Din ce sunt făcute hard disk-urile? Cum funcționează un hard disk (HDD) de computer?

Hard disk-urile, sau hard disk-urile, după cum mai sunt numite, sunt una dintre cele mai importante componente ale unui sistem informatic. Toată lumea știe despre asta. Dar nu orice utilizator modern are o înțelegere de bază a modului în care funcționează un hard disk. Principiul de funcționare, în general, este destul de simplu pentru o înțelegere de bază, dar există câteva nuanțe, care vor fi discutate în continuare.

Întrebări despre scopul și clasificarea hard disk-urilor?

Întrebarea scopului este, desigur, retorică. Orice utilizator, chiar și cel mai entry-level, va răspunde imediat că un hard disk (aka hard disk, aka Hard Drive sau HDD) va răspunde imediat că este folosit pentru a stoca informații.

În general, acest lucru este adevărat. Nu uitați că pe hard disk, pe lângă sistemul de operare și fișierele utilizator, există sectoare de boot create de sistemul de operare, datorită cărora pornește, precum și anumite etichete prin care puteți găsi rapid informațiile necesare pe disc.

Modelele moderne sunt destul de diverse: HDD-uri obișnuite, hard disk-uri externe, unități SSD de mare viteză, deși nu sunt clasificate în general ca hard disk-uri. În continuare, se propune să se ia în considerare structura și principiul de funcționare a unui hard disk, dacă nu în totalitate, atunci cel puțin în așa fel încât să fie suficient să înțelegem termenii și procesele de bază.

Vă rugăm să rețineți că există și o clasificare specială a HDD-urilor moderne în funcție de câteva criterii de bază, printre care se numără următoarele:

• metoda de stocare a informatiilor;
• tipul media;
• modalitatea de organizare a accesului la informaţie.

De ce un hard disk se numește hard disk?

Astăzi, mulți utilizatori se întreabă de ce numesc hard disk-uri legate de armele de calibru mic. S-ar părea, ce ar putea fi comun între aceste două dispozitive?

Termenul în sine a apărut în 1973, când a apărut pe piață primul HDD din lume, al cărui design consta din două compartimente separate într-un container sigilat. Capacitatea fiecărui compartiment era de 30 MB, motiv pentru care inginerii au dat discului numele de cod „30-30”, care era pe deplin în ton cu marca pistolului „30-30 Winchester”, popular la acea vreme. Adevărat, la începutul anilor 90 în America și Europa acest nume practic a căzut din uz, dar rămâne încă popular în spațiul post-sovietic.

Structura și principiul de funcționare a unui hard disk

Dar divagam. Principiul de funcționare al unui hard disk poate fi descris pe scurt ca procesele de citire sau scriere a informațiilor. Dar cum se întâmplă asta? Pentru a înțelege principiul de funcționare a unui hard disk magnetic, mai întâi trebuie să studiați cum funcționează.

Hard disk-ul în sine este un set de plăci, al căror număr poate varia de la patru la nouă, conectate între ele printr-un arbore (axă) numit ax. Plăcile sunt amplasate una deasupra celeilalte. Cel mai adesea, materialele pentru fabricarea lor sunt aluminiu, alamă, ceramică, sticlă etc. Plăcile în sine au o acoperire magnetică specială sub forma unui material numit platou, pe bază de oxid de ferită gamma, oxid de crom, ferită de bariu etc. Fiecare astfel de placă are o grosime de aproximativ 2 mm.

Capetele radiale (unul pentru fiecare placă) sunt responsabile pentru scrierea și citirea informațiilor, iar ambele suprafețe sunt folosite în plăci. Pentru care poate varia de la 3600 la 7200 rpm, iar două motoare electrice sunt responsabile de mișcarea capetelor.

În acest caz, principiul de bază al funcționării hard disk-ului unui computer este că informațiile nu sunt înregistrate oriunde, ci în locații strict definite, numite sectoare, care sunt situate pe căi sau piste concentrice. Pentru a evita confuzia, se aplică reguli uniforme. Aceasta înseamnă că principiile de funcționare a hard disk-urilor, din punct de vedere al structurii lor logice, sunt universale. De exemplu, dimensiunea unui sector, adoptat ca standard uniform în întreaga lume, este de 512 octeți. La rândul lor, sectoarele sunt împărțite în clustere, care sunt secvențe de sectoare adiacente. Și particularitățile principiului de funcționare al unui hard disk în acest sens sunt că schimbul de informații este realizat de grupuri întregi (un număr întreg de lanțuri de sectoare).

Dar cum se întâmplă citirea informațiilor? Principiile de funcționare a unei unități de disc magnetic dur sunt următoarele: folosind un suport special, capul de citire este mutat într-o direcție radială (spirală) către pista dorită și, atunci când este rotit, este poziționat deasupra unui sector dat și toate capetele se poate deplasa simultan, citind aceleași informații nu numai de pe piste diferite, ci și de pe discuri (plăci) diferite. Toate pistele cu aceleași numere de serie sunt de obicei numite cilindri.

În acest caz, mai poate fi identificat un principiu de funcționare a hard diskului: cu cât capul de citire este mai aproape de suprafața magnetică (dar nu o atinge), cu atât densitatea de înregistrare este mai mare.

Cum se scrie și se citește informațiile?

Hard disk-urile, sau hard disk-urile, au fost numite magnetice deoarece folosesc legile fizicii magnetismului, formulate de Faraday și Maxwell.

După cum sa menționat deja, plăcile din material sensibil nemagnetic sunt acoperite cu un strat magnetic, a cărui grosime este de doar câțiva micrometri. În timpul funcționării, apare un câmp magnetic care are o așa-numită structură de domeniu.

