HDD: مبدأ العمل والخصائص الرئيسية لل

محركات الأقراص الصلبة، أو كما يطلق عليها، والأقراص الصلبة هي واحدة من أهم مكونات نظام الكمبيوتر. عن الجميع يعرف ذلك. ولكن هذا ليس مستخدم الحديث حتى في التخمينات المبدأ حول كيفية القرص الصلب. مبدأ العملية، بصفة عامة، لفهم أساسي بسيطة جدا، ولكن هناك بعض الفروق الدقيقة، والتي سيتم مناقشتها بشكل أكبر.

أسئلة جهة وتصنيف محركات الأقراص الصلبة؟

السؤال من جهة، وبطبيعة الحال، الخطابي. أي شخص، حتى معظم المبتدئين، أجاب على الفور أن القرص الصلب (المعروف أيضا باسم القرص الثابت، الملقب القرص الصلب أو HDD) استجابت على الفور أنه يستخدم لتخزين المعلومات.

بشكل عام، صحيح. لا ننسى أن على القرص الصلب، باستثناء نظام التشغيل ويتم إنشاء ملفات المستخدم من قبل قطاعات التمهيد نظام التشغيل، وذلك بفضل والتي قالت انها ستبدأ، فضلا عن بعض العلامات التي القرص يمكن العثور بسرعة على المعلومات المطلوبة.

النماذج الحالية هي متنوعة جدا: العاديين HDD، والأقراص الصلبة الخارجية وسرعة عالية في محركات SSD الصلبة للدولة، على الرغم من أنه ينسب إلى محركات الأقراص الصلبة وغير مقبول. ومن المقترح أيضا أن تنظر في الجهاز ومبدأ عملية HDD، إذا كان في كامل ثم على الأقل في هذا، ذلك لم يكن كافيا لفهم المصطلحات والعمليات الأساسية.

يرجى ملاحظة أن هناك تصنيف خاص من HDD اليوم على بعض المعايير الأساسية، من بينها ما يلي:

• طريقة لتخزين المعلومات؛
• نوع الوسائط.
• طريقة تنظيم الوصول إلى المعلومات.

لماذا يسمى القرص الصلب القرص الصلب؟

اليوم، كثير من الناس يفكرون في ماذا تسمى الأقراص الصلبة الأقراص الصلبة تابعة لأسلحة صغيرة. ويبدو أنه قد يكون هناك تشابه بين الجهازين؟

ظهر هذا المصطلح بقدر ما يعود إلى عام 1973، عندما ظهرت في السوق لأول مرة في العالم HDD، وبناء الذي يتكون من اثنين من مقصورات منفصلة في وعاء محكم. وكانت قدرة كل حجرة 30 MB، وهذا هو السبب أعطت المهندسين الاسم الرمزي للقرص "30-30"، والذي كان تماما في تناغم مع العلامة التجارية شعبية في الوقت البندقية "وينشستر، 30-30". ومع ذلك، في وقت مبكر 90s في أمريكا وأوروبا هو اسم ذهب تقريبا من الاستخدام، ولكن لا تزال شعبية في الفضاء بعد الاتحاد السوفياتي.

الجهاز ومبدأ عملية HDD

لكننا استطرادا. مبدأ عملية HDD يمكن تلخيصها على النحو عملية القراءة أو الكتابة. ولكن كيف يحدث هذا؟ من أجل فهم تشغيل القرص الصلب المغناطيسي، يجب أولا أن تتعلم كيف يعمل.

القرص الصلب نفسه هو عبارة عن مجموعة من لوحات، وعدد من التي قد تختلف من أربعة إلى تسعة مترابطة بواسطة رمح (المحور)، ودعا الى المغزل. يتم وضع لوحات واحدة فوق الأخرى. في معظم الحالات، والمواد المستخدمة في صنعها هي الألومنيوم والنحاس والخزف والزجاج وما شابه ذلك. D. أنفسهم من لوحة لديها طلاء المغناطيسي خاص من مادة تسمى طبق، على أساس أكسيد جاما الفريت، أكسيد الكروم والباريوم الفريت ور. D . كل سمك لوحة من حوالي 2 مم.

