Полное описание жесткого диска. Характеристики жесткого диска

Основным критерием для пользователя является емкость винчестера, т. е. максимальный объем данных, который можно записать на носитель.

Быстродействие Среднее время доступа

Одним из основных показателей быстродействия является среднее время доступа. Это время, которое требуется накопителю для того, чтобы начать обмен данными после получения запроса от контроллера. Любая прикладная программа, которая часто обращается к данным на диске (например, база данных), будет работать гораздо эффективнее, если винчестер имеет малое время доступа.

Среднее время доступа определяется тем, как организовано хранение данных на Диске и насколько быстро перемещаются головки чтения/записи. Среднее время Доступа современных винчестеров составляет около 10 мс.

Среднее время доступа складывается из среднего времени поиска и среднего времени ожидания.

Максимальное время доступа (Maximum Seek Time) измеряется как интервал времени, который Необходим гребенке с головками, чтобы однократно переместиться по всей поверхности диска (с первой дорожки на последнюю).

Среднее время ожидания

После того как контроллер инициирует перемещение головок, они начинают перемещаться к соответствующему цилиндру. В идеальном случае под головкой сразу окажется нужный сектор, в наихудшем случае будет необходимо сделать целый обо рот диска. Время, необходимое для подхода нужного сектора к головке, называете временем ожидания, а усредненное ее значение - - средним временем ожидания (Average Latency Time). Среднее время ожидания современных винчестеров составляет 3 мс и менее. Существует довольно много программ, предназначенных для аттестации жестких дисков (Benchmarks). В отечественной литературе регулярно приводятся методики тестирования накопителей на жестких дисках и результаты тестирования.

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных предлагается в качестве второго параметра для оценки производительности винчестера. Время доступа характеризует только скорость позиционирования головки, а то, как быстро эта информация считывается, зависит я таких характеристик винчестера, как количество байт в секторе, количество секторов на дорожке и, наконец, от скорости вращения дисков.

Зная перечисленные параметры, можно определить максимальную скорость передачи данных (Maximum Data Transfer Rate, MDTR) по следующей формуле:

MDTR = SRTX512XRPM/60 (байт/с),

где SRT - количество секторов на дорожке; RPM - скорость вращения дисков, об./мин.

Кэш-память винчестера

Под термином кэш-память в данном случае подразумевается не буфер оперативной памяти PC, организованный программным путем, а фактически имеющиеся ячейки памяти в контроллере винчестера. Эта кэш-память может существенно влиять на скорость работы винчестера, т. к. она в состоянии хранить прочитанные с упреждением данные, которые с высокой вероятностью понадобятся процессору. Мы уже знаем этот принцип по кэш-памяти, устанавливаемой на материнскую плату.

Вряд ли в настоящее время на рынке есть винчестеры без кэш-памяти. Обычно ее объем составляет от 2 до 8 Мбайт.

Конструкция жесткого диска (Рис.1)

Жесткий диск (винчестер, Накопитель на жестких магнитных дисках)

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) – это устройство с несменным носителем. Его конструктивная схема сходна со схемой НГМД, но реализация отличается, и существенно.

Накопитель на жестких магнитных дисках состоит из четырех главных элементов, каждый из которых вносит свой вклад в его общие характеристики:

· носителя (пакета дисковых пластин, вращающихся на одной оси),

· головок чтения-записи,

· позиционера (устройства, «наводящего» головки на нужную дорожку)

· контроллера, обеспечивающего согласованное управление всеми элементами диска и передачу данных между ним и компьютером.

Данные хранятся на пластинах в виде концентрических дорожек, каждая из которых делится на секторы, содержащие данные (в подавляющем большинстве случаев размер сектора составляет 512 байт) и коды коррекции ошибок. Процесс такой разметки диска на сектора, состоящий в записи на его поверхность секторных меток и идентификационных номеров и называется физическим или низкоуровневым форматированием. Количество секторов на дорожке в современных дисках варьируется в зависимости от длины дорожки, т. е. на внешних дорожках секторов больше, а на внутренних меньше (так называемый метод зонно_битовой записи - zoned bit recording). Совокупность дорожек, находящихся под головками в определенном их положении на всех пластинах диска, называется цилиндром .

