HDD: le principe de fonctionnement et les principales caractéristiques de

Les disques durs, ou, comme on les appelle, les disques durs sont l'un des éléments les plus importants d'un système informatique. A propos de tout le monde le sait. Mais ce n'est pas un utilisateur moderne, même en principe sur la façon dont des conjectures sur le disque dur. Le principe de fonctionnement, en général, pour une compréhension de base assez simple, mais il y a des nuances, ce qui a encore seront abordés.

destination Questions et la classification des disques durs?

Question de destination, bien sûr, rhétorique. Tout le monde, même le plus d'entrée de gamme, a immédiatement répondu que le disque dur (également connu sous le nom d'un disque dur, alias disque dur ou disque dur) a immédiatement répondu qu'il est utilisé pour stocker des informations.

En général, le vrai. Ne pas oublier que sur le disque dur, à l'exception du système d'exploitation et les fichiers utilisateur sont créés par les secteurs de démarrage du système d'exploitation, grâce auquel elle va commencer, ainsi que des marques que le disque peut trouver rapidement les informations souhaitées.

Les modèles actuels sont très variés: ordinaire, le disque dur, disques durs externes, disques SSD à semi-conducteurs à grande vitesse, même si elle est attribuée aux disques durs et ne sont pas acceptés. Il est en outre proposé d'examiner l'appareil et du disque dur principe de fonctionnement, sinon totalement, du moins dans ce qui était suffisant pour la compréhension de la terminologie de base et les processus.

S'il vous plaît noter qu'il ya un classement spécial du disque dur d'aujourd'hui sur certains critères de base, parmi lesquels sont les suivantes:

• Procédé pour mémoriser des informations;
• type de support;
• mode d'organisation l'accès à l'information.

Pourquoi le disque dur est appelé le disque dur?

Aujourd'hui, beaucoup de gens pensent à pourquoi les disques durs sont appelés disques durs appartenant à un petit bras. Il semblerait qu'il y ait des similitudes entre les deux appareils?

Le terme est apparu dès 1973, lorsque le marché est apparu d'abord dans le monde du disque dur, dont la construction se composait de deux compartiments séparés dans un contenant hermétique. La capacité de chaque compartiment était de 30 Mo, ce qui explique pourquoi les ingénieurs ont donné le nom de code pour le disque « 30-30 », qui était pleinement en phase avec la marque populaire au moment où le canon « Winchester, 30-30 ». Cependant, au début des années 90 en Amérique et en Europe est le nom de pratiquement disparu hors d'usage, mais il est toujours très populaire dans l'espace post-soviétique.

Le dispositif et le principe de fonctionnement du disque dur

Mais nous nous éloignons. HDD principe de fonctionnement peut se résumer comme le processus de lecture ou d'écriture. Mais comment cela se produit? Pour comprendre le fonctionnement d'un disque dur magnétique, vous devez d'abord apprendre comment il fonctionne.

Le disque dur lui-même est un ensemble de plaques, dont le nombre peut varier de quatre à neuf reliés entre eux par un arbre (axe), dite broche. Les plaques sont placées les unes au-dessus des autres. Dans la plupart des cas, le matériau pour leur fabrication sont en aluminium, laiton, céramique, verre et similaires. D. Eux-mêmes de la plaque ont un revêtement magnétique spéciale d'un matériau appelé plateau, sur la base de l'oxyde de ferrite gamma, l'oxyde de chrome, de ferrite de baryum et t. D . Chaque épaisseur de plaque d'environ 2 mm.

Pour l'enregistrement et la lecture des informations de correspondance tête radiale (une pour chaque plaque) et les plaques sont utilisées dans les deux surfaces. Au cours de rotation de la broche, dont la vitesse peut être de 3600 à 7200 tr. / Min, et le déplacement des têtes correspond à deux moteurs électriques.

