliehavá oprava notebooku - Záchrana pred zaplavením tekutinami a výmena dielov
Výmena matice
Čistenie klávesnice
Výmena batérie
Oprava napájacieho zdroja
Ak sa váš notebook pokazí, naši skúsení technici to rýchlo opravia. Aj keby ste ho omylom zaliali tekutinou a vyhorela vám v ňom batéria a pevný disk, naši majstri rýchlo obnovia váš notebook na pracovnú kapacitu.
Naliehavá oprava notebookov 550 rub.
Odstránenie a liečba počítačových vírusov - odstránenie bannerov
Inštalácia antivírusovej ochrany
Liečba vírusmi
Odstránenie trójskych koní
Nastavenie brány firewall
Žiadny počítač nie je odolný voči útokom škodlivého softvéru. Zákerné vírusy môžu vážne narušiť váš počítač, viesť k strate dát, no naši majstri účinne odstránia vírusy a nainštalujú antivírusovú ochranu.
Odstránenie vírusov 270 rub.
Inštalácia a konfigurácia okien na počítači alebo notebooku
Inštalácia systému Windows XP, Vista, Seven
Nastavenie systému Windows
Inštalácia ovládača
Obnova po zlyhaní systému
Ak si nedokážete nainštalovať operačný systém Windows sami, stačí kontaktovať našich špecialistov a tí vám nainštalujú akúkoľvek licencovanú verziu Windowsu a vykonajú všetky potrebné nastavenia.
Inštalácia systému Windows 260 rub.
Zachránime vaše dáta - záchrana dát
Z pevného disku
Po naformátovaní
Z flash disku a pamäťovej karty
Po odstránení
Bez ohľadu na to, čo spôsobilo stratu údajov a na akom médiu sa tento nepríjemný jav vyskytol, naši kvalifikovaní majstri obnovia všetky vaše údaje, pričom zachovajú dôvernosť súborov vo vašom počítači.
Obnova dát 410 rub.
It-služby pre organizácie a predplatné služby pre organizácie
- Správa počítača
- Oprava periférií
- Informačná bezpečnosť
- Konfigurácia siete
Je ťažké si predstaviť úspešné podnikanie bez dobre organizovaných IT služieb. Veľa totiž závisí od dobre fungujúcich počítačov a dobre organizovaného systému zabezpečenia dát. Kontaktujte nás pre IT-služby - nesklameme vás.
pevný disk (pevný disk, HDD) - pamäť s náhodným prístupom (zariadenie na ukladanie informácií) založená na princípe magnetického záznamu. Je to hlavné pamäťové médium vo väčšine počítačov.
Na rozdiel od " flexibilné» disk ( diskety), informácie v HDD zaznamenané na tvrdých (hliníkových alebo sklenených) platniach potiahnutých vrstvou feromagnetického materiálu, najčastejšie oxidu chromitého – magnetické disky. AT HDD používa sa jedna alebo viac vložiek na jednej osi. Čítacie hlavy v prevádzkovom režime sa nedotýkajú povrchu dosiek kvôli vrstve prichádzajúceho prúdu vzduchu vytvorenej blízko povrchu počas rýchleho otáčania. Vzdialenosť medzi hlavou a diskom je niekoľko nanometrov a absencia mechanického kontaktu zaisťuje dlhú životnosť zariadenia. Pri absencii rotácie diskov sú hlavy umiestnené pri vretene alebo mimo disku v bezpečnej zóne, kde je vylúčený ich abnormálny kontakt s povrchom diskov.
Prvý pevný disk
AT 1957 rok firmou IBM bol vyvinutý úplne prvý pevný disk a bol vyvinutý ešte pred vytvorením osobného počítača. Za neho by musel zaplatiť „upratanú“ sumu, hoci mal len 5 MB. Potom bol vyvinutý pevný disk s kapacitou 10 MBšpeciálne pre osobné počítače IBM PC XT. Winchester mal všetko 30 stopy a ďalšie 30 sektorov v každej skladbe. " Winchesterovci"- takto sa začali nazývať pevné disky, ak sú skrátené, potom" ATintami“ Vyšlo to z analógie s označením karabíny spoločnosti Winchester - "30/30", ktorý bol viacnásobne nabitý.