Пластины представляют собой диски из алюминиевого сплава или стеклообразного материала (стеклянные пластины получили в последнее время более широкое распространение), поверхность которых покрыта несколькими слоями магнитных и немагнитных материалов, защищенных сверху тонким слоем алмазоподобного графита. Размеры и ориентация частиц магнитного слоя определяют вместе с размерами зазора магнитной головки возможную плотность записи. Заметим, что поверхностная плотность записи имеет две составляющие - продольную (определяется размерами магнитных доменов, представляющих каждый бит одной дорожки) и поперечную (определяется расстоянием между соседними дорожками). Одно из последних достижений в увеличении плотности записи за счет уменьшения размеров магнитных частиц - разработанное IBM покрытие с антиферромагнитной связью (AFC, AntiFerromagnetically Coupled). Такое покрытие, неофициально называемое «пыльцой эльфов», состоит из двух магнитных слоев, «проложенных» тончайшим (его толщина составляет всего три атомных диаметра!) слоем парамагнитного металла рутения. В этом «сэндвиче» вместо одиночных магнитных доменов образуются магнитные пары с противоположно направленными векторами намагниченности, обеспечивающие повышенную стойкость к размагничиванию. Пластины укреплены на шпинделе двигателя, который вращает их с весьма высокими угловыми скоростями (до 15 тыс. об./мин).

Головка записи-чтения - ключевой элемент НЖМД. Ее чувствительность и величина магнитного зазора в большой степени определяют плотность записи накопителя. Головка «летит» над поверхностью вращающейся пластины на расстояниях порядка 10-15 нм. Расстояние от головки до магнитного слоя при этом заметно больше - до 30 нм. Защитный слой из алмазоподобного графита, наносимый на головку и пластины, обладает чрезвычайно высокими прочностью и гладкостью, так что «падение» головки на поверхность пластины в случае, например, непредвиденной остановки двигателя не приводит в современных накопителях к выходу их из строя, как это было в НЖМД первых поколений.

Позиционер (actuator) - «средство доставки» головок к нужному цилиндру диска. Понятно, что от скорости и точности его работы зависит как время доступа к данным, так и допустимое расстояние между дорожками, т. е. в конечном счете плотность записи. Кроме основных своих функций, позиционер в современных дисках служит еще и средством обеспечения надежности. Он должен вывести головки из зоны возможного соприкосновения с носителем в случае остановки основного двигателя, пропадания питания и других непредвиденных ситуаций.

Контроллер управляет всеми электронными и электромеханическими компонентами накопителя и содержит все необходимые для чтения и записи данных аналоговые и цифровые схемы. Он строится, как правило, на базе специализированного процессора, оснащенного буферной памятью для промежуточного хранения данных записи-чтения и ПЗУ или ППЗУ со встроенным программным обеспечением. Контроллер вместе с позиционером обеспечивают безопасность диска в случае пропадания питания или остановки двигателя, выводя головки из зоны возможного соприкосновения. Кроме того, контроллер обеспечивает перевод диска в режим экономии энергии при отсутствии обращений к нему в течение некоторого времени.

Современная классификация жестких дисков

Жесткие диски делятся на классы по нескольким признакам. Во-первых, по типу интерфейса - SCSI, ATA и Serial AT. SCSI-интерфейс предназначен для организации сложных многокомпонентных дисковых подсистем; он позволяет подключить на один канал до 32 устройств, технически сложнее, дороже в реализации и «интеллектуальнее», чем ATA. Интерфейс ATA предназначен для организации простых дисковых подсистем (до двух устройств на канал), значительно проще и дешевле в реализации и менее «интеллектуален». На сегодня SCSI-диски применяются в серверах и мощных рабочих станциях, ATA-диски - в обычных настольных ПК, переносных компьютерах и в последнее время в цифровой бытовой электронике (например, в цифровых видеомагнитофонах или CD/MP3_проигрывателях). Интерфейс Serial AT является дальнейшим развитием ATA-интерфейса и предназначен для того же сектора применения. Основным отличием от ATA-интерфейса является переход на последовательную передачу данных (ATA-интерфейс ─ параллельный) и поддержка горячего подключения/отключения устройств, т.е. без обесточивания системы. Также увеличена скорость передачи данных, до 150 Мбайт/с и выше у Serial AT, против 133 Мбайт/с у ATA.

Во-вторых, по типоразмеру накопителей - 3,5_ или 2,5_дюйм. 3,5_дюймовые SCSI_накопители и ATA-диски применяются в настольных ПК и других стационарных устройствах, 2,5_дюйм - в ноутбуках и прочих переносных системах.