Un domeniu magnetic este o regiune magnetizată a unui feroaliaj strict limitată de granițe. În plus, principiul de funcționare al unui hard disk poate fi descris pe scurt după cum urmează: atunci când este expus la un câmp magnetic extern, câmpul propriu al discului începe să fie orientat strict de-a lungul linii magnetice, iar când influența încetează, pe discuri apar zone de magnetizare reziduală, în care sunt stocate informațiile care erau anterior conținute în câmpul principal.

Capul de citire este responsabil pentru crearea unui câmp extern la scriere, iar la citire, zona de magnetizare reziduală, situată vizavi de cap, creează o forță electromotoare sau EMF. În plus, totul este simplu: o modificare a EMF corespunde uneia în cod binar, iar absența sau terminarea acesteia corespunde cu zero. Timpul de schimbare a EMF este de obicei numit element bit.

În plus, suprafața magnetică, pur din considerente informatice, poate fi asociată ca o anumită secvență de biți de informații. Dar, deoarece locația unor astfel de puncte nu poate fi calculată cu absolut exactitate, trebuie să instalați pe disc niște markeri pre-desemnati care vă ajută să determinați locația dorită. Crearea unor astfel de mărci se numește formatare (în general, împărțirea discului în piste și sectoare combinate în clustere).

Structura logică și principiul de funcționare a unui hard disk în ceea ce privește formatarea

În ceea ce privește organizarea logică a HDD-ului, formatarea este pe primul loc aici, în care se disting două tipuri principale: de nivel scăzut (fizic) și de nivel înalt (logic). Fără acești pași, nu se vorbește despre aducerea hard disk-ului în stare de funcționare. Cum să inițializați un nou hard disk va fi discutat separat.

Formatarea la nivel scăzut implică un impact fizic asupra suprafeței HDD-ului, care creează sectoare situate de-a lungul pistelor. Este curios că principiul de funcționare al unui hard disk este de așa natură încât fiecare sector creat are propria sa adresă unică, care include numărul sectorului în sine, numărul pistei pe care se află și numărul părții laterale. a platoului. Astfel, atunci când se organizează accesul direct, aceeași memorie RAM accesează direct la o anumită adresă, mai degrabă decât să caute informațiile necesare pe întreaga suprafață, datorită cărora se realizează performanța (deși acesta nu este cel mai important lucru). Vă rugăm să rețineți că atunci când efectuați formatare la nivel scăzut, absolut toate informațiile sunt șterse și, în majoritatea cazurilor, nu pot fi restaurate.

Un alt lucru este formatarea logică (în sistemele Windows aceasta este formatarea rapidă sau formatarea rapidă). În plus, aceste procese sunt aplicabile și pentru crearea de partiții logice, care sunt o anumită zonă a hard disk-ului principal care funcționează pe aceleași principii.

Formatarea logică afectează în primul rând zona sistemului, care constă din sectorul de boot și tabelele de partiții (Boot record), tabelul de alocare a fișierelor (FAT, NTFS etc.) și directorul rădăcină (Root Directory).

Informațiile sunt scrise în sectoare prin cluster în mai multe părți, iar un cluster nu poate conține două obiecte (fișiere) identice. De fapt, crearea unei partiții logice, așa cum spune, o separă de partiția principală a sistemului, ca urmare a faptului că informațiile stocate pe ea nu pot fi modificate sau șterse în cazul unor erori și eșecuri.

Principalele caracteristici ale HDD-ului

Se pare că în termeni generali principiul de funcționare a unui hard disk este puțin clar. Acum să trecem la principalele caracteristici, care oferă o imagine completă a tuturor capabilităților (sau deficiențelor) hard disk-urilor moderne.

Principiul de funcționare al unui hard disk și principalele sale caracteristici pot fi complet diferite. Pentru a înțelege despre ce vorbim, să evidențiem cei mai de bază parametri care caracterizează toate dispozitivele de stocare a informațiilor cunoscute astăzi:

• capacitate (volum);
• performanță (viteza de acces la date, citirea și scrierea informațiilor);
• interfață (metoda de conectare, tipul controlerului).

Capacitatea reprezintă cantitatea totală de informații care pot fi scrise și stocate pe un hard disk. Industria de producție a HDD-urilor se dezvoltă atât de repede încât astăzi au intrat în uz hard disk-uri cu capacități de aproximativ 2 TB și mai mari. Și, după cum se crede, aceasta nu este limita.

Interfața este cea mai semnificativă caracteristică. Determină exact modul în care dispozitivul este conectat la placa de bază, ce controler este utilizat, cum se face citirea și scrierea etc. Principalele și cele mai comune interfețe sunt IDE, SATA și SCSI.

Discurile cu interfață IDE sunt ieftine, dar principalele dezavantaje includ un număr limitat de dispozitive conectate simultan (maximum patru) și viteze scăzute de transfer de date (chiar dacă acceptă acces direct la memorie Ultra DMA sau protocoale Ultra ATA (Mod 2 și Mode 4) Deși se crede că utilizarea lor crește viteza de citire/scriere la 16 MB/s, în realitate viteza este mult mai mică În plus, pentru a utiliza modul UDMA, trebuie să instalați un driver special, ceea ce, în teorie, ar trebui fi furnizat complet cu placa de baza.

Când vorbim despre principiul de funcționare a unui hard disk și caracteristicile sale, nu putem ignora care este succesorul versiunii IDE ATA. Avantajul acestei tehnologii este că viteza de citire/scriere poate fi mărită la 100 MB/s prin utilizarea magistralei de mare viteză Fireware IEEE-1394.