لتسجيل وقراءة المعلومات تتوافق رئيس شعاعي (واحد لكل لوحة) وتستخدم لوحات في كل السطوح. أثناء دوران المغزل، سرعة التي يمكن أن يكون 3600-7200 مراجعة. / دقيقة، والانتقال رؤساء يتوافق مع اثنين من المحركات الكهربائية.

في هذه الحالة، فإن المبدأ الأساسي من القرص الصلب لجهاز الكمبيوتر هو أن المعلومات يتم تسجيلها ليست في أي مكان، ولكن في مكان محدد بدقة، ودعا القطاعات، والتي تقع على المسارات متحدة المركز أو المسارات. لتجنب الارتباك، وتطبيق قواعد موحدة. هناك رأي مفاده أن مبادئ محركات الأقراص الصلبة من حيث بنيتها المنطقية وعالمية. على سبيل المثال، فإن حجم قطاع واحد، لمعيار موحد اعتمدت في جميع أنحاء العالم، هو 512 بايت. وتنقسم القطاعات في مجموعات، والتي هي متواليات من عدد من القطاعات هي بدورها. وخصوصا القرص الثابت لمبدأ العمل في هذا الصدد هو أن تبادل المعلومات وأدلى به للتو مجموعات كاملة (قطاعات صحيح سلاسل).

ولكن كيف تتم قراءة المعلومات؟ قيادة الأعمال: القرص الثابت على النحو التالي: عن طريق رأس قوس القراءة خاصة في شعاعي (حلزونية) الاتجاه ينتقل إلى المسار المطلوب وعند المنعطف وضعه فوق قطاع معين، جميع رؤساء يمكن نقل في وقت واحد من خلال قراءة المعلومات نفسها ليس فقط من مسارات مختلفة ولكن مع أقراص مختلفة (رقائق). ويطلق على جميع المسارات مع الأرقام الترتيبية نفس الاسطوانات.

فمن الممكن لتحديد مبدأ تشغيل آخر من القرص الصلب: رئيس القراءة أقرب إلى سطح مغناطيسي (ولكن لا تلمس ذلك)، وارتفاع الكثافة تسجيل.

كيف هي الكتابة والقراءة من المعلومات؟

وقد دعا محركات الأقراص الصلبة، أو محركات الأقراص الصلبة، وبالتالي المغناطيسي التي يستخدمونها لقوانين الفيزياء المغناطيسية، التي صاغها فاراداي وماكسويل.

كما سبق ذكره، يتم تطبيق لوحات من nemagnitochuvstvitelnogo مواد الطلاء المغناطيسي لسمك بضعة ميكرومتر. في العملية، والمجال المغناطيسي وجود ما يسمى بنية المجال.

ومجالها المغناطيسي هو يحدها بدقة السبائك الحديدية حدود المنطقة الممغنطة. ويمكن تلخيص مزيد HDD مبدأ العملية على النحو التالي: في حالة وجود مجال مغناطيسي خارجي، يبدأ الحقل محرك الأقراص المناسب إلى الاسترشاد بدقة على طول الخطوط المغناطيسية وعند انتهاء تأثير ذلك على أقراص تظهر منطقة المغناطيسية فيه المعلومات المخزنة الواردة سابقا في الملعب الرئيسي .

لإنشاء حقل خارجي غير مسؤولة عن تسجيل قراءة الرأس، والقراءة المغناطيسية المنطقة، ويجري العكس في الرأس يخلق القوة الدافعة الكهربائية أو EMF. ثم كل ما هو بسيط: تغيير EMF يتوافق مع ثنائي واحد، وغيابها أو وقف - صفر. الوقت يتغير EMF خلية دعا بعض الشيء.

وعلاوة على ذلك، والسطح المغناطيسي للاعتبارات معلوماتية بحتة يمكن أن تكون مرتبطة، كنوع من نقطة بت سيكوينس داتا. ومع ذلك، منذ الموقع من هذه النقاط هو المستحيل تماما لحساب دقيق، على محرك الأقراص الذي تريد تثبيت نوع من تسمية محددة مسبقا التي ساعدت في تحديد المكان الذي ترغب به. ويطلق على إنشاء مثل هذه التسميات التنسيق (حوالي القرص تقسيم في المسارات والقطاعات، مجمعة).