Dans ce cas, le principe de base du disque dur de l'ordinateur est que l'information est enregistrée est nulle part, mais dans un endroit strictement déterminé, appelé les secteurs, qui sont situés sur des pistes concentriques ou pistes. Pour éviter toute confusion, appliquer des règles uniformes. Il y a une vue que les principes des disques durs en termes de structure logique, universelle. Par exemple, la taille d'un secteur, pour la norme unifiée adoptée dans le monde entier, est de 512 octets. les secteurs sont divisés en groupes, qui sont des séquences d'un certain nombre de secteurs sont à leur tour. Et surtout le disque dur du principe de fonctionnement à cet égard est que l'échange d'informations et juste en grappes entières (chaînes de secteurs entiers).

Mais comment est lu l'information? lecteur fonctionne: un disque dur de la manière suivante: à l'aide d'une tête de lecture de support spécial dans une direction radiale (hélicoïdale) se déplace vers la piste souhaitée et à son tour, est positionné au-dessus d'un secteur donné, toutes les têtes peuvent être déplacées en même temps en lisant les mêmes informations non seulement à partir de différentes pistes mais avec des disques (wafers). Toutes les pistes avec les mêmes nombres ordinaux sont appelés cylindres.

Il est possible de sélectionner un autre principe de fonctionnement d'un disque dur: la tête de lecture plus proche de la surface magnétique (mais ne touche pas), plus la densité d'enregistrement.

Comment est l'écriture et la lecture de l'information?

Les disques durs ou disques durs, et ont donc été appelés magnétiques qu'ils utilisent les lois de la physique du magnétisme, formulées par Faraday et Maxwell.

Comme déjà mentionné, les plaques de nemagnitochuvstvitelnogo matériau de revêtement magnétique est appliqué à une épaisseur de quelques micromètres. En fonctionnement, un champ magnétique ayant une structure de domaine que l'on appelle.

Un domaine magnétique est une zone magnétisée strictement délimitée limites ferroalliages. En outre le principe de fonctionnement du disque dur peut se résumer comme suit: en cas d'un champ magnétique externe, le champ d'entraînement approprié commence à être guidé avec précision le long des lignes de champ magnétique et à la fin de l'impact sur les disques apparaissent zone rémanente dans laquelle les informations stockées précédemment contenues dans le champ principal .

Pour la création d'un champ externe est responsable de la tête de lecture d'enregistrement, et la zone de lecture rémanence, étant opposée à la tête crée une force électromotrice ou EMF. Ensuite, tout est simple: changer la FEM correspond à un binaire, et son absence ou la cessation – zéro. Le temps change cellule de bit appelée FEM.

En outre, la surface magnétique des considérations purement informatique peut être associé, comme un type de bits de données de séquence de points. Toutefois, étant donné l'emplacement de ces points est absolument impossible de calculer avec précision, sur le lecteur que vous souhaitez installer une sorte d'étiquette pré-spécifiée qui a permis de définir l'emplacement souhaité. La création de ces étiquettes est appelé formatage (environ disque divisé en pistes et secteurs, regroupés).

La structure logique et principe de fonctionnement du disque dur en termes de mise en forme

En ce qui concerne les organisations de disque dur logiques ici en premier lieu il y a la mise en forme, dans lequel il existe deux types principaux: un faible niveau (physique) et de haut niveau (logique). Sans ces étapes, entraînant un disque dur à un état de fonctionnement ne peut pas parler. Pour plus d'informations sur la façon d'initialiser un nouveau disque dur, il sera discuté séparément.

Le formatage de bas niveau nécessite un effet physique sur la surface du disque dur, dans lequel les secteurs sont situés le long des pistes. Il est intéressant de noter que le principe du disque dur est telle que chaque secteur a créé sa propre adresse unique, qui comprend le nombre très sectoriel, numéro de piste, où il est situé, et le numéro de plaque. Ainsi, l'organisation de l'accès direct à la même mémoire adresse directement à l'adresse indiquée, plutôt que de chercher la bonne information sur la surface, en raison de laquelle la vitesse est obtenue (bien qu'il ne soit pas le plus important). Notez que lorsque le formatage de bas niveau est effacé complètement toutes les informations et la restauration dans la plupart des cas ne peut pas être.

Une autre chose – un format logique (dans les systèmes basés sur Windows est le format rapide ou le format rapide). De plus, ces processus sont applicables à la création de partitions logiques représentant une zone du disque dur principal qui fonctionne sur les mêmes principes.