Pre prehľadnosť sa na to pozrime 3,5 palca SATA disk. Bude to Seagate ST31000333AS.
Zelený textolit s medenými dráhami, napájacími konektormi a SATA nazývaná doska elektroniky alebo riadiaca doska (P doska plošných spojov, PCB). Používa sa na riadenie prevádzky pevného disku. Čierne hliníkové puzdro a jeho obsah sa nazýva HDA ( Zostava hlavy a disku, HDA), odborníci to nazývajú aj „ jar". Telo bez obsahu je tiež tzv HDA (základňa).
Teraz vyberieme dosku plošných spojov a preskúmame súčiastky na nej umiestnené.
Ako prvé vám padne do oka veľký čip umiestnený v strede – mikrokontrolér, čiže procesor (Jednotka mikroradiča, MCU) . Na moderných pevných diskoch sa mikrokontrolér skladá z dvoch častí - vlastne CPU(Centrálna procesorová jednotka, CPU), ktorý vykonáva všetky výpočty, a kanál čítanie/zápis (kanál čítania/zápisu)- špeciálne zariadenie, ktoré počas operácie čítania premieňa analógový signál prichádzajúci z hláv na digitálne údaje a počas operácie zápisu kóduje digitálne údaje na analógový signál. Procesor má porty vstup-výstup (IO porty) na ovládanie zvyšku komponentov umiestnených na doske plošných spojov a prenos dát cez Rozhranie SATA.
Pamäťový čip je obvyklé DDR SDRAM Pamäť. Veľkosť pamäte určuje veľkosť vyrovnávacej pamäte pevného disku. Na tejto doske s plošnými spojmi je nainštalovaná pamäť Samsung DDR objem 32 MB, čo teoreticky dáva disku vyrovnávaciu pamäť 32 MB(a práve tento zväzok je uvedený v technické údaje ach pevný disk), ale to nie je úplne pravda. Faktom je, že pamäť je logicky rozdelená na vyrovnávaciu pamäť Pamäť (vyrovnávacia pamäť) a pamäť firmvéru. Procesor potrebuje určitú pamäť na načítanie modulov firmvéru. Pokiaľ je známe, len Hitachi/IBM uveďte skutočný objem cache v popise technických charakteristík; v porovnaní s inými diskami o objeme cache dá sa len hádať.
Ďalším čipom je riadiaci ovládač motora a hlavnej jednotky alebo „twist“ (ovládač motora hlasovej cievky, ovládač VCM). Tento čip navyše riadi sekundárne napájacie zdroje umiestnené na doske, z ktorých je napájaný procesor resp čip predzosilňovač-prepínač (predzosilňovač, predzosilňovač) nachádza v HDA. Toto je hlavný spotrebiteľ energie na doske plošných spojov. Riadi otáčanie vretena a pohyb hláv. Jadro ovládač VCM môže fungovať aj pri teplote 100 °C.
Časť firmvéru disku je uložená v Flash pamäť. Po pripojení napájania na disk mikrokontrolér načíta obsah flash čipu do pamäte a začne vykonávať kód. Bez správneho načítania kódu sa disk nebude chcieť ani roztočiť. Ak na doske nie je žiadny flash čip, potom je zabudovaný do mikrokontroléra.
Senzor vibrácií (snímač otrasov) reaguje na otrasy nebezpečné pre disk a vysiela o tom signál do ovládača VCM. ovládač VCM okamžite zaparkuje hlavy a dokáže zastaviť otáčanie disku. Teoreticky by tento mechanizmus mal chrániť mechaniku pred dodatočným poškodením, no v praxi to nefunguje, takže disky nepúšťajte na zem. Na niektorých diskoch je snímač vibrácií vysoko citlivý, reaguje aj na najmenšie vibrácie. Údaje prijaté zo snímača umožňujú ovládač VCM správny pohyb hlavy. Na takýchto diskoch sú nainštalované najmenej dva snímače vibrácií.
Na doske je ďalšie ochranné zariadenie - Potlačenie prechodného napätia (TVS). Chráni dosku pred prepätím. S nárazovým prúdom TVS vyhorí, čím vznikne skrat so zemou. Táto doska má dve TVS, pre 5 a 12 voltov.
Zvážte hermetický blok.