الهيكل المنطقي ومبدأ التشغيل من القرص الصلب من حيث التنسيق

وفيما يتعلق المنظمات HDD منطقية هنا في المقام الأول كان هناك تنسيق، حيث هناك نوعان رئيسيان: على مستوى منخفض (المادية) ومستوى عال (المنطق). بدون هذه الخطوات، إحداث أي القرص الصلب إلى حالة العمل لا يستطيعون الكلام. للحصول على معلومات حول كيفية تهيئة القرص الصلب الجديد، سيتم مناقشتها بشكل منفصل.

التنسيق على مستوى منخفض يتطلب تأثير مادي على سطح الأقراص الصلبة، والتي تقع القطاعات على طول المسارات. ومن المثير للاهتمام أن مبدأ القرص الصلب هو من النوع الذي كل قطاع خلقت عنوان فريدة من نوعها، والتي تشمل عدد القطاع ذاته، وتتبع عدد، الذي يقع عليه، ورقم لوحة. وهكذا، فإن تنظيم الوصول المباشر تتناول الذاكرة نفسها مباشرة من عنوان معين، بدلا من البحث عن المعلومات الصحيحة عبر السطح، بسبب الذي يتم تحقيق السرعة (على الرغم من أنها ليست الأكثر أهمية). لاحظ أنه عندما يتم مسح التنسيق على مستوى منخفض تماما على جميع المعلومات واستعادتها في معظم الحالات لا يمكن أن يكون.

شيء آخر - شكل منطقي (في الأنظمة المستندة إلى Windows هو شكل سريع أو شكل سريع). وعلاوة على ذلك، وهذه العمليات هي التي تنطبق على إنشاء الأقسام المنطقية التي تمثل منطقة معينة من القرص الثابت الأساسي الذي يعمل على نفس المبادئ.

التنسيق المنطقي يؤثر في المقام الأول على منطقة النظام الذي يتكون من (سجل التمهيد MBR) قطاع التمهيد وجدول القسم، جدول تخصيص الملفات (FAT، NTFS، وهلم جرا. D.) والدليل الجذر (الدليل الجذر).

يتم تسجيل المعلومات في قطاعات الكتلة من خلال عدة أجزاء، حيث في مجموعة واحدة لا يمكن أن تحتوي على كائنين متطابقة (ملفات). في الواقع، وإنشاء قسم منطقي، لأنه يفصلها عن قسم النظام الرئيسي، حيث أن المعلومات المخزنة على ذلك، إذا كانت هناك أخطاء وإخفاقات لتغيير أو لا يتأثر الإزالة.

الخصائص الرئيسية HDD

أعتقد، من حيث المبدأ عملية HDD العام ليفهم قليلا. ننتقل الآن إلى الميزات الرئيسية، والتي تعطي صورة كاملة عن جميع الفرص (أو عيوب) من محركات الأقراص الصلبة الحديثة.

مبدأ خصائص القرص والرئيسية الصعبة قد تكون مختلفة تماما. لفهم ما هو على المحك، نختار المعلمات الأساسية التي تميز كل معروفة للمخازن المعلومات تاريخ:

• سعة (حجم)؛
• الأداء (البيانات سرعة الوصول إلى القراءة والكتابة من المعلومات).
• واجهة (طريقة الاتصال، اكتب تحكم).

القدرة هو المبلغ الإجمالي من المعلومات التي يمكن تسجيلها وتخزينها على القرص الصلب. من HDD الصناعة التحويلية ينمو بسرعة كبيرة بحيث اليوم دخلت الأقراص الصلبة استخدام مع وحدات التخزين من أجل من 2 TB أو أكثر. و، لأنه يعتقد أن هذا ليس هو الحد المسموح به.

واجهة - والسمة الأكثر أهمية. ويحدد الطريقة التي يتم توصيل الجهاز إلى اللوحة الأم، وحدة تحكم يستخدم كأساس القراءة والكتابة والقيام بها، وهلم جرا. D. واجهات الرئيسية والأكثر شيوعا تعتبر IDE، SATA وSCSI.