În cele din urmă, interfața SCSI, în comparație cu cele două anterioare, este cea mai flexibilă și mai rapidă (vitezele de scriere/citire ajung la 160 MB/s și mai mult). Dar astfel de hard disk-uri costă aproape de două ori mai mult. Dar numărul de dispozitive de stocare a informațiilor conectate simultan variază de la șapte la cincisprezece, conexiunea se poate face fără a opri computerul, iar lungimea cablului poate fi de aproximativ 15-30 de metri. De fapt, acest tip de HDD este folosit în mare parte nu pe computerele utilizatorilor, ci pe servere.

Viteza, care caracterizează viteza de transmisie și debitului I/O, de obicei exprimate în termeni de timp de transfer și cantitatea de date secvențiale transferate și exprimate în MB/s.

Câteva opțiuni suplimentare

Vorbind despre care este principiul de funcționare al unui hard disk și ce parametri afectează funcționarea acestuia, nu putem ignora unele caracteristici suplimentare care pot afecta performanța sau chiar durata de viață a dispozitivului.

Aici, pe primul loc este viteza de rotație, care afectează direct timpul de căutare și inițializare (recunoaștere) a sectorului dorit. Acesta este așa-numitul timp de căutare latent - intervalul în care sectorul necesar se rotește spre capul de citire. Astăzi, au fost adoptate mai multe standarde pentru viteza axului, exprimată în rotații pe minut cu un timp de întârziere în milisecunde:

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

Este ușor de observat că cu cât viteza este mai mare, cu atât se petrece mai puțin timp căutând sectoare și, în termeni fizici, pe rotație a discului înainte de a seta capul la punctul de poziționare dorit al platoului.

Un alt parametru este viteza de transmisie internă. Pe pistele externe este minim, dar crește odată cu o tranziție treptată la pistele interne. Astfel, același proces de defragmentare, care mută datele utilizate frecvent în cele mai rapide zone ale discului, nu este altceva decât mutarea lor pe o pistă internă cu o viteză de citire mai mare. Viteza externă are valori fixe și depinde direct de interfața utilizată.

În cele din urmă, unul dintre puncte importante este asociată cu prezența memoriei cache sau a bufferului propriu al hard diskului. De fapt, principiul de funcționare al unui hard disk în ceea ce privește utilizarea bufferului este oarecum similar cu RAM sau memoria virtuală. Cu cât memoria cache este mai mare (128-256 KB), cu atât va funcționa mai repede hard diskul.

Cerințe principale pentru HDD

Nu există atât de multe cerințe de bază care sunt impuse hard disk-urilor în majoritatea cazurilor. Principal - pe termen lung serviciu si fiabilitate.

Standardul principal pentru majoritatea HDD-urilor este o durată de viață de aproximativ 5-7 ani, cu o durată de funcționare de cel puțin cinci sute de mii de ore, dar pentru hard disk-uri de vârf, această cifră este de cel puțin un milion de ore.

În ceea ce privește fiabilitatea, este responsabilă funcția de autotestare S.M.A.R.T, care monitorizează starea elementelor individuale ale hard disk-ului, efectuând o monitorizare constantă. Pe baza datelor colectate, se poate forma chiar și o anumită prognoză a apariției unor posibile defecțiuni în viitor.

Este de la sine înțeles că utilizatorul nu trebuie să rămână pe margine. Deci, de exemplu, atunci când lucrați cu un HDD, este extrem de important să mențineți regimul optim de temperatură (0 - 50 ± 10 grade Celsius), să evitați scuturarea, impactul și căderea hard disk-ului, praful sau alte particule mici care pătrund în el , etc. Apropo, mulți vor Este interesant de știut că aceleași particule de fum de tutun sunt de aproximativ două ori distanța dintre capul de citire și suprafața magnetică a hard disk-ului și părul uman - de 5-10 ori.

Probleme de inițializare în sistem la înlocuirea unui hard disk

Acum câteva cuvinte despre ce acțiuni trebuie întreprinse dacă dintr-un motiv oarecare utilizatorul a schimbat hard disk-ul sau a instalat unul suplimentar.

Nu vom descrie pe deplin acest proces, ci ne vom concentra doar pe etapele principale. Mai întâi, trebuie să conectați unitatea de disc și să căutați în setările BIOS pentru a vedea dacă a fost identificat un nou hardware, să îl inițializați în secțiunea de administrare a discului și să creați o înregistrare de pornire, să creați un volum simplu, să îi atribuiți un identificator (litera) și formatați-l selectând un sistem de fișiere. Abia după aceasta, noul „șurub” va fi complet gata de lucru.

Concluzie

Asta, de fapt, este tot ceea ce privește pe scurt funcționarea și caracteristicile de bază ale hard disk-urilor moderne. Principiul de funcționare a unui hard disk extern nu a fost luat în considerare în mod fundamental aici, deoarece practic nu este diferit de ceea ce este folosit pentru HDD-urile staționare. Singura diferență este metoda de conectare a unității suplimentare la un computer sau laptop. Cea mai comună conexiune este printr-o interfață USB, care este conectată direct la placa de bază. În același timp, dacă doriți să asigurați performanțe maxime, este mai bine să utilizați standardul USB 3.0 (portul din interior este colorat albastru), bineînțeles, cu condiția ca însuși HDD-ul extern să îl accepte.

În rest, cred că mulți oameni au cel puțin o mică înțelegere a modului în care funcționează un hard disk de orice tip. Poate că au fost date prea multe subiecte mai sus, în special chiar și de la un curs de fizică școlar, cu toate acestea, fără aceasta, nu va fi posibil să înțelegem pe deplin toate principiile și metodele de bază inerente tehnologiilor de producere și utilizare a HDD-urilor.

