Накопитель на жёстких магнитных дисках – это запоминающее устройство большой ёмкости, принцип действия которого базируются на методах магнитной записи.
Устройство и принцип действия накопителя на жестких магнитных дисках
Накопителем на жёстких магнитных дисках (HDD — hàrd (magnetìc) dìsk drìve) является оборудование, служащее для сохранения информации, которое использует принципы магнитной записи. В основной массе компьютерного оборудования такие устройства являются главным модулем памяти.
Информационные данные пишутся в таких накопителях на твёрдые пластины, сделанные из алюминия или даже стекла, на которые нанесён слой ферромагнитного вещества (обычно двуокись хрома). В жёстких дисках применяется набор пластинок, расположенных на единой оси. Головки для считывания информации при работе не должны касаться поверхностного слоя пластины, что обеспечивается набегающим потоком воздуха, который формируется при вращении пластин с большой скоростью. Зазор между диском и считывающей головкой равен примерно нескольким нанометрам (в основном, примерно десять Нм), то есть механический контакт между ними отсутствует, что гарантирует долговременную бесперебойную работу оборудования. Когда пластины не вращаются, головки располагаются около шпинделя или вне пластин в недоступной зоне, что исключает их нерабочее контактирование с дисковой плоскостью. Кроме того, его отличительной особенностью является то, что информационный носитель объединён с накопителем, приводами и электронным модулем и (для ПК это всегда выполняется), как правило, расположен в составе системного блока.
Основные характеристики HDD
HDD, которые выпускаются серийно, предназначены для интерфейсного типа ATA и других.
Под ёмкостью накопителя понимается объём информационных данных, которые он способен сохранить.
С начала выпуска первых НЖМД и по сей день технология хранения данных постоянно улучшается и, соответственно, всё время возрастает их максимальная ёмкость. Сегодня уже никого не удивляет размер HDD в три терабайта, хотя совсем недавно это казалось фантастикой. Следует заметить, что в отличие от используемых в информатике набора приставок, которые обозначаю величину кратную 1024, компании, производящие HDD, при указании объёма дисков применяют величины, кратные тысяче. То есть, если указана на жёстком диске ёмкость 300 Гб, то фактически она равна 186,2 Гб.
Физические размеры современных HDD – 3,5 или 2,5 дюйма в ширину, что соответствует размерам отведённых для них мест в ПК и ноутбуках.
Под временем произвольного доступа понимается время, в течение которого жёсткий диск сможет однозначно исполнить процедуру чтения или записи данных на любую зону магнитного диска. Этот параметр располагается в пределах от 2,5 до 16мсек. Обычно, самое маленького время у серверных дисков, а максимальное у жёстких дисков компьютерного оборудования малых габаритов.
Скорость вращения шпинделя– это число оборотов шпинделя в минуту. Эта характеристика существенно влияет на время доступа и быстродействие информационного обмена. На сегодняшний день определены такие параметры:
- От четырёх до семи тысяч для ноутбуков.
- От пяти до десяти тысяч для ПК.
- От десяти до пятнадцати тысяч для серверов и рабочих станций с высокой производительностью.
Повысить скорость вращения шпинделя в HDD ноутбуков мешает гироскопический эффект, который для неподвижных устройств практически незаметен.
Характеристикой надёжности жёсткого диска является усреднённое время наработки на отказ. Практически все сегодняшние жёсткие диски обладают технологией S.M.A.R.T. (sèlf-monìtoring, analysìs and reportìng tèchnology), то есть это технология, которая позволяет оценивать состояние жёсткого диска.
Число операций ввода и вывода в секунду для жёстких дисков – примерно пятьдесят операций в секунду при организации произвольного доступа к диску, и примерно сто операций в секунду при организации последовательного доступа.
Важной характеристикой для жёстких дисков, используемых в мобильных устройствах, является потребляемая мощность.
Уровнем шума является шум, производимый механическими элементами жёсткого диска при его эксплуатации. Измеряется этот параметр в децибелах. Работающими тихо являются жёсткие диски, которые имеют уровень шума не выше 26 дБ. Можно выделить шумы, издаваемые вращающимся шпинделем, и шумы, вызванные перемещением головок.
Способность HDD противостоять ударам является сопротивляемостью большим перепадам давления. Может измеряться в единицах допускаемой перегрузки при его работе и бездействии.
Буфером является промежуточный модуль памяти, который служит для согласования разных скоростных параметров чтения, записи и трансляции через интерфейсный блок. Этот параметр в жёстких дисках колеблется в диапазоне от восьми до шестидесяти четырёх Мб.
Конструкция HDD
В состав HDD входят блок электроники и, так называемая, гермозона. Блок-схема HDD приведена на рисунке ниже:
Рисунок 1. Конструкция HDD. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В состав гермозоны входят:
- Корпус, выполненный из сплава повышенной прочности.
- Магнитные пластины (диски, покрытые магнитным составом).
- Устройство позиционирования вместе с блоком головок.
- Шпиндельный электропривод.
Блок электроники состоит из:
- Блока управления.
- ПЗУ, то есть постоянного запоминающего устройства.
- Буферной памяти.
- Интерфейсного блока.
- Блока, отвечающего за цифровую обработку сигнала.
Блок головок представляет собой рычажный набор из пружинящей стали, а именно по два рычага к каждому диску. Один конец рычагов крепится на оси около края диска, а на других концах, расположенных сверху дисков, располагаются считывающие головки.
Магнитные диски обычно изготавливают из различных сплавов на основе металлов, но поначалу компании, производящие жёсткие диски, пытались их делать пластиковыми и даже стеклянными. Но были не очень прочные и, как следствие, недолговечные. Пластины покрываются тончайшим магнитным налётом, состав которого является коммерческой тайной.