Pod doskou sú kontakty motora a hláv. Okrem toho je na tele disku malý, takmer nepostrehnuteľný otvor (dýchacia diera). Slúži na vyrovnávanie tlaku. Mnoho ľudí si myslí, že vo vnútri pevného disku je vákuum. V skutočnosti nie je. Tento otvor umožňuje disku vyrovnávať tlak vo vnútri a mimo kontajnmentu. Na vnútornej strane je diera prekrytý dýchacím filtrom ktorý zachytáva častice prachu a vlhkosti.
Teraz sa pozrime do uzavretej oblasti. Odstráňte kryt disku.
Samotné viečko nie je ničím výnimočné. Je to len kus kovu s gumeným tesnením, aby sa tam nedostal prach.
Zvážte vyplnenie zadržiavacej oblasti.
Vzácne informácie sú uložené na kovových diskoch, tzv palacinky alebo Pplutvy (taniere). Na fotke vidíte vrchnú dosku. Dosky sú vyrobené z lešteného hliníka alebo skla a sú pokryté niekoľkými vrstvami rôzneho zloženia, vrátane feromagnetickej látky, na ktorej sú v skutočnosti uložené dáta. Medzi plackami, ako aj nad ich vrchom, vidíme špeciálne taniere tzv separátory alebo separátory (tlmiče alebo separátory). Sú potrebné na vyrovnanie prúdenia vzduchu a zníženie akustického hluku. Spravidla sú vyrobené z hliníka alebo plastu. Hliníkové separátory sú úspešnejšie pri chladení vzduchu vo vnútri kontajnmentu.
Hlavy na čítanie a zápis (hlavy), namontované na koncoch držiakov magnetickej hlavice, príp HSA (Head Stack Assembly, HSA). parkovacia zóna- toto je oblasť, v ktorej by mali byť hlavy zdravého disku, ak je vreteno zastavené. Pri tomto kotúči je parkovacia zóna umiestnená bližšie k vretene, ako je vidieť na fotografii.
Na niektorých pohonoch sa parkovanie vykonáva na špeciálnych plastových parkovacích plochách umiestnených mimo platní.
HDD je presný polohovací mechanizmus a na správne fungovanie vyžaduje veľmi čistý vzduch. Počas používania sa vo vnútri pevného disku môžu vytvárať mikroskopické čiastočky kovu a mastnoty. Ak chcete okamžite vyčistiť vzduch vo vnútri disku, existuje recirkulačný filter. Ide o high-tech zariadenie, ktoré neustále zbiera a zachytáva najmenšie častice. Filter je umiestnený v dráhe prúdenia vzduchu vytvorenej rotáciou dosiek.
Odstránime vrchný magnet a uvidíme, čo sa pod ním skrýva.
Pevné disky využívajú veľmi silné neodýmové magnety. Tieto magnety sú také silné, že dokážu zdvihnúť váhu 1300 krát väčšie ako ich vlastné. Nevkladajte teda prst medzi magnet a kov alebo iný magnet – úder bude veľmi citlivý. Táto fotografia zobrazuje obmedzenia. BMG. Ich úlohou je obmedziť pohyb hláv a nechať ich na povrchu platní. BMG obmedzovače rôzne modely sú usporiadané inak, ale vždy sú dva, používajú sa na všetkých moderných pevných diskoch. Na našom pohone je druhý obmedzovač umiestnený na spodnom magnete.
Tu vidíme tu cievka (hlasová cievka), ktorý je súčasťou hlavnej jednotky. Vytvára sa cievka a magnety Pohon BMG (motor s hlasovou cievkou, VCM). Pohon a blok magnetických hláv tvoria polohovadlo- zariadenie, ktoré hýbe hlavami. Čierny plastový kus zložitého tvaru je tzv západka (pohonná západka). Ide o obranný mechanizmus, ktorý uvoľňuje BMG potom, čo motor vretena dosiahne určitý počet otáčok. To sa deje v dôsledku tlaku prúdu vzduchu. Západka chráni hlavy pred nežiaducimi pohybmi v parkovacej polohe.
Teraz odstránime blok magnetických hláv.