В-третьих, по скорости вращения шпинделя. Быстрее всех вращаются SCSI-диски - 15 тыс., 10 тыс. и 7200 об./мин, за ними следуют 3,5-дюйм ATA-диски - 10 тыс., 7200 и 5400 об./мин, и, наконец, 2,5-дюйм ATA-диски - 7200, 5400 и 4200 об./мин.

§ Емкость жесткого диска. (Гбайт.)

§ Интерфейс.

§ Скорость вращения пластин. (об/мин)

§ Объём буфера. (Мбайт)

§ Плотность записи. (Гбайт/Пластина)

§ Среднее/Максимальное время поиска. (мс)

§ Время смены дорожки, чтение/запись. (мс)

§ Внутренняя скорость передачи данных. (Мбайт/с)

§ Потребляемая мощность. (Вт)

§ Типичный уровень шума.

§ Ударостойкость в рабочем и нерабочем состоянии.

Форм-фактор - определяет ширину жесткого диска в дюймах. Накопители имеют стандартизированные размеры 0.85, 1, 1.3, 1.8, 2.5, 3.5 дюймов. Стандартным для настольных компьютеров является 3.5 дюйма и 2.5 для ноутбуков.

Интерфейс - обеспечивает взаимодействие жесткого диска с материнской платой компьютера. В дисках предназначенных для установки внутри персональных компьютеров используется интерфейс SATA разных версий. Основное различие в скорости передачи данных: Revision 1.0 до 1,5 Гбит/с, Revision 2.0 до 3 Гбит/с (SATA/300), Revision 3.0 до 6 Гбит/с (SATA/600). Винчестеры с интерфейсом PATA (IDE) почти вышли из употребления и используются только со старым оборудованием.

Емкость - максимальное количество информации, которое может хранить жесткий диск, измеряется в гигабайтах. Поскольку производители приравнивают один килобайт к тысяче байт (на самом деле 1 Кбайт = 1 024 байт), то жесткий диск маркированный как 500 ГБ имеет реальную емкость 465.7 ГБ.

Скорость вращения шпинделя - количество оборот шпинделя в минуту. Имеет стандартные скорости, в настольных компьютерах обычно 5 400 или 7 200 об/мин, а в ноутбуках 4 500 или 5 400 об/мин. В жестких дисках для серверов скорость вращения обычно составляет 10 000 или 15 000 об/мин. Чем больше скорость вращения, тем меньше время доступа к информации.

В одном компьютере может быть установлено несколько винчестеров. Общее количество ограничено наличием места в компьютерном корпусе и количеством коннекторов для подключения на материнской плате.

23. (!)Оптические дисковые накопители.

Принцип работы всех существующих ныне оптических дисководов основан на использовании луча лазера для записи и чтения информации в цифровом виде. В процессе записи модулированный цифровым сигналом лазерный луч оставляет на активном слое оптического носителя след, который затем можно прочитать, направив на него луч меньшей интенсивности и проанализировав изменение характеристик отраженного луча.

24. (!)Оптические дисковые накопители с однократной записью.

Накопители CD-R позволяют однократно записывать информацию на диски с форм-фактором 4,72 и 3,5 дюйма. Для записи используются специальные заготовки дисков, иногда называемые мишенями (target). На поверхность заготовок нанесено три слоя покрытия: непосредственно на основу диска из поликарбоната нанесен активный (регистрирующий) слой из пластика (с одним из четырех типов красителей: металлоазот - Metal AZO 1 - торговая марка Verbatim, цианин (cyanine), фталоцианин (phtalocyanine) или наиболее перспективный формазан - смесь цианина и фталоцианина); активный слой покрыт тончайшей отражающей пленкой из золота (использовалась в первых моделях, а сейчас в особо надежных моделях) или серебра (дешевле и обладает лучшим светоотражением); сверху все полито слоем защитного лака. Заготовки также имеют нанесенную спиральную дорожку, на которой позиционируется записывающая головка.

При записи лазерный луч непосредственно в дисководе компьютера прожигает необратимые микроскопические углубления - питы (pits) - в активном слое. Ввиду разницы отражения от ямок и от не выжженных участков поверхности при считывании происходит модуляция интенсивности отраженного луча, воспринимаемого головкой чтения. Запись в современных CD-R может выполняться на скорости до 12х. Чтение производится лазерным лучом так же, как и у CD-ROM. Дисководы CD-R совместимы с обычными CD-ROM, естественно, при совпадении формата диска.