Le formatage logique affecte principalement la zone du système, qui se compose d'un secteur d'amorçage et d'une table de partition MBR (enregistrement d'amorçage), la table d'allocation de fichiers (FAT, NTFS, et ainsi de suite. D.) Et le répertoire racine (Répertoire racine).

Enregistrement de l'information dans les secteurs de la grappe est faite à travers plusieurs parties, dans lequel, dans une grappe ne peut pas contenir deux objets identiques (fichiers). En fait, la création d'une partition logique, comme le sépare de la partition principale du système, de sorte que les informations stockées sur, s'il y avait des erreurs et des échecs de modification ou la suppression ne sont pas affectées.

Caractéristiques principales HDD

Je pense, en général principe de fonctionnement du disque dur d'un peu compris. Nous passons maintenant aux caractéristiques principales, qui donnent une image complète de toutes les possibilités (ou inconvénients) des disques durs modernes.

Le principe du disque dur et les principales caractéristiques peut être tout à fait différent. Pour comprendre ce qui est en jeu, nous sélectionnons les paramètres les plus élémentaires qui caractérisent tous connus à ce jour les magasins d'information:

• capacité (volume);
• rendement (lecture l'accès aux données de vitesse et l'écriture de l'information);
• interface (méthode de connexion, le type de contrôleur).

La capacité est la quantité totale d'informations qui peuvent être enregistrées et stockées sur le disque dur. de l'industrie de fabrication de disques durs augmente si rapidement aujourd'hui est entré dans l'utilisation des disques durs avec des volumes de l'ordre de 2 To ou plus. Et, comme on le croit ce n'est pas la limite.

Interface – la caractéristique la plus importante. Il détermine de quelle manière l'appareil est connecté à la carte mère, le contrôleur est utilisé comme la lecture et l'écriture est effectuée, et ainsi de suite. D. Les principales interfaces et les plus courantes considérés comme IDE, SATA et SCSI.

Disques avec IDE interface différente à faible coût, cependant, parmi les inconvénients majeurs peuvent distinguer un nombre limité d'appareils connectés simultanément (maximum de quatre) et un faible débit de données (et même avec le soutien accès direct à la mémoire Ultra DMA ou protocoles Ultra ATA (Mode 2 et Mode 4). Bien que l'on croit leur utilisation peut augmenter le niveau de lecture / vitesse d'écriture de 16 Mo / s, mais la vitesse est beaucoup plus faible que dans la réalité en plus., en mode UDMA nécessite l'installation des pilotes spéciaux, qui en théorie, il devrait être fourni avec la carte mère.

Parler de ce que le principe du disque dur et de fonctionnalités, vous ne pouvez pas ignorer l' interface SATA, ce qui est la version successeur de IDE ATA. L'avantage de cette technologie est que la vitesse de lecture / écriture peut être augmentée à 100 Mb / s par l'utilisation de bus à grande vitesse Fireware IEEE-1394.

Enfin, l'interface SCSI par rapport aux deux précédentes est la plus flexible et la plus haute vitesse (vitesse de lecture / écriture jusqu'à 160 Mo / s et au-dessus). Mais il y a ces disques durs est presque deux fois plus cher. Mais le nombre de périphériques de stockage connectés simultanément allant de sept à quinze, la connexion peut être réalisée sans mise hors tension de l'ordinateur, et la longueur du câble peut être de l'ordre de 15-30 mètres. En fait, ce type de disque dur pour la plupart ne concerne pas les ordinateurs des utilisateurs et des serveurs.

Performance qui caractérise la vitesse de transmission et le débit de la capacité d'E / S, le temps de transmission généralement exprimée et la quantité de données transmises en série, et est exprimée en Mo / s.

Quelques options supplémentaires

Parler de ce qui est un principe de travail sur le disque dur et quels paramètres affectent son fonctionnement, ne peut être évitée, et quelques fonctionnalités supplémentaires, qui peuvent avoir une incidence sur les performances ou la vie de l'appareil.

