Принцип работы жесткого диска

В целом жесткий диск состоит из следующих основных компонентов:

Если снять верхнюю крышку жесткого диска, вы увидите лишь плату электроники и еще одну крышку, под которой находится герметическая зона. Именно в этой гермозоне и расположены основные элементы HDD. Несмотря на распространенное мнение, что гермозона жесткого диска содержит вакуум, это вовсе не так – внутри гермозона заполнена очищенным от пыли сухим воздухом, а в крышке обычно имеется небольшое отверстие с очищающим фильтром, предназначенное для выравнивания давления воздуха внутри гермозоны.

В целом жесткий диск состоит из следующих основных компонентов:

Плата электроники — представляет собой интегральную схему, которая осуществляет управление работой жесткого диска и обрабатывает сигналы, полученные со считывающих головок, преобразовывая их в понятные компьютеру сигналы ATA-стандарта. Плата контроллера имеет свой собственный процессор, устройства ПЗУ и ОЗУ, а также микросхему управления двигателем диска.

В: Метод параллельной записи
О: На данный момент это самая распространенная технология записи информации на НЖМД . Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки (MR головки). В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

По материалам с сайта wikipedia.org.

В: Метод параллельной записи
О: На данный момент это самая распространенная технология записи информации на НЖМД . Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи оценивается 150 Гбит/дюйм 2 (23 Гбит/см 2 ). В ближайшем будущем ожидается постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

По материалам с сайта wikipedia.org.

В: Метод перпендикулярной записи
О: Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 100—150 Гбит/дюйм 2 (15-23 Гбит/см 2 ), в дальнейшем планируется довести плотность до 400—500 Гбит/дюйм 2 (60—75 Гбит/см 2 ).

Жесткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

По материалам с сайта wikipedia.org.

Как только обороты достигают нужного уровня, сервопривод (электромагнитный двигатель) приводит в движение коромысло, которое уже позиционируется в то место, куда нужно записать или откуда считать информацию. Этому как раз способствует интегральная микросхема, которая управляет всеми движениями коромысла.

Как и в каком виде хранятся данные на жестком диске компьютера

Данные хранятся в узких дорожках на поверхности диска. При производстве, на диск наносится более 200 тысяч таких дорожек. Каждая из дорожек разделена на секторы.

Карты дорожек и секторов позволяют определить, куда записать или где считать информацию. Опять же вся информация о секторах и дорожках находится в памяти интегральной микросхемы, которая, в отличие от других компонентов жесткого диска, размещена не внутри корпуса, а снаружи и обычно снизу.

Дорожка – концентрическая окружность на магнитном диске, которая является основой для записи информации.

Магнитные диски компьютера служат для длительного хранения информации (она не стирается при выключении ЭВМ). При этом в процессе работы данные могут удаляться, а другие записываться.

Выделяют жесткие и гибкие магнитные диски. Однако гибкие диски в настоящее время используются уже очень редко. Гибкие диски были особенно популярны в 80-90-х годах прошлого столетия.

Гибкие диски (дискеты), называемые иногда флоппи-дисками (Floppy Disk), представляют собой магнитные диски, заключенные в квадратные пластиковые кассеты размером 5,25 дюйма (133 мм) или 3,5 дюйма (89 мм). Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.

Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке.

Дискеты размером 3,5 дюйма имеют емкость 1,44 Мбайт. Данный вид дискет наиболее распространен в настоящее время.

В отличие от гибких дисков жесткий диск позволяет хранить большие объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров может составлять терабайты.

Первый жесткий диск был создан фирмой IBM в 1973 году. Он позволял хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров, разбитых на 30 секторов, то он обозначался как 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил прозвище «винчестер».

При работе с магнитными дисками используются следующие понятия.

Дорожка – концентрическая окружность на магнитном диске, которая является основой для записи информации.

Цилиндр – это совокупность магнитных дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков винчестера.

Сектор – участок магнитной дорожки, который является одной из основных единиц записи информации. Каждый сектор имеет свой собственный номер.

Кластер — минимальный элемент магнитного диска, которым оперирует операционная система при работе с дисками. Каждый кластер состоит из нескольких секторов.

Количество дисков может быть различным — от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Накопитель на жестком диске (HDD) относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. Он относится к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты.

Количество дисков может быть различным — от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

В: Метод перпендикулярной записи
О: Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 100—150 Гбит/дюйм 2 (15-23 Гбит/см 2 ), в дальнейшем планируется довести плотность до 400—500 Гбит/дюйм 2 (60—75 Гбит/см 2 ).

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки (MR головки). В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

По материалам с сайта wikipedia.org.

В: Метод параллельной записи
О: На данный момент это самая распространенная технология записи информации на НЖМД . Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи оценивается 150 Гбит/дюйм 2 (23 Гбит/см 2 ). В ближайшем будущем ожидается постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

По материалам с сайта wikipedia.org.

В: Метод перпендикулярной записи
О: Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 100—150 Гбит/дюйм 2 (15-23 Гбит/см 2 ), в дальнейшем планируется довести плотность до 400—500 Гбит/дюйм 2 (60—75 Гбит/см 2 ).

Жесткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

По материалам с сайта wikipedia.org.

Магнитные головки головки чтения-записи (read-write head). Головки представляют собой магнитные управляемые контуры с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение.

Устройство и принцип работы жесткого диска

Жесткий дискHard Disk Drive (HDD)ВинчестерНакопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД)

Основное предназначение жесткого диска: Он должен предоставить пользователю дисковое пространство, столь нужное для хранения файлов операционной системы и всех необходимых программ Особенностью жесткого диска в отличие от дисковода для гибких дисков является высокая надежность хранения данных

Сведения из истории: В 1973 году на фирме IBM по новой технологии был разработан первый жесткий диск, который мог хранить до 16 Кбайт информации. Этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски получили прозвище «винчестер».