Presnosť a hladký pohyb BMG podporované presným ložiskom. Najväčší detail BMG, vyrobený z hliníkovej zliatiny, bežne označovaný ako držiak alebo rocker (rameno). Na konci vahadla sú hlavy na pružinovom závese (Heads Gimbal Assembly, HGA). Hlavy a vahadlá zvyčajne dodávajú rôzni výrobcovia. Flexibilný kábel (flexibilný tlačený obvod, FPC) prejde na kontaktnú podložku a spojí sa s riadiacou doskou.
Zvážte komponenty BMG viac.
Cievka pripojená ku káblu.
Ložisko.
Nasledujúca fotografia ukazuje Kontakty BMG.
Tesnenie zabezpečuje tesnosť spojenia. Vzduch sa tak môže dostať do vnútra disku a hlavovej jednotky iba cez otvor na vyrovnávanie tlaku. Kontakty na tomto disku sú potiahnuté tenkou vrstvou zlata na zlepšenie vodivosti.
Ide o klasický rockerský dizajn.
Malé čierne kúsky na koncoch pružinových vešiakov sa nazývajú posúvače. Mnohé zdroje uvádzajú, že posúvače a hlavy sú jedno a to isté. V skutočnosti posúvač pomáha čítať a zapisovať informácie zdvihnutím hlavy nad povrch palaciniek. Na moderných pevných diskoch sa hlavy pohybujú na diaľku 5-10
nanometrov z povrchu palaciniek. Pre porovnanie, ľudský vlas má priemer približne 25 000 nanometrov. Ak sa nejaká častica dostane pod posúvač, môže dôjsť k prehriatiu hlavíc v dôsledku trenia a ich zlyhaniu, preto je čistota vzduchu vo vnútri kontajnmentu taká dôležitá. Samotné prvky na čítanie a písanie sú umiestnené na konci posúvača. Sú také malé, že ich možno vidieť len s dobrým mikroskopom.
Ako vidíte, povrch slideru nie je rovný, má aerodynamické drážky. Pomáhajú stabilizovať výšku letu posúvača. Vytvára sa vzduch pod posúvačom vzduchový vankúš (vzduchový povrch, ABS). Vzduchový vankúš udržuje let posúvača takmer rovnobežne s povrchom palacinky.
Tu je ďalší obrázok posuvníka
Kontakty hlavy sú tu jasne viditeľné.
Toto je ďalšia dôležitá časť. BMG, o ktorej sa ešte nehovorilo. Volá sa p predzosilňovač (predzosilňovač, predzosilňovač). predzosilňovač- ide o čip, ktorý riadi hlavy a zosilňuje signál prichádzajúci do nich alebo z nich.
predzosilňovač nachádza priamo v BMG z veľmi jednoduchého dôvodu – signál vychádzajúci z hláv je veľmi slabý. Na moderných pohonoch má frekvenciu cca 1 GHz. Ak vytiahnete predzosilňovač z oblasti kontajnmentu, takýto slabý signál bude silne zoslabený na ceste k riadiacej doske.
Viac stôp vedie z predzosilňovača do hláv (vpravo) ako do oblasti zadržiavania (vľavo). Faktom je, že pevný disk nemôže súčasne pracovať s viac ako jednou hlavou (dvojica zapisovacích a čítacích prvkov). Pevný disk vysiela signály do predzosilňovača a ten vyberie hlavu, ku ktorej má pevný disk práve prístup. Tento pevný disk má šesť stôp vedúcich ku každej hlave. Prečo toľko? Jedna stopa je brúsená, dve ďalšie sú na čítanie a zápis prvkov. Ďalšie dve dráhy slúžia na ovládanie miniaktorov, špeciálnych piezoelektrických alebo magnetických zariadení schopných pohybovať alebo otáčať posúvačom. To pomáha presnejšiemu nastaveniu polohy hláv nad dráhou. Posledná cesta vedie k ohrievaču. Ohrievač slúži na ovládanie výšky letu hláv. Ohrievač prenáša teplo do závesu spájajúceho posúvač a vahadlo. Záves je vyrobený z dvoch zliatin s rôznymi charakteristikami tepelnej rozťažnosti. Pri zahriatí sa pruženie ohýba smerom k povrchu placky, čím sa znižuje výška letu hlavy. Po ochladení sa suspenzia narovná.
Zdravím všetkých čitateľov blogu. Mnoho ľudí sa zaujíma o otázku - ako funguje pevný disk počítača. Preto som sa rozhodol dnešný článok venovať práve tomuto.