După cum știu bine majoritatea utilizatorilor computer personal, toate datele dintr-un PC sunt stocate pe un hard disk - un dispozitiv de stocare a informațiilor cu acces aleatoriu care funcționează pe principiul înregistrării magnetice. Hard disk-urile moderne sunt capabile să stocheze informații cu un volum total de până la 6 terabytes (capacitatea celui mai încăpător disc lansat în prezent de HGST), ceea ce părea imposibil în urmă cu zece ani. Pe lângă faptul că hard disk-ul computerului are o capacitate colosală, datorită complexului tehnologii moderne de asemenea, vă permite să obțineți acces aproape instantaneu la informațiile stocate pe acesta, fără de care operarea productivă a computerului ar fi imposibilă. Cum funcționează acest miracol al tehnologiei moderne și cum funcționează?

Dispozitiv cu hard disk

Dacă scoateți capacul superior al hard disk-ului, veți vedea doar placa electronică și un alt capac, sub care există o zonă etanșă. În această zonă ermetică se află principalele elemente ale HDD-ului. În ciuda credinței larg răspândite că zona ermetică a unui hard disk conține un vid, acest lucru nu este deloc cazul - în interiorul zonei ermetice este umplut cu aer uscat, fără praf, iar capacul are de obicei o mică gaură cu un filtru de curățare. concepute pentru a egaliza presiunea aerului din interiorul zonei ermetice.

În general, un hard disk este format din următoarele componente principale:

Cum funcționează un hard disk

Ce se întâmplă atunci când hard diskul computerului este alimentat și acesta începe să funcționeze? În urma comenzii controlerului electronic, motorul hard diskului începe să se rotească, punând astfel în mișcare discurile magnetice care sunt atașate rigid de axa sa. De îndată ce viteza de rotație a axului atinge o valoare suficientă pentru a crea un flux constant de aer pe suprafața discului, ceea ce va împiedica capul de citire să cadă pe suprafața unității, mecanismul basculant începe să miște capetele de citire, și plutesc deasupra suprafeței discului. În același timp, distanța de la capul de citire la stratul magnetic al unității este de numai aproximativ 10 nanometri, ceea ce este egal cu o miliardime dintr-un metru.

Primul pas la pornirea hard disk-ului este să citiți informațiile de service de pe unitate (numită și „pista zero”), care conține informații despre disc și starea acestuia. Dacă sectoarele cu informații de service sunt deteriorate, hard disk-ul nu va funcționa.

Apoi lucrul începe direct cu datele aflate pe disc. Particulele de material feromagnetic care acoperă suprafața discului, sub influența capului magnetic, formează în mod condiționat biți - unități de stocare a informațiilor digitale. Datele de pe un hard disk sunt distribuite pe piste, care sunt o zonă circulară pe suprafața unui singur disc magnetic. Traseul, la rândul său, este împărțit în segmente egale numite sectoare. Astfel, plutind deasupra suprafeței de lucru a discului, capul magnetic poate, prin modificarea câmpului magnetic, să scrie date strict într-o locație specifică de pe unitate, iar prin captarea fluxului magnetic, informațiile pot fi citite pe sector.

Formatarea hard diskului

Pentru ca datele să fie stocate pe hard disk, acestea sunt mai întâi supuse unui proces de formatare. De asemenea, formatarea este uneori necesară la reinstalarea sistemului de operare, deși în al doilea caz nu este formatat întregul disc, ci doar una dintre partițiile sale logice.

În timpul formatării, informațiile de serviciu sunt aplicate pe disc, precum și date despre locația sectoarelor și pistelor pe suprafața discului. Acest lucru este necesar pentru poziționarea precisă a capetelor magnetice atunci când lucrați cu un hard disk.

Specificații hard disk

Piața modernă de hard disk oferă o mare varietate de modele de hard disk din care să alegeți, care diferă în diverse parametrii tehnici. Iată principalele caracteristici prin care hard disk-urile diferă:

• Interfață de conectare. Majoritatea hard disk-urilor moderne sunt conectate la placa de baza prin interfata SATA, dar exista si modele cu alte tipuri de conexiuni: eSATA, FireWire, Thunderbolt si IDE.
• Capacitate. O valoare care caracterizează cantitatea de informații care poate încadra pe un hard disk. În acest moment, unitățile cu capacități de 500 GB și 1 TB sunt cele mai populare.
• Factor de formă. Hard disk-urile moderne vin în două dimensiuni fizice: 2,5 inchi și 3,5 inchi. Primele sunt destinate utilizării în laptopuri și versiuni compacte de PC-uri, cele din urmă sunt utilizate în computerele desktop obișnuite.
• Viteza de rotație a arborelui. Cu cât viteza axului hard disk-ului este mai mare, cu atât funcționează mai repede. Cea mai mare parte a hard disk-urilor de pe piață au o viteză de rotație de 5400 sau 7200 rpm, dar există și discuri cu turația axului de 10.000 rpm.
• Volumul tamponului. Pentru a netezi diferența între viteza de citire/scriere și viteza de transfer prin interfață, hard disk-urile folosesc memorie intermediară numită buffer. Dimensiunea tamponului variază de la 8 la 128 de megaocteți.
• Timp de acces aleatoriu. Acesta este timpul necesar pentru a efectua operația de poziționare a capului magnetic pe o zonă arbitrară a suprafeței hard diskului. Poate varia de la 2,5 la 16 milisecunde.

De ce un hard disk se numește hard disk?

