Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
40. Жёсткий диск, жарг. винчестер, винт, харддиск (от англ. hard disk), хард, полностью называется накопитель на жёстких магнитных дисках, НЖМД — электромеханический накопитель информации, компонент компьютера.
Жёсткий диск обеспечивает долговременное хранение информации. В течении долгого времени (начиная от 1980-х годов, и по крайней мере до 2000-х винчестеры являются самыми ёмкими серийно выпускающимися носителями информации. На 2006 год оптимальное соотношение цены и ёмкости обеспечивают винчестеры примерно на 300 ГБ а максимальная доступная ёмкость — около 750 ГБ.
Функционирование винчестера
Включение и выключение
После подачи питания на винчестер, процессор контроллера начинает исполнение микропрограммы, находящейся в собственном ПЗУ. Эта программа обеспечивает элементарное самотестирование контроллера. После чего включается и раскручивается шпиндельный двигатель. При достижении достаточной скорости вращения, когда головки оторвутся от поверхности дисков, происходит разблокировка сервопривода головок и они распарковываются. После распарковки головок контроллер считывает необходимые для работы данные, и если они считались нормально, винчестер готов к работе.
При определённых условиях возможна неполная инициализация накопителя. У практически всех винчестеров есть «безопасный режим» (Safe mode), но он существует исключительно для технологических целей.
При пропадании питания производится автоматическая парковка головок. Технологические методы парковки довольно разнообразны. Она может обеспечиваться за счёт энергии вращения дисков (шпиндельный двигатель используется в качестве генератора), заряда конденсаторов. Наиболее же распространённый метод — при пропадании напряжения на катушке сервопривода под действием электромагнитных сил головки сами переходят в запаркованное положение. Выключение двигателя и парковка возможны также посредством команды через интерфейс.
Обмен данными
Всё время работы винчестер обеспечивает выполнение команд, передаваемых по интерфейсу. В основе обмена данными с винчестером лежат две команды — чтение и запись информации. Это единственные необходимые команды. Обе команды содержат параметры, определяющие номер сектора и количество секторов.
При поступлении команды на запись жёсткий диск производит приём данных по интерфейсу, вычисляет транслятором координаты физической области, позиционирует головки и записывает информацию на поверхность, после чего производит проверку записи и, в случае необходимости, производит перемещение сбойных секторов. Также производится запись информации во внутренний кэш диска.
По команде чтение сначала проверяется наличие нужных данных во внутреннем кэше. В случае их обнаружения данные просто передаются по интерфейсу из кэша. Если данные в кэше не найдены, как и при записи, производится трансляция номера сектора, после чего производится считывание данных с поверхности, исправление ошибок и проверка правильности считывания. При неправильном считывании как правило производятся повторные попытки, а если и они не удались, то контроллер посылает по интерфейсу сигнал отказа. Часто данные и диска считываются треком целиком, даже если нужен всего один сектор. В этом случае дополнительно считавшиеся данные также попадают в кэш, что приводит к ускорению работы при последовательном считывании данных маленькими порциями.
Команда проверка производит действия, подобные чтению, но не передаёт данные по шине. Посредством её можно проводить сканирование поверхности диска на предмет бэдов достаточно быстро.
Оставшаяся с времён дисков с физической адресацией команда позиционирование может обрабатываться современными винчестерами произвольным образом. Винчестер может как реально позиционировать головки, так и отвечать по интерфейсу успешным завершением, не производя никаких действий.
Защита информации
Для защиты данных многие винчестеры позволяют блокировать доступ посредством пароля.
Парольная защита появилась в спецификации ATA-3. Защита позволяет установить пароль на доступ ко всему диску сразу, до ввода пароля винчестер будет определяться драйвером, но отвергать любые операции чтения-записи.
Спецификация ATA предоставляет два уровня защиты, названные «высокий» и «максимальный», разница заключается в том, что на высоком уровне защиты её можно снять посредством «мастер-пароля», зашитого производителем, а на максимальном — только стереть весь диск. Тем не менее многие жёсткие диски возможно взломать манипуляциями посредством служебных команд.
Самодиагностика, SMART
Простейший случай диагностики — выдача отказов чтения и записи на повреждённые области. Это способны делать все винчестеры. Практически все винчестеры (кроме довольно старых) также способны следить за своим состоянием, и сообщать о возможных неполадках. В стандарт IDE, начиная с ATA-3, включена спецификация SMART (англ. self-monitoring analysis and report technology — технология самоотслеживания, анализа и отчётности), позволяющая следить за множеством параметров функционирования диска и, по возможности предупредить неожиданный выход накопителя из строя. Эти параметры включают в себя общее количество динамических ошибок чтения с поверхности, качество сигнала на головках, температурный режим, общее время работы, количество запусков и остановок шпиндельного двигателя, и другие, не менее важные параметры.
Технологические режимы
Существует несколько режимов работы винчестера, которые нормально не используются при обычной эксплуатации. Способы включения этих режимов, функционирование жёсткого диска в этих режимов полностью определяется производителем жёстких дисков. Есть одно исключение — режим низкоуровневого форматирования, попавший в стандарты IDE, но на самом деле означающий простое стирание данных.
Серворазметка — технологический режим, который может быть задействован только на специальном оборудовании с прецизионным механизмом перемещения головок — серворайтере (англ. servo-writer). В этом режиме головки винчестера приводятся толкателем серворайтера и на диск наносятся сервометки. Совокупность сервометок называется также — серворазметка. Во многом этот режим преемник низкоуровневого форматирования, хотя низкоуровневое форматирование производилось самим винчестером.