Ici, en premier lieu est la vitesse de rotation, ce qui affecte directement la recherche et le temps d'initialisation (reconnaissance) du secteur désiré. Ce que l'on appelle le temps de recherche latente – intervalle pendant lequel la nécessité pour le secteur se tourne vers la tête de lecture. Aujourd'hui, a adopté plusieurs normes pour la vitesse de broche, exprimée en tours par minute avec le retard de temps en millisecondes:

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

Il est facile de voir que plus la vitesse, moins de temps passé sur le secteur de la recherche, et le plan physique – par la révolution du disque au point de la tête d'installation plaque de positionnement souhaitée.

Un autre paramètre – le taux de transfert interne. Sur les pistes extérieures est minime, mais augmente avec une transition progressive vers la piste intérieure. Ainsi, le même processus Défragmentation représentant le mouvement des données fréquemment utilisées dans la zone la plus rapide du disque – non seulement le transfert de la piste intérieure avec la lecture plus grande vitesse. vitesse externe a une valeur fixe et dépend de l'interface utilisée.

Enfin, l'un des points importants associés à la présence de son propre cache ou d'un tampon du disque dur. En fait, le disque dur fonctionne en termes de principe de l'utilisation de la mémoire tampon quelque chose de similaire à la mémoire opérationnelle ou virtuelle. La plus grande taille du cache (128-256 kb), plus le disque dur.

Les principales exigences pour le disque dur

Exigences de base, qui, dans la plupart des cas sont des disques durs présentés, non pas tant. La principale chose – la longue vie et la fiabilité.

La norme de base pour la plupart des disques durs est considéré comme la vie de l'ordre de 5-7 ans avec la durée de fonctionnement d'au moins de cinq cent mille heures, mais pour les lecteurs haut de gamme, le chiffre n'est pas moins d'un million d'heures.

En ce qui concerne la fiabilité, est responsable de cette fonction de l'auto-test SMART, qui surveille l'état des éléments individuels de l'unité de disque dur, la réalisation d'une surveillance continue. Sur la base des données recueillies peuvent générer même une prévision d'apparition éventuelle de défauts dans l'avenir.

Il va sans dire que l'utilisateur ne doit pas rester à l'écart. Par exemple, lors de l'utilisation du disque dur extrêmement important d'observer la plage de température optimale (0 – 50 ± 10 degrés Celsius) pour éviter les chocs, les impacts et les chutes disque dur, frappé par la poussière ou d'autres petites particules, etc., beaucoup d'ailleurs être .. intéressés de savoir que les mêmes particules de fumée est environ deux fois plus grande que la distance entre la tête de lecture et la surface magnétique du disque dur, et les cheveux humains – 5-10 fois.

Questions initialiser le système en remplaçant le disque dur

Maintenant, quelques mots sur les mesures doivent être prises, si pour une raison quelconque l'utilisateur de changer le disque dur ou installer dpolnitelny.

décrire complètement le processus ne sera pas, et se concentrera uniquement sur la scène principale. D'abord, vous devez connecter le disque dur et regarder dans les paramètres du BIOS, si le nouveau matériel est détecté, dans le disque de la section d'administration pour initialiser et créer l'enregistrement d'amorçage, créez un volume simple, attribuer une ID (lettre) et pour mettre en forme avec un choix de système de fichiers. Seulement après que la nouvelle « vis » est entièrement prêt à fonctionner.

conclusion

C'est tout ce qui vient d'informer les bases du fonctionnement et les performances des disques durs modernes. Le principe de fonctionnement du disque dur externe n'est pas considérée comme importante, car elle ne pratique diffère pas de celui utilisé pour le disque dur fixe. La seule différence est que dans la méthode de connexion de stockage supplémentaire à votre PC ou ordinateur portable. La plus courante est une connexion via l'interface USB qui est directement connecté à la carte mère. En même temps, si vous voulez vous assurer des performances optimales, il est préférable d'utiliser une norme USB 3.0 (port intérieur de couleur bleu), bien sûr, à condition que le disque dur externe lui-même supporte.

Pour le reste, je pense que beaucoup de gens, même un peu, il est devenu clair comment le disque dur de tout type. Peut-être que les informations techniques trop ci-dessus a été donné, plus même de cours de physique de l'école, mais sans que pour comprendre pleinement tous les principes et méthodes de base établies dans les technologies de production et d'application du disque dur ne comprendront pas.