Potrivit unei versiuni, hard disk-ul și-a primit porecla neoficială „Winchester” în 1973, când a fost lansat primul HDD din lume, în care capete de citire aerodinamică erau plasate într-o cutie sigilată cu plăci magnetice. Această unitate avea o capacitate de 30 MB plus 30 MB într-un compartiment detașabil, motiv pentru care inginerii care au lucrat la dezvoltarea sa i-au dat numele de cod 30-30, care era în concordanță cu denumirea unei puști populare folosind .30- 30 cartuș Winchester. La începutul anilor nouăzeci, numele „Winchester” a căzut din uz în Europa și SUA, dar este încă popular în țările vorbitoare de limbă rusă. De asemenea, puteți auzi adesea o versiune de argo mai prescurtată a numelui hard disk - „șurub”, folosit în principal de specialiștii în computer.

Cum funcționează un hard disk? Ce tipuri de hard disk există? Ce rol joacă ei într-un computer? Cum interacționează ele cu alte componente? Veți afla din acest articol ce parametri trebuie să luați în considerare atunci când alegeți și cumpărați un hard disk.

HDD- nume prescurtat pentru " Stocare pe hard disk„. Veți găsi și engleză HDD- și argo Winchester sau pe scurt Şurub.

Într-un computer, hard disk-ul este responsabil pentru stocarea datelor. Sistemul de operare Windows, programele, filmele, fotografiile, documentele, toate informațiile pe care le descărcați pe computer sunt stocate pe hard disk. Iar informațiile de pe un computer sunt cel mai valoros lucru! Dacă procesorul sau placa video se defectează, le puteți cumpăra și înlocui. Dar fotografiile de familie pierdute din vacanța de vară trecută sau datele contabile de un an de la o mică afacere nu sunt atât de ușor de recuperat. Prin urmare, se acordă o atenție deosebită fiabilității stocării datelor.

De ce dreptunghiular? cutie metalica numit disc? Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să ne uităm în interior și să aflăm cum funcționează hard disk-ul. În imaginea de mai jos puteți vedea din ce părți este compus hard diskul și ce funcții îndeplinește fiecare parte. Faceți clic pentru a mări. (Preluat de pe site)

De asemenea, vă sugerez să vizionați un fragment dintr-un program Discovery Channel despre cum funcționează și funcționează un hard disk.

Încă trei lucruri pe care trebuie să le știți despre hard disk-uri.

1. Hard disk-ul este partea cea mai lentă a computerului. Când computerul se blochează, acordați atenție indicatorului de activitate al hard diskului. Dacă clipește frecvent sau se aprinde continuu, înseamnă că hard disk-ul execută comenzi de la unul dintre programe, în timp ce toate celelalte sunt inactive și își așteaptă rândul. Dacă sistemul de operare nu este suficient de rapid RAM Pentru a rula programul, acesta consumă spațiu pe hard disk, ceea ce încetinește foarte mult întregul computer. Prin urmare, o modalitate de a crește viteza computerului este de a crește dimensiunea memoriei RAM.
2. Hard disk-ul este, de asemenea, cea mai fragilă parte a unui computer. După cum ați învățat din videoclip, motorul învârte discul cu câteva mii de rotații pe minut. În acest caz, capetele magnetice „plutesc” deasupra discului în fluxul de aer creat de discul rotativ. Distanța dintre disc și capete în dispozitivele moderne este de aproximativ 10 nm. Dacă discul este supus la șocuri sau vibrații în acest moment, capul poate atinge discul și poate deteriora suprafața care conține datele stocate pe acesta. Ca urmare, așa-numitul „ badblocks" - zone ilizibile, din cauza cărora computerul nu poate citi niciun fișier sau porni sistemul. Când sunt oprite, capetele sunt „parcate” în afara zonei de lucru și supraîncărcările de șocuri nu sunt atât de groaznice pentru hard disk. Vă rugăm să faceți copii de rezervă ale date importante!
3. Capacitatea hard disk-ului este adesea puțin mai mică decât ceea ce indică vânzătorul sau producătorul. Motivul este că producătorii indică capacitatea discului pe baza faptului că există 1.000.000.000 de octeți într-un gigabyte, în timp ce există 1.073.741.824 dintre ei.

Cumpărarea unui hard disk

Dacă decideți să creșteți capacitatea de stocare a computerului dvs. conectând un hard disk suplimentar sau înlocuind cel vechi cu unul mai mare, ce va trebui să știți când cumpărați?

În primul rând, priviți sub capacul unității de sistem a computerului dvs. Trebuie să aflați ce interfață de hard disk suportă placa de bază. Astăzi cele mai comune standarde sunt SATA si moribunde IDE. Sunt ușor de distins după aspectul lor. Imaginea din stânga arată un fragment dintr-o placă de bază care este echipată cu ambele tipuri de conectori, dar cel mai probabil al tău va avea unul dintre ei.

Există trei versiuni ale interfeței SATA. Ele diferă în ceea ce privește viteza de transfer de date. SATA, SATA IIŞi SATA III la viteze de 1,5, 3 și, respectiv, 6 gigaocteți pe secundă. Toate versiunile de interfață SATA arată la fel și sunt compatibile între ele. Le puteți conecta în orice combinație, ceea ce va duce la limitarea vitezei de transfer de date la versiunea mai lentă. În același timp, viteza hard disk-ului este și mai mică. Prin urmare, potențialul interfețelor rapide poate fi dezvăluit doar odată cu apariția noilor unități de mare viteză.

Dacă decideți să cumpărați un hard disk SATA suplimentar, verificați dacă aveți un cablu de interfață ca cel din imagine. Nu se vinde împreună cu discul. (De obicei sunt incluse cu placa de bază.) De asemenea, printre conectorii de alimentare ar trebui să existe cel puțin unul gratuit pentru conectarea unui hard disk, sau este posibil să aveți nevoie de un adaptor de la vechiul standard la cel nou.

