Жесткий диск — основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа соосных имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n — число отдельных дисков в группе.

Операция записи. Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения – записи данных. При высоких скоростях вращения дисков (90 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС (электро-движущаяся сила) самоиндукции. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство — контроллер жесткого диска. Функцию контроллеров дисков выполняют  микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

Основные параметры жестких дисков:

Ø   емкость

Ø   производительность

Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией IBM технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта (GMR – Giant Magnetic Resistance). Теоретический предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 20 Гбайт. В настоящее время достигнут технологический уровень 6,4 Гбайт на пластину, но развитие продолжает.

С другой стороны, производительность жестких дисков меньше зависит от технологии их изготовления. Сегодня все жесткие диски имеют очень высокий показатель скорости внутренней передачи данных (до 30-60 Мбайт/с), и потому их производительность в первую очередь зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они связаны с материнской платой.

 

Устройство жесткого диска

Жесткие диски, или, как их еще называют, винчестеры или хард диски предназначены для постоянного хранения используемой при работе с компьютером информации. Это могут быть программы, картинки, фильмы, данные операционной системы, текстовые документы и т.д. Из всех устройств хранения информации, если не считать оперативную память, жесткие диски обеспечивают наиболее быстрый доступ к данным и высокие скорости чтения и записи информации.

Несмотря на огромное разнообразие жестких дисков, все они имеют в основе одно и то же устройство. Внутри корпуса жесткого дика на одной единственной оси установлено несколько магнитных пластин, сделанных из металла и пластика. С обеих сторон пластины покрыты тонким слоем магнитного материала. Магнитные пластины закреплены на оси и вращаются на ней как единое целое. Ось приводится во вращение специальным двигателем, обеспечивающим требуемую частоту вращения, например 5400 об ⁄мин, 7200 об ⁄мин, или же 10000 об ⁄мин. Скорость вращения пластин влияет на время поиска и скорость передачи данных.

Над каждой стороной каждой магнитной пластины находится собственная головка чтения и записи. Все головки соединены воедино и движутся совместно, радиально относительно пластин. Таким образом обеспечивается быстрый доступ к любой точке любой пластины. Жесткие диски отличаются друг от друга следующими характеристиками:

Информация на дисках располагается на концентрических дорожках (Track), которые нумеруются, начиная с внешней, имеющей номер 0. Каждая дорожка разбивается на секторы (Sector), содержащие минимальные блоки информации, которые могут быть записаны на диск или считаны с него. На каждом диске нанесен маркер, относительно которого осуществляется нумерация секторов. Ближайший к маркеру сектор имеет номер 1. Все секторы диска можно также пронумеровать последовательно, начиная с нуля. Такая нумерация называется абсолютной.

В начале каждого сектора располагается заголовок (Prefix portion), по которому определяется начало сектора и его номер. В конце сектора (Suffix portion) содержится контрольная сумма, служащая для проверки целостности данных.Между заголовком и концом находится область данных размером 512 байт.

У каждого диска, размещенного на оси, в качестве рабочих могут использоваться обе поверхности верхняя и нижняя. Совокупность всех дорожек с одинаковым номером на всех дисках, то есть дорожек к которым можно получить доступ без перемещения головок, составляет цилиндр (Cylinder). номер цилиндра и номер дорожки это одно и то же. Доступ к данным внутри одного цилиндра происходит значительно быстрее, чем перемещение головки от одного цилиндра к другому. Количество цилиндров может составлять несколько десятков тысяч. Это зависит от плотности записи на диске. Чем плотнее запись, тем больше цилиндров можно на нем сформировать.

Для каждой рабочей поверхности диска в накопителе существует своя головка (Head), обеспечивающая запись и считывание информации. Головки собраны в блок и нумеруются начиная с 0. Структура секторов на жестком диске создается процедурой низкоуровневого или физического форматирования, при которой размечается каждый трек диска. Низкоуровневое форматирование выполняется производителями жестких дисков.

Вся информация, которую компьютер должен записать на диск, представлена в виде битовой последовательности. Когда диск получает от компьютера последовательность бит, магнитные головки позиционируются и выполняется запись посредством намагничивания определенных участков пластин. Аналогичным образом происходит считывание информации с жесткого диска.

Так как чтения и записи могут в любой момент получить доступ к любому сектору диска, данные могут записываться или считываться в произвольном порядке с большой скоростью. В этом принципиальное отличие дисковых накопителей от накопителей на магнитной ленте, которые позволяют только последовательный доступ к данным.

В процессе длительного использования поверхность пластин дисков может постепенно терять свои магнитные свойства, в результате чего появляются участки, с которых невозможно считать и на которые не возможно записать информацию. Секторы, расположенные на таких участках, называются дефектными (Bad). Специальные утилиты, например Norton Disk Doctor, позволяют обнаружить такие секторы, переместить информацию из них в другое место и пометить такие секторы особым образом, чтобы предотвратить их дальнейшее использование.

С основными сведениями об устройстве жесткого диска мы познакомились и теперь можно перейти к следующей теме: Разделы жесткого диска. В которой вы узнаете как можно создать из одного физического диска несколько разделов которые будут функционировать независимо друг от друга.

 

Разделы жесткого диска

После того как на диске процедурой форматирования созданы секторы, на нем должны быть сформированы разделы. Раздел - это область на жестком диске, которую можно использовать для установки операционной системы или хранения информации. Создание разделов на жестком диске называется разбиением диска и выполняется специальной программой - менеджером диска. Наиболее популярными из них считаются Norton Partition Magic и Acronis Partition Expert. (Лично я предпочитаю пользоваться программой: Symantec Norton PartitionMagic v8.05). В MS DOS и Windows программа для создания разделов называется Fdisk. При установке Windows XP на новый диск создание разделов выполняется программой установки. Более подробная информация о создании разделов программой установки приведена на странице Windows xp данного ресурса. Каждый раздел на диске функционирует независимо от других и может трактоваться как отдельный физический диск. В частности, в каждом разделе может быть установлена своя операционная система.

Разные операционные системы используют разные способы хранения информации - файловые системы. Процесс создания файловой системы на разделе в Windows называется логическим форматированием и выполняется программой форматирования, входящей в операционную систему. В Windows эта программа называется Format. Таким образом, подготовка жесткого диска к работе состоит из двух шагов:

Все операционные системы Windows и другие, так или иначе совместимые с DOS, для индефикации дисков и разделов используют буквы латинского алфавита с двоеточием. Буквы А: и В: обычно зарезервированы для обозначения дисководов гибких дисков. Буквы, начиная с С: назначаются разделам жестких дисков, Распознаваемым данной операционной системой.

Разбиение жесткого диска на разделы позволяет:

На одном компьютере в разных разделах жесткого диска установить и использовать несколько операционных систем, например Windows 2000, Windows XP, и Linux;

Более эффективно использовать пространство жесткого диска;

Намного эффективней обслуживать жесткий диск, в частности контролировать целостность данных, осуществлять дефрагментацию файлов в каждом разделе отдельно, выполнять резервное копирование данных;

И наверное самое главное для чего нужно разбить жесткий диск на разделы это, что бы отделить системные файлы от пользовательских. Что делает хранение персональной информации более безопасным. При этом в случае краха операционной системы, например из-за атаки вирусами, без возможности ее восстановления пользовательские данные хранящиеся на другом разделе жесткого диска не пострадают.

   

 

Внешние жёсткие диски

 

 

   

 

Здесь можно посмотреть видео "Разбор жёсткого диска"