الأقراص مع IDE واجهة مختلفة منخفضة التكلفة، ولكن، من بين عيوب كبيرة يمكن تمييز عدد محدود من الأجهزة المتصلة في وقت واحد (بحد أقصى أربعة)، وانخفاض معدل البيانات (وحتى مع دعم الوصول المباشر للذاكرة DMA الترا أو بروتوكولات ATA الترا (الوضع 2 و الوضع 4). وعلى الرغم من أنه يعتقد استخدامها يمكن أن تزيد من مستوى سرعة القراءة / الكتابة من 16 ميجا بايت / ثانية، ولكن السرعة أقل بكثير مما كانت عليه في الواقع. بالإضافة إلى ذلك، إلى وضع UDMA يتطلب تثبيت برامج التشغيل الخاصة، والتي من الناحية النظرية، ينبغي توفيره مع اللوحة الأم.

نتحدث عن ما مبدأ القرص الصلب والميزات، لا يمكن تجاهل واجهة SATA، والذي هو نسخة خليفة IDE ATA. الاستفادة من هذه التكنولوجيا هو أن سرعة القراءة / الكتابة قابلة للزيادة الى 100 ميجا بايت / ثانية عن طريق استخدام الحافلات عالية السرعة Fireware IEEE-1394.

وأخيرا، واجهة SCSI مقارنة مع السابقتين هي الأكثر مرونة وأعلى سرعات (القراءة / الكتابة بسرعة تصل إلى 160MB / ثانية وما فوق). ولكن هناك مثل هذه الأقراص الصلبة ومرتين تقريبا مكلفة كما. ولكن عددا من أجهزة التخزين على اتصال في وقت واحد تتراوح 7-15، الاتصال لا يمكن أن يؤديها من دون دي تنشيط جهاز الكمبيوتر، وطول الكابل يمكن أن يكون في حدود 15-30 متر. في الواقع، لا ينطبق هذا النوع من الأقراص الصلبة بالنسبة للجزء الأكبر لأجهزة الكمبيوتر المستخدم والخوادم.

وأعرب عن أداء تميز وسرعة انتقال والإنتاجية قدرة I / O، يعبر عنه عادة وقت الإرسال وكمية البيانات المنقولة في سلسلة، وفي ميغا بايت / ثانية.

بعض خيارات إضافية

نتحدث عن ما هو مبدأ عمل القرص الصلب وما يؤثر على عملها المعلمات، لا يمكن تجنبها، وبعض الميزات الإضافية، التي قد تؤثر على الأداء أو عمر الجهاز.

هنا، في المقام الأول هو سرعة الدوران، مما يؤثر بشكل مباشر على وقت البحث والتهيئة (الاعتراف) لقطاع المطلوب. هذا ما يسمى كامنة وقت البحث - فاصل خلالها على ضرورة قيام القطاع يتحول إلى رأس القراءة. اعتمد اليوم عدة معايير لسرعة المغزل، أعرب في دورة في الدقيقة مع تأخير الوقت بالمللي ثانية:

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

وينظر بسهولة أن أعلى سرعة، وأقل وقت ينفق على قطاع البحث، والطائرة المادية - عن طريق الثورة من القرص إلى نقطة رأس تركيب لوحة تحديد المواقع المطلوبة.

معلمة أخرى - معدل نقل الداخلي. على المسارين الخارجي هو الحد الأدنى لكنه يزيد مع الانتقال التدريجي إلى المسار الداخلي. وهكذا، فإن عملية إلغاء التجزئة نفسها التي تمثل حركة كثيرا ما تستخدم البيانات في أسرع مساحة القرص - وليس مجرد نقل المسار الداخلي مع زيادة سرعة القراءة. سرعة الخارجية لديها قيمة ثابتة وتعتمد على واجهة المستخدم.

وأخيرا، واحدة من النقاط الهامة المرتبطة بوجود مخبأ القرص الصلب نفسه أو العازلة. في الواقع، والقرص الصلب يعمل من حيث مبدأ الاستخدام عازلة شيئا من هذا القبيل لذكرى التشغيلية أو ظاهرية. حجم أكبر ذاكرة التخزين المؤقت (128-256 كيلو بايت)، ومحرك أسرع الثابت.