Pevný disk počítača (HDD alebo pevný disk) je potrebný na ukladanie informácií po vypnutí počítača, na rozdiel od pamäte RAM () - ktorá uchováva informácie až do vypnutia napájania (až do vypnutia počítača).
Pevný disk možno právom nazvať skutočným umeleckým dielom, iba inžinierstvom. Áno Áno presne. Je to také komplikované, vo vnútri je všetko usporiadané. V súčasnosti je pevný disk najobľúbenejším zariadením na ukladanie informácií na celom svete, je na rovnakej úrovni ako zariadenia ako: flash pamäť (flash disky), SSD. Mnoho ľudí počulo o zložitosti pevného disku a zaujímalo by ich, koľko informácií je v ňom umiestnených, a preto by chceli vedieť, ako je pevný disk počítača usporiadaný alebo z čoho pozostáva. Dnes bude taká príležitosť).
Pevný disk sa skladá z piatich hlavných častí. A prvý z nich - integrovaný obvod, ktorý synchronizuje prácu disku s počítačom a riadi všetky procesy.
Druhou časťou je elektromotor(vreteno), spôsobí otáčanie disku rýchlosťou približne 7200 ot./min. a integrovaný obvod udržuje otáčky konštantné.
A teraz ten tretí najdôležitejšia časť je rocker, ktorý dokáže zapisovať aj čítať informácie. Koniec vahadla je zvyčajne rozdelený tak, aby ste mohli pracovať s niekoľkými kotúčmi naraz. Hlava vahadla však nikdy neprichádza do kontaktu s kotúčmi. Medzi povrchom disku a hlavou je medzera, veľkosť tejto medzery je asi päťtisíckrát menšia ako hrúbka ľudského vlasu!
Ale ešte sa pozrime, čo sa stane, ak medzera zmizne a hlava vahadla sa dostane do kontaktu s povrchom rotujúceho disku. Zo školy si ešte pamätáme, že F = m * a (podľa mňa druhý Newtonov zákon), z čoho vyplýva, že objekt s malou hmotnosťou a obrovským zrýchlením neskutočne sťaží. Vzhľadom na obrovskú rýchlosť otáčania samotného disku je hmotnosť hlavy vahadla veľmi, veľmi nápadná. Poškodenie disku je v tomto prípade samozrejme nevyhnutné. Mimochodom, toto sa stalo disku, v ktorom táto medzera z nejakého dôvodu zmizla:
Dôležitá je aj úloha trecej sily, t.j. jeho takmer úplná absencia, keď vahadlo začne čítať informácie, pričom preradí až 60-krát za sekundu. Ale počkať, kde je tu motor, ktorý poháňa vahadlo a ešte k tomu v takej rýchlosti? V skutočnosti to nie je vidieť, pretože ide o elektromagnetický systém, ktorý funguje na interakcii 2 prírodných síl: elektriny a magnetizmu. Takáto interakcia umožňuje zrýchlenie vahadla na rýchlosť svetla v doslovnom zmysle slova.
Štvrtá časť- samotný pevný disk, to je miesto, kde sa informácie zapisujú a čítajú, mimochodom, môže ich byť niekoľko.
No a piata, posledná časť dizajnu pevného disku je, samozrejme, puzdro, v ktorom sú nainštalované všetky ostatné komponenty. Použité materiály sú nasledovné: takmer celé telo je vyrobené z plastu, no vrchný kryt je vždy kovový. Zmontované puzdro sa často označuje ako "uzavretá zóna". Existuje názor, že vo vnútri kontajnmentu nie je vzduch, alebo skôr, že je tam vákuum. Tento názor je založený na skutočnosti, že pri tak vysokých rýchlostiach rotácie disku môže aj zrnko prachu, ktoré sa dostane dovnútra, urobiť veľa zlého. A to je takmer pravda, až na to, že tam nie je vákuum – ale je tam vyčistený, vysušený vzduch alebo neutrálny plyn – napríklad dusík. Aj keď možno v starších verziách pevných diskov namiesto čistenia vzduchu bol jednoducho odčerpaný.
Hovorili sme o komponentoch, t.j. z čoho je pevný disk vyrobený. Teraz si povedzme o ukladaní údajov.