Acum despre hard disk în sine: parametrul principal este, desigur, capacitatea. După cum am menționat mai sus, vă rugăm să rețineți că va fi puțin mai puțin decât a afirmat. Sistemul de operare și programele necesită 100 - 200 de gigaocteți, ceea ce este destul de puțin conform standardelor moderne. Cât spațiu suplimentar aveți nevoie poate fi determinat experimental. Pot fi necesare volume mari, de exemplu, pentru a înregistra videoclipuri de înaltă calitate. Filmele moderne în format HD ajung la câteva zeci de gigaocteți.

În plus, parametrii principali includ:

1. Factor de formă- dimensiunea discului. Unitățile de 1,8 și 2,5 inchi sunt folosite în laptopuri. Pentru un computer desktop, ar trebui să achiziționați o unitate de 3,5 inchi. Au aceiași conectori SATA și unitatea laptopului poate funcționa computer desktop. Dar discurile mici sunt realizate cu accent pe compactitate și consum redus de energie și sunt inferioare ca performanță față de modelele mai mari. Și costă mai mult.
2. RPM- viteza de rotatie a discului. Măsurată în rotații pe minut ( RPM- abrevierea pentru rotaţii pe minut). Cu cât viteza de rotație este mai mare, cu atât disc mai rapid scrie și citește informații. Dar consumă și mai multă energie. Astăzi cele mai comune discuri sunt cu 5400 RPMŞi 7200 RPM. RPM-urile mai mici sunt mai frecvente în unitățile de laptop, unitățile de mare capacitate (mai mult de doi teraocteți) și așa-numitele unități „verzi”, numite astfel datorită consumului redus de energie. Există și hard disk-uri cu viteză de rotație 10000 RPMŞi 15000 RPM. Sunt proiectate să funcționeze pe servere foarte încărcate și au o durată de viață mai mare de fiabilitate, dar sunt și mult mai scumpe decât cele obișnuite.
3. Producător. În prezent, pe piața unităților de stocare există câțiva producători mari. Există o concurență destul de dură între ei, așa că nu sunt în niciun fel inferioare unul altuia ca calitate. Prin urmare, puteți alege oricare dintre numele cunoscute: Hitachi, HP, Seagate, Silicon Power, Toshiba Transcend, Western Digital.

Astăzi, mulți cred că hard disk-urile magnetice sunt prea lente, nefiabile și depășite din punct de vedere tehnic. SSD-urile, pe de altă parte, sunt la apogeul popularității: fiecare dispozitiv mobil are medii de stocare bazate pe flash și chiar și computerele desktop folosesc astfel de unități. Cu toate acestea, perspectivele lor sunt foarte limitate. Conform prognozei CHIP, SSD-urile vor scădea puțin mai mult, densitatea datelor și, prin urmare, capacitatea unității se va dubla probabil, iar apoi va veni sfârșitul. SSD-urile de 1 TB vor fi întotdeauna prea scumpe. Pe fundalul lor, unitățile magnetice de capacitate similară arată foarte atractiv, așa că este prea devreme să vorbim despre sfârșitul erei unităților tradiționale. Cu toate acestea, astăzi se află la o răscruce de drumuri. Potențialul tehnologiei actuale - metoda de înregistrare perpendiculară - permite încă două cicluri de ani, timp în care vor fi lansate noi modele cu capacitate crescută, iar apoi se va atinge limita.

Dacă cei trei mari producători – Seagate, Western Digital și Toshiba – pot face tranziția către una dintre noile tehnologii prezentate în acest articol, atunci hard disk-uri de 3,5 inci cu capacități de 60 TB sau mai mari (care este de 20 de ori mai mare decât modelele actuale). ) va înceta să mai fie un lux de neatins. În același timp, viteza de citire va crește și ea, ajungând la nivelul unui SSD, deoarece depinde direct de densitatea datelor care se scriu: cu cât distanța pe care capul de citire trebuie să o parcurgă mai mică, cu atât mai repede funcționează discul. Prin urmare, dacă „foamea noastră de informații” continuă să crească, toți „laurii” vor merge pe discuri magnetice.

Metoda de înregistrare perpendiculară

De ceva timp, hard disk-urile folosesc o metodă de înregistrare perpendiculară (pe domenii amplasate vertical), care asigură o densitate mai mare a datelor. În prezent este norma. Tehnologiile ulterioare vor păstra această metodă.

6 TB: limita este aproape atinsă

În doi ani, discurile cu scriere perpendiculară vor atinge limita densității datelor pe un platou.

În hard disk-urile moderne cu o capacitate de până la 4 TB, densitatea de înregistrare a platourilor magnetice nu depășește 740 Gbit pe inch pătrat. Producătorii promit că unitățile care utilizează metoda de înregistrare perpendiculară vor putea oferi 1 Tbit pe inch pătrat. În doi ani, va fi lansată cea mai recentă generație de astfel de unități: capacitatea modelelor cu factor de formă de 3,5 inchi va ajunge la 6 TB, iar modelele de 2,5 inchi vor putea oferi puțin peste 2 TB de spațiu pe disc. Cu toate acestea, astfel de rate modeste de creștere a densității înregistrărilor nu mai pot ține pasul cu foamea noastră tot mai mare de informații, așa cum demonstrează următoarele grafice.

Problema alegerii materialelor

Hard disk-urile cu o metodă de înregistrare perpendiculară nu sunt capabile să răspundă cerințelor tot mai mari în domeniul stocării datelor, deoarece cu o densitate de înregistrare de puțin peste 1 Tbit pe inch pătrat sunt forțate să facă față efectului superparamagnetismului. Acest termen înseamnă că particulele de materiale magnetice de o anumită dimensiune nu sunt capabile perioadă lungă de timp menține o stare de magnetizare care se poate schimba brusc sub influența căldurii din mediu. Dimensiunea particulelor la care apare acest efect depinde de materialul utilizat (vezi tabelul de mai jos). Platourile HDD-urilor moderne cu înregistrare perpendiculară sunt realizate dintr-un aliaj de cobalt, crom și platină (CoCrPt), ale cărui particule au un diametru de 8 nm și o lungime de 16 nm. Pentru a înregistra un bit, capul trebuie să magnetizeze aproximativ 20 de astfel de particule. Cu un diametru de 6 nm sau mai puțin, particulele din acest aliaj nu sunt capabile să mențină în mod fiabil starea câmpului lor magnetic.