25. (!)Оптические дисковые накопители с многократной записью.

Накопители CD-RW позволяют многократно записывать информацию на диски с отражающей поверхностью, под которую нанесен слой типа Ag-In-Sb-Te (содержащий серебро, индий, сурьму, теллур) с изменяемой фазой состояния. Фаза этого пластика, кристаллическая или аморфная, изменяется в зависимости от скорости остывания после разогрева поверхности лазерным лучом в процессе записи, выполняемой непосредственно в дисководе ПК. При медленном остывании пластик переходит в кристаллическое состояние и информация стирается (записывается «О»); при быстром остывании (если разогрета только микроскопическая точка) элементик пластика переходит в аморфное состояние (записывается «1»). Ввиду разницы коэффициентов отражения от кристаллических и аморфных микроскопических точек активного слоя при считывании происходит модуляция интенсивности отраженного луча, воспринимаемого головкой чтения.

Лучшие образцы дисков CD-RW выдерживают несколько сотен циклов перезаписи. Коэффициент кратности скорости при записи информации у современных моделей не превосходит 10х. Читать CD-RW могут только высокочувствительные дисководы (чтение записи выполняется лазерным лучом), поскольку отраженный луч у них значительно слабее (отражающая способность их активного слоя составляет 25-30% от уровня обычного CD), нежели у CD-ROM и CD-R. Перезаписываемые диски целесообразно использовать для хранения больших объемов обновляющихся данных (например, для создания резервных копий важной информации) и для обмена данными с другими ПК.

Магнитооптические диски.

Запись на магнитооптические диски (МО-диски) выполняется при взаимодействии лазера и магнитной головки. Луч лазера разогревает до точки Кюри (температуры потери материалом магнитных свойств) микроскопическую область записывающего слоя, которая при выходе из зоны действия лазера остывает, фиксируя магнитное поле, наведенное магнитной головкой. В результате данные, записанные на диск, не боятся сильных магнитных полей и колебаний температуры. Все функциональные свойства дисков сохраняются в диапазоне температур от -20 до +50 градусов Цельсия. МО-диски уступают обычным жестким магнитным дискам лишь по времени доступа к данным. Предельное достигнутое МО-дисками время доступа составляет 19 мс. Магнитооптический принцип записи требует предварительного стирания данных перед записью, и соответственно, дополнительного оборота МО-диска. Однако завершенные недавно исследования в SONY и IBM показали, что это ограничение можно устранить, а плотность записи на МО-дисках можно увеличить в несколько раз. Во всех других отношениях МО-диски превосходят жесткие магнитные диски. В магнитооптическом дисководе используются сменные диски, что обеспечивает практически неограниченную емкость. Стоимость хранения единицы данных на МО-дисках в несколько раз меньше стоимости хранения того же объема данных на жестких магнитных дисках. Сегодня на рынке МО-дисков предлагается более 150 моделей различных фирм. Одно из лидирующих положений на этом рынке занимает компания Pinnacle Micro Inc. Для примера, ее дисковод Sierra 1.3 Гбайт обеспечивает среднее время доступа 19 мс и среднее время наработки на отказ 80000 часов. Для серверов локальных сетей и рабочих станций компания Pinnacle Micro предлагает целый спектр многодисковых систем емкостью 20, 40, 120, 186 Гбайт и даже 4 Тбайт. Для систем высокой готовности Pinnacle Micro выпускает дисковый массив Array Optical Disk System, который обеспечивает эффективное время доступа к данным не более 11 мс при скорости передачи данных до 10 Мбайт/с.

Магнитооптические накопители информации (МО) относятся к внешним ЗУ и предназначены для долговременного хранения относительно больших объемов информации (до нескольких гигабайт). МО относятся к ЗУ с прямым (произвольным) доступом к данным, хранящимся на магнитооптическом диске. Магнитооптические накопители информации подразделяются на внутренние, устанавливаемые в системный блок компьютера, и внешние (переносные) по отношению к системному блоку. Преимущество внешних накопителей состоит в том, что нагревание дисковода накопителя во время работы не повышает температуру внутри корпуса системного блока компьютера. Подключаются накопители информации на магнитооптических дисках к системной шине компьютера через соответствующий интерфейс.