Устройство и принцип работы жесткого диска Внешне жесткий диск похож на небольшую металлическую коробку

Снизу на корпусе прикреплена печатная плата, представляющая собой встроенный контроллер жесткого диска, который необходим для обеспечения его нормальной работы

Внутри корпуса размещаются носитель информации а также магнитные головки и устройство позиционирования

Форм-фактор: Горизонтальные размеры жестких дисков:1,8 » ; 2,5 «; 3,5 » или 5,25″

Носитель информации Винчестер содержит один или несколько дисков (platters) смонтирован на оси-шпинделе, приводимом в движение специальным двигателем Скорость вращения современных винчестеров :5400, 7200, 10000 об/мин 15 000 об/мин.

Магнитные головки головки чтения-записи (read-write head). Головки представляют собой магнитные управляемые контуры с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение.

Практически все современные жесткие диски имеют функцию автоматической «парковки» головок. Парковкой называется процесс перемещения магнитных головок в специальную зону диска, которая называется парковочной зоной» (от англ. Landing Zone)

Устройство позиционирования Устройство позиционирования, которое перемещает магнитные головки, внешне очень похоже на башенный кран При изменении полярности тока хвостовик начинает движение в обратную сторону. Динамически изменяя уровень и полярность тока, можно устанавливать магнитные головки в любое возможное положение (от центра до края дисков).

Плата электроникиПлата электроники содержит: Микропроцессорбуферную памятьмикросхему ПЗУгенератор, питающий переменным током двигатель дисков;сложную сервисную системуусилители записиусилители считывания

Стоит обязательно сказать о небольшой путанице в объемах жестких дисков. Дело в том, что производители и продавцы жестких дисков считают, что в одном гигабайте содержится 1 000 000 000 байт, а не 1 073 741 824 как это принято в информатике. Эта хитрость позволила «увеличить» номинальную ёмкость накопителей на целых 7 %.

Раньше контроль качества магнитной поверхности жестких дисков выполняла операционная система. Если она обнаруживала дефектный сектор, то сразу отмечала весь кластер, состоящий из нескольких секторов, как непригодный, и больше его в работе не использовала. После появления технологии SMART эту работу стали выполнять сами производители жестких дисков.

Стабильное вращение пластин смонтированных на оси (шпинделе) обеспечивает шпиндельный трехфазный двигатель. Внутри двигателя содержатся три обмотки, которые включены звездой с отводом посередине. Ротор представляет собой постоянный секционный магнит. Чтобы обеспечить малые биения на высоких оборотах, используются гидродинамические подшипники.

Рассмотрим далее разбираемый нами тип накопителя.

Логическое устройство

Мы узнали, как выглядит жесткий диск внутри. Теперь будем разбирать его логическое структурирование. Данные пишутся на жесткий диск компьютера на дорожки, которые делятся на определенные сектора. Объем каждого сектора составляет 512 байт. Последовательные сектора объединяются в кластер.

При установке нового HDD нужно произвести форматирование, иначе компьютер попросту не увидит свободное место на накопителе. Форматирование бывает физическое и логическое. Первое подразумевает разбивку диска на сектора. Некоторые из них могут определиться как «плохие», то есть непригодные к записи данных. В большинстве случаев накопитель уже имеет такое форматирование перед продажей.

Механизм движения коромысла с головками.

Принцип работы жесткого диска и его внутренности, это новая тема нашей статьи, в которой мы подробно разберем все интересующие вопросы, и об этом должен знать каждый начинающий пользователь компьютера, потому что это основа знаний ремонта ПК!

В чем состоит основной принцип работы жесткого диска и из чего он состоит?

Сидя у своего компьютера, вы наверное ни разу не задумывались, в чем состоит основной принцип работы жесткого диска, и как происходит процесс формирования записи информации на это непонятное устройство.

И так, не будем томить сами себя и окунемся с головой в это интересное устройство, которое называется HDD, жесткий диск или накопитель информации, не зависимо от названия, смысл этой вещи не меняется, как и принцип его работы на протяжении многих лет.

Сам жесткий диск состоит из корпуса, куда помещаются все внутренности.

Электроника или по-научному контроллер управления.

Диски для записи информации.

Двигатель для их вращения.

Коромысло на котором держится сама головка.

Механизм движения коромысла с головками.

Принцип работы жесткого диска очень прост, это устройство помещается в корпус компьютера, подключается питание и провод для записи информации. После чего специальная программа определяет и настраивает автоматически этот жесткий диск для дальнейшей работы. Это программа называется BIOS.

После установки жесткого диска в корпус компьютера, пользователь, т.е вы начинаете управление этим жестким диском, передача или копирование информации.

При записи музыки или картинок, происходит преобразование например картинки в код числа. Это число или код называется БАЙТ, Эта картинка может содержать в себе много, байт, в зависимости от размера.

Этот байт посылается в электронику жесткого диска, где происходит перераспределение этих самых байт по коромыслу, на котором находится головка эта самая головка и записывает информацию о картинки на диски этого устройства.

Весь процесс записи можно представить в виде старого Громофона с виниловыми пластинками, где присутствуют все эти же самые механизмы и процессы записи.

Ну вот мы с вами и разобрали весь принцип работы жесткого диска и из чего он устроен.

Если эта статья была полезна Вам, то поделитесь ею со своими друзьями в социальных сетях. Для этого просто кликните по кнопкам соц. сетей внизу.