În industria hard disk-urilor se vorbește adesea despre o „trilemă”. Producătorii pot folosi trei metode principale pentru a crește densitatea de înregistrare: modificarea dimensiunii particulelor, a numărului acestora și a tipului de aliaj din care sunt compuse. Dar când dimensiunea particulelor aliajului CoCrPt este de la 6 nm, utilizarea uneia dintre metode va duce la faptul că celelalte două vor fi inutile: dacă dimensiunea particulelor este redusă, își vor pierde magnetizarea. Dacă le reduceți numărul pe bit, semnalul lor se va „dizolva” în zgomotul ambiental al biților vecini. Capul de citire nu va putea determina dacă are de-a face cu un „0” sau un „1”. Un aliaj cu caracteristici magnetice mai mari permite utilizarea particulelor de dimensiuni mai mici și permite, de asemenea, reducerea numărului acestora, totuși în acest caz, capul de înregistrare nu poate schimba magnetizarea acestora. Această trilemă poate fi rezolvată doar dacă producătorii abandonează metoda de înregistrare perpendiculară. Există deja mai multe tehnologii pregătite pentru asta.

Până la 60 TB: noi tehnologii de înregistrare

Densitatea de înregistrare a viitoarelor HDD-uri poate fi mărită de zece ori - folosind microunde, lasere, controlere SSD și aliaje noi.

Cea mai promițătoare dezvoltare, capabilă să ofere o densitate de înregistrare de peste 1 Tbit pe inch pătrat, este tehnologia de înregistrare magnetică cu suprapunere parțială a pistelor (Shingled Magnetic Recording, SMR). Principiul său este că pistele magnetice ale unui disc SMR se suprapun parțial una pe cealaltă, precum plăcile de pe un acoperiș. Această tehnologie depășește dificultatea inerentă a metodei de înregistrare perpendiculară: o reducere suplimentară a lățimii pistelor va duce inevitabil la imposibilitatea înregistrării datelor. Discurile moderne au piste separate cu o lățime de 50 până la 30 nm. Lățimea minimă posibilă a pistei pentru înregistrarea perpendiculară este de 25 nm. În tehnologia SMR, datorită suprapunerii parțiale, lățimea pistei capului de citire poate fi de până la 10 nm, ceea ce corespunde unei densități de înregistrare de 2,5 Tbiți pe inch pătrat. Trucul este să măriți lățimea pistelor de înregistrare la 70 nm, asigurându-vă în același timp că marginea pistei este 100% magnetizabilă. Marginea pistei nu se va schimba dacă următoarea este înregistrată cu un offset de 10 nm. În plus, capul de înregistrare este echipat cu un scut de protecție pentru a împiedica câmpul său magnetic puternic să deterioreze datele aflate sub el. În ceea ce privește capul, acesta a fost deja proiectat
de Hitachi. Cu toate acestea, există o altă problemă: de obicei, rescrierea directă separată a biților este efectuată pe un disc magnetic, iar în cadrul tehnologiei SMR acest lucru este posibil numai pe cea mai de sus a platoului. Schimbarea biților aflați pe pista de jos ar necesita rescrierea întregului platou din nou, ceea ce reduce performanța.

Succesor promițător: HAMR

Între timp, organizația internațională pentru unități de disc, materiale și echipamente IDEMA acordă preferință înregistrării magnetice asistate de căldură (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) și o consideră cel mai probabil candidat pentru rolul de succesor al tehnologiei de înregistrare perpendiculară. Mark Guinen, de la consiliul de administrație al IDEMA, prezice că primele discuri HAMR vor fi disponibile pentru vânzare în 2015.
Spre deosebire de SMR, tehnologia HAMR rezolvă trilema prin reducerea particulelor magnetice, ceea ce necesită o tranziție la material nou. Pentru discurile HAMR, este necesar să se folosească un material cu o energie anizotropă mai mare - cel mai promițător este un aliaj de fier și platină (FePt). Anizotropia determină câtă energie este necesară pentru a îndepărta magnetizarea dintr-un material. În FePt este atât de mare încât numai particulele cu dimensiunea de 2,5 nm întâlnesc limita superparamagnetică (vezi tabelul din secțiunea următoare). Această circumstanță ar face posibilă producerea de hard disk-uri cu o capacitate de 30 TB cu o densitate de înregistrare de 5 TB pe inch pătrat.

Problema este că capul de înregistrare în sine nu este capabil să schimbe orientarea magnetică a particulelor de aliaj FePt. Prin urmare, în discurile HAMR, este încorporat un laser, care încălzește momentan particulele pe o suprafață de câțiva nanometri la o temperatură de aproximativ 400 ° C. Ca rezultat, capul de înregistrare necesită mai puțină energie pentru a modifica câmpul magnetic al particulelor. Pe baza valorilor densității de înregistrare, unitățile de înregistrare magnetice asistate termic pot avea viteze mari de citire (aproximativ 400–500 MB/s), ceea ce astăzi este realizabil doar pentru unitățile SSD cu interfață SATA 3.