Конструктивно МО состоит из дисковода и магнитооптического носителя информации (магнитооптического диска). Поверхность магнитооптического диска покрыта пленкой специального магнитного материала (магнитооптический слой создается на основе порошка из сплава кобальта, железа и тербия и обладает ярко выраженными ферромагнитными свойствами). Данный материал не может изменить ориентацию намагниченности при обычной температуре приложенным к нему переменным магнитным полем. В магнитооптическом диске при записи и считывании информации этот магнитный слой реагирует как на магнитное, так и на температурное воздействие.

В дисководах МО при записи и считывании информации используется магнитооптический способ, который предполагает использование в дисководе накопителя оптического генератора (лазера) и магнитных головок. При записи лазерный луч нагревает часть поверхности пленки вращающегося диска, куда должна производиться двоичная запись, до определенной температуры, которая в физике называется «точкой Кюри» (Curipoint). В этой температурной точке (у большинства применяемых материалов она составляет около 200 °C) резко падает магнитная проницаемость материала, и изменение магнитного состояния его частиц может быть произведено относительно небольшим по мощности магнитным полем.

В качестве носителей информации в МО используются магнитооптические диски. Магнитооптический диск состоит из нескольких слоев различных материалов. Основными из них являются магнитооптический слой, состоящий из материала с вышеописанными свойствами, и отражающий слой, который повышает отражательную способность диска. На рис. приведено сечение одностороннего магнитооптического диска.

Структура магнитооптического диска является многослойной. Слои размещаются на основании (подложке). В качестве материала подложки используется прозрачный поликарбонат. Подложка является основой диска и сверху покрывается прозрачным защитным слоем, оберегающим диск от механических повреждений. Толщина подложки составляет 1,2 мм. Магнитный слой создается на основе порошка из сплава кобальта, железа и тербия. С двух сторон он окружен диэлектрическими слоями, которые выполняются из прозрачного полимера и защищают диск от перегрева, а также увеличивают эффект поляризации при считывании. Далее следуют отражающий слой (создается путем нанесения материала из алюминия или золота) и защитный слой.

Жесткий диск, винчестер или просто винт, хард-диск, hdd (Hard Disk Drive)- это устройство для хранения данных имеет несколько названий, является основным накопителем для хранения информации во всех современных компьютерах, ноутбуках и серверах. Именно на этом устройстве записаны все ваши фотографии, видеозаписи, музыка, фильмы, на него же записана операционная система самого компьютера. Сейчас получают все большее распространение диски SSD и гибридные диски SSHD, о них и их плюсах и минусах мы расскажем в отдельной статье.

Какие же бывают диски?

В магазине сегодня можно встретить разные по своим параметрам жесткие диски, чем они отличаются? Попробуем с вами разобраться в основных отличиях и выделить несколько характеристик накопителей.

Форм-фактор (размер)

Параметр показывает ширину винчестера в дюймах. Основная ширина 3,5 дюйма и 2,5 дюйма, используются в современных компьютерах и ноутбуках, а так же во внешних переносных и стационарных дисках и сетевых хранилищах.

Для стационарного домашнего компьютера стандартный размер 3,5 дюйма, в современных корпусах встречаются отсеки для дисков 2,5 дюйма, они во основном предназначены для установки SSD диска, ставить в компьютер вместо диска 3,5 дюйма, диски 2,5 дюйма особо смысла нет, только в очень компактные корпуса, например micro-ATX.

В ноутбуках наоборот экономия пространства очень актуальна и для них используется форм-фактов 2,5 дюйма. Существуют диски меньшего размера - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 0.8 дюйма, но в современных устройствах вы их уже не встретите.

Емкость (Почему объем диска меньше заявленного?)

Параметр, от которого напрямую зависит, сколько информации мы сможем записать и хранить на нашем компьютере или ноутбуке. Производители указывают емкость из расчета 1 килобайт = 1000 байт, а компьютеры считают по другому 1 Кбайт = 1024 байт, отсюда возникает путаница у пользователей, столкнувшихся с этим в первый раз и чем больше объем, тем больше разница получается в конечном объеме. Сейчас объем дисков измеряется терабайтами, что более чем достаточно для хранения коллекции не только фото, но и музыки с фильмами.