Низкоуровневое форматирование (англ. low level format) — режим разметки поверхности, существовавший на старых винчестерах. На последующих моделях команда низкоуровневого форматирования могла вывести из строя, и позже стала выполнять функции простого стирания всей информации, аналогично записи.
Сэлфскан (англ. selfscan) — важный технологический режим, использующийся на заводе изготовителе или ремонте накопителя. Сэлфскан — очень длительный процесс (несколько часов), в течение которого винчестер производит проверку всей поверхности, определение дефектных областей, настойку паспорта, адаптивов и других параметров.
Безопасный режим (англ. safe mode) или режим неполной инициализации — специальный режим, использующийся при ремонте накопителя. Это режим неполной инициализации, когда выполняется только микропрограмма из ПЗУ контроллера, а механика не включается и данные с дисков не считываются. Используется при повреждении информации на сервисной области.
Характеристика:
Надёжность. Стандартный показатель надёжности — среднее время безотказной работы или среднее время наработки на отказ.
Сопротивляемость механическому воздействию — вибро- и ударопрочность устройства.
Сильно различается ударопрочность накопителя в рабочем и транспортировочном состоянии. В рабочем состоянии винчестеры весьма чувствительны к ударам и вибрации — максимальная перегрузка составляется всего несколько g. В транспортировочном состоянии ударопрочность в десятки-сотни раз выше (40-200 g), тем не менее эти значения соответствуют всего лишь падению с 20-30 см на бетонную плиту. Винчестеры для портативных устройств обычно более ударопрочны.
Уровень шума — скорее эстетический параметр, нежели функциональный.
Информация – вещь нематериальная. Это сведения, которые зафиксированы (записаны) тем или иным расположением (состоянием) материального носителя, например, порядком расположения букв на странице или величиной намагниченности ленты.
Носителем информации может быть любой материальный объект. И наоборот – любой материальный объект всегда несёт на себе некую информацию (которая, однако, далеко не всегда имеет для нас значение). Например, книга как совокупность переплёта, бумажных листов, и типографской краски на них является типичным носителем информации.
Традиционно используемым носителем информации является бумага с нанесёнными на ней тем или иным способом изображениями.
Поскольку в наше время основным средством обработки информации является компьютер, то и для хранения информации используются в основном машинно-читаемые носители, такие как:
1) жёсткий магнитный диск, ЖМД, НЖМД (hard disk, HD). Применяется как основной стационарный носитель информации в компьютерах. Большая ёмкость, высокая скорость доступа. Иногда встречаются модели со съёмным диском, который можно вынуть из компьютера и спрятать в сейф. Так выглядит НЖМД;
2) гибкий магнитный диск, ГМД (floppy disk, FD) или дискета (diskette). Основной сменный носитель для персональных компьютеров. Небольшая ёмкость, низкая скорость доступа, но и стоимость тоже низкая. Основное преимущество – транспортабельность;
3) лазерный компакт-диск (CD, CD-ROM). Большая ёмкость, средняя скорость доступа, но отсутствует возможность записи информации. Запись производится на специальном оборудовании. Так выглядит CD-привод;
4) перезаписываемый лазерный компакт-диск (CD-R, CD-RW). В одних случаях возможна только запись (без перезаписи), в других - также ограниченное число циклов перезаписи данных. Те же характеристики, что и для обычного компакт-диска;
5) DVD-диск. Аналогичен CD-ROM, но имеет более высокую плотность записи (в 5-20 раз). Имеются устройства как только для считывания, так и для записи (перезаписи) DVD;
6) сменный магнитный диск типа ZIP или JAZZ. Похож на дискету, но обладает значительно большей ёмкостью. Так выглядит ZIP-диск и привод для него;
7) магнитооптический или т.н. флоптический диск. Сменный носитель большой ёмкости. Так выглядит магнитооптический диск и привод для него;
8) кассета с магнитной лентой – сменный носитель для стримера (streamer) – прибора, специально предназначенного для хранения больших объёмов данных. Некоторые модели компьютеров приспособлены для записи информации на обычные магнитофонные кассеты. Кассета имеет большую ёмкость и высокую скорость записи-считывания, но медленный доступ к произвольной точке ленты;
9) перфокарты – в настоящее время почти не используются;
10) перфолента – в настоящее время почти не используется;
11) кассеты и микросхемы ПЗУ (read-only memory, ROM). Характеризуются невозможностью или сложностью перезаписи, небольшой ёмкостью, относительно высокой скоростью доступа, а также большой устойчивостью к внешним воздействиям. Обычно применяются в компьютерах и других электронных устройствах специализированного назначения, таких как игровые приставки, управляющие модули различных приборов, принтеры и т.д.;
12) магнитные карты (полоски). Маленькая ёмкость, транспортабельность, возможность сочетания машинно-читаемой и обычной текстовой информации. Кредитные карточки, пропуска, удостоверения и т.п.
Существует большое количество специализированных носителей, применяемых в различных малораспространённых приборах. Например, магнитная проволока, голограмма.
Кроме того, носителем информации является оперативная память компьютера, ОЗУ (RAM), но она не пригодна для долговременного хранения информации, поскольку данные в ней не сохраняются при отключении питания. Так выглядят модули оперативной памяти.