Pe lângă laser, un generator de cuplu de rotație (Spin Torque Oscillator), care emite microunde, este, de asemenea, capabil să ofere capacitatea de a scrie pe plăci de aliaj FePt. Microundele modifică caracteristicile câmpului magnetic al particulelor în așa fel încât un cap de înregistrare slab le remagnetizează cu ușurință. În general, generatorul crește eficiența capului de înregistrare de trei ori. Tehnologia de înregistrare magnetică asistată cu microunde (MAMR), spre deosebire de HAMR, este încă în curs de dezvoltare.

Aliaj metalic nou pentru discuri cu înregistrare magnetică masată termic

Aliajul FePt din discul HAMR are o energie anizotropă mai mare și o capacitate de magnetizare crescută. În comparație cu metoda de înregistrare perpendiculară, particulele de dimensiuni mai mici pot fi utilizate aici.

Ce urmează după HAMR?

Tehnologia Bit-Patterned Media (BPM) a fost mult timp considerată cea mai promițătoare. Oferă o soluție diferită a trilemei: în acest caz, particulele magnetice sunt separate unele de altele printr-un strat izolator de oxid de siliciu. Spre deosebire de discurile magnetice tradiționale, zonele magnetizabile sunt depuse cu ajutorul litografiei, similar cu fabricarea cipurilor. Acest lucru face ca media BPM să fie destul de costisitoare de produs. BPM vă permite să reduceți numărul de particule pe bit evitând în același timp influența zgomotului de la particulele învecinate asupra semnalului. Singura problemă astăzi este crearea unui cap de citire/scriere care ar putea oferi un control de mare precizie al biților BPM. Prin urmare, BPM este văzut în prezent drept succesorul cel mai probabil al HAMR. Dacă combinați ambele tehnologii, puteți obține o densitate de înregistrare de 10 terabiți pe inch pătrat și puteți produce discuri cu o capacitate de 60 terabytes.

O nouă zonă de cercetare este tehnologia Two Dimensional Magnetic Recording (TDMR), care rezolvă trilema eliminând problema raportului semnal-zgomot. Cu un număr mic de particule pe bit, capul de citire primește un semnal neclar deoarece are o putere scăzută și se pierde în zgomotul particulelor învecinate. O caracteristică specială a tehnologiei TDMR este capacitatea de a restabili un semnal pierdut. Acest lucru necesită imprimări multiple de capete de citire sau o imprimare a mai multor capete de citire care formează o imagine 2D a suprafeței. Pe baza acestor imagini, decodorul recuperează biții corespunzători.

Dacă sunteți o persoană privată, atunci specialiștii noștri vă vor putea oferi cea mai largă gamă de servicii informatice. Noastre meșteri experimentați gata să rezolve orice problemă care poate apărea cu dvs unitate de sistem sau laptop.

Apel:

Calitatea serviciilor informatice pe care le oferim Poti fi linistit, pentru că angajăm tehnicieni cu experiență și atenție, care oferă asistență și reparații computere de mulți ani, bineînțeles, folosind cele mai recente echipament profesional.

Alăturați-vă:

Instalarea și repararea computerelor la domiciliu - apelarea unui tehnician informatic

• Instalare software

• Reparatie placa de baza

• Servicii de asistenta informatica

• Înlocuirea sursei de alimentare

Este computerul stricat? Nici o problemă. Specialiștii noștri știu cum să vă ajute. Pentru reparatii computere avem toate piesele de schimb necesare de la producatori atestati. Vizitele la domiciliu sunt foarte rapide.

Ajutor computer la domiciliu 250 rub.

Reparație urgentă laptop - Salvăm de la inundații cu lichide și înlocuim piese

• Înlocuirea matricei

• Curățarea tastaturii

• Înlocuirea bateriei

• Reparatie sursa de alimentare

Dacă laptopul dvs. este stricat, tehnicienii noștri experimentați îl vor repara rapid. Chiar dacă l-ai umplut accidental cu lichid și a ars baterieși hard disk, tehnicienii noștri vă vor readuce rapid laptopul în stare de funcționare.

Reparatie urgenta laptop 550 rub.

Eliminarea și tratarea virușilor informatici - eliminarea bannerelor

• Instalarea protecției antivirus

• Tratamentul virusurilor

• Eliminarea troienilor

• Configurare firewall

Niciun computer nu este imun la atac malware. Virușii insidioși pot perturba grav funcționarea computerului dvs. și pot duce la pierderea datelor, dar specialiștii noștri vor elimina efectiv virușii și vor instala protecție antivirus.

Îndepărtarea virusului 270 de frecări.

Instalarea și configurarea Windows pe un computer sau laptop

• Instalarea Windows XP, Vista, Seven

• Configurare Windows

• Instalarea driverelor

• Recuperarea sistemului după o eroare

Dacă nu puteți instala sistem de operare Windows, trebuie doar să contactați specialiștii noștri și aceștia vor instala orice licență Versiunea Windowsși faceți toate setările necesare.

Instalare Windows 260 rub.

Salvăm datele dumneavoastră - recuperarea informațiilor

• De pe hard disk

• După formatare

• De pe o unitate flash și card de memorie

• După îndepărtare

Indiferent de ce a cauzat pierderea datelor și pe ce suport s-a produs acest fenomen neplăcut, tehnicienii noștri calificați îți vor recupera toate datele, păstrând în același timp confidențialitatea fișierelor de pe computer.

Recuperare date 410 rub.

Servicii IT pentru organizații și servicii de abonament pentru organizații

• Administrare calculatoare
• Reparație periferică
• Securitatea informațiilor
• Configurarea rețelei

E greu de imaginat afacere de succes fără servicii IT bine organizate. La urma urmei, multe depind de computerele care funcționează bine și de un sistem de securitate a datelor bine organizat. Contactați-ne pentru servicii IT - nu vă vom dezamăgi.