Интерфейс

Диски с разъемом SATA вы сегодня встретите во всех современных устройствах. Различаться могут только в скорости передачи данных.

SATA разъем жесткого диска

ATA он же PATA (IDE)

Диски с этим интерфейсом более не производятся и не устанавливаются в современных устройствах, однако вы их сможете встретить в старых компьютерах. Изначально интерфейс назывался ATA, но после появления более современного и скоростного SATA в 2003 году, его переименовали в PATA.

PATA (ATA) он же IDE

Название IDE придумала компания WD (Western Digital) в 1986 году в маркетинговых соображениях, когда разработала первую версию этого стандарта подключения.

SCSI и SAS

Диски с интерфейсом SAS используются в серверном оборудовании. Пришли на смену интерфейсу SCSI. Обычному пользователю следует знать, только то, что они предназначены для совсем других задач и не используются в домашних ПК.

SCSI

Скорость вращения шпинделя

Количество оборотов шпинделя (ось на которой крутиться пластина или несколько пластин внутри диска). Имеется несколько стандартов, в домашних компьютерах и ноутбуках используются диски со скоростью вращения 5400, 7200 и 10000 оборотов в минуту, на серверном оборудовании бывают скорости вращения и 15000 оборотов в минуту. Параметр влияет на время доступа к информации.

Есть еще несколько параметров, таких как уровень шума, время наработки на отказ и т.д. в современных накопителях эти параметры соответствуют стандартным критериям и не отличаются в разы, на них мы будем обращать внимание, когда будем производить сравнение и выбор жестких дисков.

Внешние диски (переносные или стационарные)

Это уже знакомые нам диски, заключенные во внешний пластиковый или металлический бокс, в котором установлена плата управления или даже целый мини-пк на плате. На выходе у таких дисков имеются различные выходы, основные разъемы это mini-USB, micro-USB, micro-USB 3.0, fireware и другие, переносные модели питаются от разъема USB. Стационарные имеют отдельный кабель питания. Современные модели внешних дисков умеют работать по беспроводной сети wi-fi. Сейчас в продаже можно найти сетевые хранилища с несколькими дисками в одном корпусе, которые можно соединить в RAID массивы. Отдельно про все эти устройства мы расскажем в будущих статьях.

Основные характеристики жестких дисков.

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Основные характеристики жестких дисков.
Рубрика (тематическая категория)	Компьютеры

Конструкция жесткого диска (Рис.1)

Жесткий диск (винчестер, Накопитель на жестких магнитных дисках)

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) - ϶ᴛᴏ устройство с несменным носителем. Его конструктивная схема сходна со схемой НГМД, но реализация отличается, и существенно.

·

носителя (пакета дисковых пластин, вращающихся на одной оси),

· головок чтения-записи,

· позиционера (устройства, ʼʼнаводящегоʼʼ головки на нужную дорожку)

Данные хранятся на пластинах в виде концентрических дорожек, каждая из которых делится на секторы, содержащие данные (в подавляющем большинстве случаев размер сектора составляет 512 байт) и коды коррекции ошибок. Процесс такой разметки диска на сектора, состоящий в записи на его поверхность секторных меток и идентификационных номеров и принято называть физическим или низкоуровневым форматированием. Количество секторов на дорожке в современных дисках варьируется исходя из длины дорожки, т. е. на внешних дорожках секторов больше, а на внутренних меньше (так называемый метод зонно_битовой записи - zoned bit recording). Совокупность дорожек, находящихся под головками в определенном их положении на всех пластинах диска, принято называть цилиндром .

Пластины представляют из себядиски из алюминиевого сплава или стеклообразного материала (стеклянные пластины получили в последнее время более широкое распространение), поверхность которых покрыта несколькими слоями магнитных и немагнитных материалов, защищенных сверху тонким слоем алмазоподобного графита. Размеры и ориентация частиц магнитного слоя определяют вместе с размерами зазора магнитной головки возможную плотность записи. Заметим, что поверхностная плотность записи имеет две составляющие - продольную (определяется размерами магнитных доменов, представляющих каждый бит одной дорожки) и поперечную (определяется расстоянием между соседними дорожками). Одно из последних достижений в увеличении плотности записи за счёт уменьшения размеров магнитных частиц - разработанное IBM покрытие с антиферромагнитной связью (AFC, AntiFerromagnetically Coupled). Такое покрытие, неофициально называемое ʼʼпыльцой эльфовʼʼ, состоит из двух магнитных слоев, ʼʼпроложенныхʼʼ тончайшим (его толщина составляет всего три атомных диаметра!) слоем парамагнитного металла рутения. В этом ʼʼсэндвичеʼʼ вместо одиночных магнитных доменов образуются магнитные пары с противоположно направленными векторами намагниченности, обеспечивающие повышенную стойкость к размагничиванию. Пластины укреплены на шпинделе двигателя, который вращает их с весьма высокими угловыми скоростями (до 15 тыс. об./мин).