Ako a v akej forme sú dáta uložené na pevnom disku počítača
Dáta sú uložené v úzkych stopách na povrchu disku. Počas výroby sa na disk aplikuje viac ako 200 000 takýchto skladieb. Každá z tratí je rozdelená na sektory.
Mapy tratí a sektorov vám umožňujú určiť, kde sa majú písať alebo kde čítať informácie. Všetky informácie o sektoroch a stopách sa opäť nachádzajú v pamäti integrovaného obvodu, ktorý sa na rozdiel od iných komponentov pevného disku nenachádza vo vnútri puzdra, ale zvonku a zvyčajne zospodu.
Samotný povrch disku je hladký a lesklý, ale to je len na prvý pohľad. Pri bližšom skúmaní sa štruktúra povrchu ukazuje ako zložitejšia. Faktom je, že disk je vyrobený z kovovej zliatiny potiahnutej feromagnetickou vrstvou. Táto vrstva robí všetku prácu. Feromagnetická vrstva si pamätá všetky informácie, ako? Veľmi jednoduché. Vahadlo magnetizuje mikroskopickú oblasť na fólii (feromagnetickú vrstvu), pričom nastavuje magnetický moment takejto bunky na jeden zo stavov: 0 alebo 1. Každá takáto nula a jedna sa nazývajú bity. Akékoľvek informácie zaznamenané na pevnom disku sú teda v skutočnosti určitou postupnosťou a určitým počtom núl a jednotiek. Napríklad fotografia dobrá kvalita zaberá asi 29 miliónov týchto buniek a je rozptýlená v 12 rôznych sektoroch. Áno, znie to pôsobivo, ale v skutočnosti - taký obrovský počet bitov zaberá veľmi malú plochu na povrchu disku. Každý štvorcový centimeter povrchu pevného disku obsahuje niekoľko desiatok miliárd bitov.
Ako funguje pevný disk
Práve sme preskúmali zariadenie s pevným diskom, každý jeho komponent samostatne. Teraz navrhujem všetko prepojiť do určitého systému, vďaka čomu bude jasný samotný princíp fungovania pevného disku.
takze ako funguje pevný diskďalej: keď je pevný disk uvedený do prevádzky, znamená to, že buď sa naň zapisuje, alebo sa z neho čítajú informácie, alebo z neho, elektromotor (vreteno) začína naberať hybnosť a keďže sú pevné disky pevné na samotnom vretene, respektíve sa spolu s ním začnú aj otáčať. A kým rýchlosť disku (diskov) nedosiahne úroveň, kedy sa medzi hlavou vahadla a diskom vytvorí vzduchový vankúš, vahadlo sa nachádza v špeciálnej "parkovacej zóne", aby nedošlo k poškodeniu. Takto to vyzerá.
Akonáhle otáčky dosiahnu požadovanú úroveň, servopohon (elektromagnetický motor) uvedie do pohybu vahadlo, ktoré je už umiestnené na mieste, kde chcete písať alebo čítať informácie. To je len uľahčené integrovaným obvodom, ktorý riadi všetky pohyby vahadla.
Je rozšírený názor, akýsi mýtus, že vo chvíľach, keď je disk „nečinný“, t.j. dočasne sa nevykonávajú žiadne operácie čítania/zápisu, pevné disky vo vnútri sa prestanú otáčať. Toto je skutočne mýtus, pretože v skutočnosti sa pevné disky vo vnútri skrinky neustále otáčajú, aj keď je pevný disk v režime šetrenia energie a nič sa naň nezapisuje.
Tu sme s vami preskúmali zariadenie pevného disku počítača vo všetkých detailoch. Samozrejme, v rámci jedného článku nie je možné povedať o všetkom, čo súvisí s pevnými diskami. Napríklad v tomto článku to nebolo povedané - toto je veľká téma, rozhodol som sa o tom napísať samostatný článok.
Našiel som zaujímavé video o tom, ako funguje pevný disk v rôznych režimoch
Ďakujem vám všetkým za pozornosť, ak ste sa ešte neprihlásili na odber aktualizácií tejto stránky - dôrazne vám to odporúčam urobiť, aby ste nezmeškali zaujímavé a užitočné materiály. Uvidíme sa na stránkach blogu!