المتطلبات الرئيسية لHDD

المتطلبات الأساسية، التي ترد في معظم الحالات محركات الأقراص الصلبة، وليس ذلك بكثير. الشيء الرئيسي - حياة طويلة والموثوقية.

يعتبر المعيار الأساسي لمعظم HDD الحياة من أجل من 5-7 سنوات مع فترة تشغيل لا تقل عن خمسمائة ألف ساعة، ولكن لمحركات الراقية، وهذا الرقم ليس أقل من واحد مليون ساعة عمل.

أما بالنسبة للموثوقية، هي المسؤولة عن هذه الوظيفة من سمارت الاختبار الذاتي، التي تراقب الوضع من العناصر الفردية من القرص الصلب، وإجراء الرصد المستمر. على أساس البيانات التي يتم جمعها يمكن أن تتولد حتى توقعات مظهر ممكن من الأخطاء في المستقبل.

وغني عن القول أن المستخدم يجب أن لا يقف جانبا. على سبيل المثال، عند استخدام الأقراص الصلبة في غاية الأهمية لمراقبة مدى درجة الحرارة المثلى (0-50 ± 10 درجة مئوية) لتجنب الصدمات والتأثيرات ويقع القرص الصلب، وضرب من الغبار أو الجزيئات الصغيرة الأخرى، الخ بالمناسبة، كثير من سيكون .. مهتمة لمعرفة ان جزيئات الدخان نفسها حوالي مرتين أكبر من المسافة بين رأس القراءة وسطح مغناطيسي من القرص الصلب، والشعر البشري - 5-10 مرات.

أسئلة تهيئة النظام عن طريق استبدال القرص الصلب

الآن بضع كلمات حول ما ينبغي اتخاذ إجراءات، إذا لسبب المستخدم لتغيير القرص الصلب أو تثبيت dpolnitelny.

ولن نصف هذه العملية تماما، ولكننا لن نركز إلا على المراحل الرئيسية. أولا، يجب أن يكون متصلا القرص الصلب وعرضها في إعدادات بيوس، إذا تم الكشف عن الأجهزة الجديدة، تهيئة ذلك في قسم إدارة القرص وإنشاء سجل التمهيد، إنشاء حجم بسيط، تعيين له معرف (حرف)، والتنسيق مع اختيار نظام الملفات. فقط بعد هذا، "المسمار" الجديد سيكون جاهزا تماما للعمل.

استنتاج

هذا، في الواقع، وكل ما يمس لفترة وجيزة على أساسيات أداء وخصائص محركات الأقراص الصلبة الحديثة. لم يتم النظر في مبدأ تشغيل القرص الصلب الخارجي هنا من حيث المبدأ، حيث أنه عمليا لا يختلف عن ما يستخدم للأقراص الصلبة الثابتة. والفرق الوحيد هو فقط في طريقة توصيل محرك أقراص إضافي إلى جهاز كمبيوتر أو كمبيوتر محمول. الاتصال الأكثر شيوعا هو عن طريق واجهة أوسب، والتي ترتبط مباشرة إلى اللوحة الأم. وفي الوقت نفسه، إذا كنت ترغب في ضمان أقصى قدر من السرعة، فمن الأفضل لاستخدام معيار أوسب 3.0 (يتم رسم الميناء داخل باللون الأزرق)، وبطبيعة الحال، شريطة أن الأقراص الصلبة الخارجية نفسها تدعم ذلك.

في بقية، وأعتقد، أصبح واضحا لكثير من الناس كيف القرص الصلب من أي نوع الوظائف. ربما، أعطيت الكثير من المعلومات التقنية أعلاه، وخاصة من دورة الفيزياء في المدرسة، ومع ذلك، دون ذلك، فإن جميع المبادئ والأساليب الأساسية المنصوص عليها في تقنيات إنتاج وتطبيق الأقراص الصلبة لا يمكن فهمها تماما دون فهم هذا.