HDD (Hard Disk Drive – устройство управления жесткими дисками, винчестер, жесткий диск, дисковод жестких дисков, накопитель на жестком магнитном диске (НМЖД), Hard Magmetic Disk Drive (HMDD)) используется для хранения больших объемов информации пользователя.
Рисунок 1. Разобранный жесткий диск
Назначение
НЖМД является наиболее совершенным и сложным устройством современного ПК. Его диски способны вместить много мегабайт информации, которая передается с большой скоростью. Основные принципы работы жесткого диска за время его существования остались практически неизменными. НЖМД помещен в герметичный металлический корпус, который защищает дисковод от частичек пыли и защищает накопитель от электромагнитных помех.
НЖМД служит для длительного хранения информации, при этом в процессе работы данные могут удаляться и записываться. Жесткий диск используется для хранения больших объемов информации. Емкость жестких дисков современных ПК составляет несколько терабайт.
История
Первый жесткий диск фирма $IBM$ создала в $1973$ г. Он вмещал до $16$ Мбайт информации. Диск состоял из $30$ цилиндров, которые были разбиты на $30$ секторов, и обозначался как $30/30$. По аналогии с автоматическими винтовками, которые имели калибр $30/30$, этот диск получил название «винчестер».
Рисунок 2. НЖМД объёмом $44$ Мб ($1980$-е гг.)
Строение и принцип работы НЖМД
Жесткий диск помещен в герметичную железную коробку, в которой размещены магнитные диски, блок головок для чтения и записи и электродвигатель.
Рисунок 3.
При включении ПК электродвигатель раскручивает магнитный диск до скорости в несколько тысяч об/мин и диск вращается в течении всего времени, пока ПК включен.
Рисунок 4. Устройство и принцип работы НЖМД
Вследствие высокой скорости вращения диска специальные магнитные головки, которые записывают и считывают информацию, «парят» над ним. При касании головок к диску он быстро пришел бы в негодность.
Логическая структура магнитного диска
- загрузочный сектор (boot record) – сектор с номером $0$, в котором содержится небольшая программа, с помощью которой ПК определяет возможность загрузки операционной системы с данного диска;
- таблица размещения файлов, в которой хранятся сведения о размещении файлов на диске;
- область данных (data area), которая служит для непосредственного хранения данных и занимает основную часть дискового пространства.
Основные параметры жесткого диска
Емкость – для настольных ПК от $40$ Гб до нескольких Тб.
Скорость чтения данных. $IDE$ ($ATA$) имеет максимальную скорость передачи данных $2,1–8,3$ Мб/сек, $EIDE$ ($ATA-2$) – $11,1–33,3$ Мб/сек. Эта скорость зависит от того, куда передаются данные: в регистры ЦП или непосредственно в оперативную память (более производительный режим).
Скорость вращения диска достигает $15 \ 000$ об/мин. Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска). Жесткие диски вращаются непрерывно даже тогда, когда к ним нет обращений, что увеличивает скорость передачи данных, т.к. при обращении не тратится время на разгон диска.
Стандартные скорости для настольных ПК $5 \ 400$, $5 \ 900$, $7 \ 200$ и $10 \ 000$ об/мин. В ноутбуках скорость вращения меньше – $4 \ 200$, $5 \ 400$ и $7 \ 200$ об/мин.
Размер кэш-памяти, в которую ПК помещает данные, наиболее часто используемые.
Фирма-производитель. Производством жестких дисков занимаются $7$ компаний: Fujitsu, Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. При этом каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие, особенности.
Интерфейсы подключения НЖМД
В современных ПК существуют НЖМД с различными интерфейсами подключения:
$IDE$ (или $ATA$) – интерфейс подключения жесткого диска к контроллеру с помощью $40-$ или $80$-жильного шлейфа. К одному шлейфу можно подключить сразу $2$ устройства, для чего необходимо произвести некоторые дополнительные настройки.
Serial $ATA$ ($SATA$) – интерфейс с более высокой скоростью, поддерживаемый всеми современными системными платами. Данные передаются по семижильному кабелю, накопители конфигурируются автоматически без дополнительных настроек.
$SCSI$ – производительный параллельный интерфейс, который применяется в системах на основе сервера. Системные платы с поддержкой $SCSI$ встречаются редко, поэтому для подключения $SCSI$-дисков необходимо установить дополнительный $SCSI$-контроллер. В некоторых современных системах встречается интерфейс – $SAS$ (Serial Attached SCSI).