Головка записи-чтения - ключевой элемент НЖМД. Ее чувствительность и величина магнитного зазора в большой степени определяют плотность записи накопителя. Головка ʼʼлетитʼʼ над поверхностью вращающейся пластины на расстояниях порядка 10-15 нм. Расстояние от головки до магнитного слоя при этом заметно больше - до 30 нм. Защитный слой из алмазоподобного графита͵ наносимый на головку и пластины, обладает чрезвычайно высокими прочностью и гладкостью, так что ʼʼпадениеʼʼ головки на поверхность пластины в случае, к примеру, непредвиденной остановки двигателя не приводит в современных накопителях к выходу их из строя, как это было в НЖМД первых поколений.

Позиционер (actuator) - ʼʼсредство доставкиʼʼ головок к нужному цилиндру диска. Понятно, что от скорости и точности его работы зависит как время доступа к данным, так и допустимое расстояние между дорожками, т. е. в конечном счете плотность записи. Кроме базовых своих функций, позиционер в современных дисках служит еще и средством обеспечения надежности. Он должен вывести головки из зоны возможного соприкосновения с носителем в случае остановки основного двигателя, пропадания питания и других непредвиденных ситуаций.

Контроллер управляет всеми электронными и электромеханическими компонентами накопителя и содержит все необходимые для чтения и записи данных аналоговые и цифровые схемы. Он строится, как правило, на базе специализированного процессора, оснащенного буферной памятью для промежуточного хранения данных записи-чтения и ПЗУ или ППЗУ со встроенным программным обеспечением. Контроллер вместе с позиционером обеспечивают безопасность диска в случае пропадания питания или остановки двигателя, выводя головки из зоны возможного соприкосновения. Вместе с тем, контроллер обеспечивает перевод диска в режим экономии энергии при отсутствии обращений к нему в течение некоторого времени.

Современная классификация жестких дисков

Жесткие диски делятся на классы по нескольким признакам. В первую очередь, по типу интерфейса - SCSI, ATA и Serial AT. SCSI-интерфейс предназначен для организации сложных многокомпонентных дисковых подсистем; он позволяет подключить на один канал до 32 устройств, технически сложнее, дороже в реализации и ʼʼинтеллектуальнееʼʼ, чем ATA. Интерфейс ATA предназначен для организации простых дисковых подсистем (до двух устройств на канал), значительно проще и дешевле в реализации и менее ʼʼинтеллектуаленʼʼ. На сегодня SCSI-диски применяются в серверах и мощных рабочих станциях, ATA-диски - в обычных настольных ПК, переносных компьютерах и в последнее время в цифровой бытовой электронике (к примеру, в цифровых видеомагнитофонах или CD/MP3_проигрывателях). Интерфейс Serial AT является дальнейшим развитием ATA-интерфейса и предназначен для того же сектора применения. Основным отличием от ATA-интерфейса является переход на последовательную передачу данных (ATA-интерфейс ─ параллельный) и поддержка горячего подключения/отключения устройств, ᴛ.ᴇ. без обесточивания системы. Также увеличена скорость передачи данных, до 150 Мбайт/с и выше у Serial AT, против 133 Мбайт/с у ATA.

§ Емкость жесткого диска. (Гбайт.)

§ Интерфейс.

§ Скорость вращения пластин. (об/мин)

§ Объём буфера. (Мбайт)

§ Плотность записи. (Гбайт/Пластина)

§ Среднее/Максимальное время поиска. (мс)

§ Время смены дорожки, чтение/запись. (мс)

§ Внутренняя скорость передачи данных. (Мбайт/с)

§ Потребляемая мощность. (Вт)

§ Типичный уровень шума.

§ Ударостойкость в рабочем и нерабочем состоянии.

Основные характеристики жестких дисков. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Основные характеристики жестких дисков." 2014, 2015.