Жесткий диск
Жесткий диск безусловно самый распостраненный носитель информации, не один компьютер и ноутбук не обходиться без него. У этого устройства множенство названий и аббревиаттур давайте рассмотрим самые распостранненые: Винчестер - откуда произошло такое название Вы можете узнать ознакомившись с разделом этой страницы "История жесткого диска" и уже в свою очередь от этого названия произошли такие как винт, веник и др. HDD - аббривиаттура на английском языке, которая раскрывается как hard disk drive, что на русском как раз и обозначает жесткий диск. НГМД - на русском языке жесткий диск имеет аббривеатуру НГМД, что обозначает накопитель на гибких магнитных дисках.История жесткого диска.
Первый жесткий диск.
Официальной датой создания первого жесткого диска принято счиитать 13 сентября 1956 года. В этот день IBM (один из лидеров по производсту hdd) объявила о создании носителя информации основанного на магнитных пластинах. Диски имели прочную основу, на тот момент они покрывались оксидом железа, что давало право называть это устройство магнитным. На первом жестком диске было 50 пластин, которые имели диаметр 60 см. Этому носителю информации даже дали имя "RAMAC". представлял он из себя огромный шкаф, а вот объем информации которую можно было записать на него составил 5 Мбайт.
Почему винчестер ?
Выше мы уже говорили, что жесткий диск так же назвают винчестером. Давайте разберемся откуда пришло название винчестер. Все дело в том, что в 1973 году, опять же компания IBM, седлала прорыв в производсте жестких hdd. Она создала модель, которая имела название IBM 3340. Этот винчестер стал намного меньще своего предшествинника, на нем увеличилась плотность записи данных, а еще увеличилась скорость доступа к этим самым данным. На внешний вид IBM 3340 представлял из себя два шкафчика с емкостью 30 Мбайт каждый, ткие же фиры были в маркировке винтовки "Winchester 30-30". Какой то шутник увидел аналогию в этих двух предметах и с тех пор к жесткому диску прикрепилось название винчестер.
Устройство жесткого диска.
Если рассматривать жесткий диск в целом, то он состоит из двух основных частей: это плата электроники, на которой располагается так сказать "мозг" hdd. На нем расположены процессор, так же присутсивует управляющая программа, оперативное запоминающее устройство, усилитель записи и чтения. К механической части относяться такие части как блок магнитных головок имеющих аббривиатуру БМГ, двигатель который придает вращение пластинам, ну и конечно же сами пластины. Давайте рассмотрим каждую часть более детально.
Гермоблок
Гермоблок он же корпус жесткого диска - предназначен для крепления всех деталей hdd, а так же выполняет функцию защиты от попадания частиц пыли на поверхность пластин. Стоит отметить что вскрытие гермоблока, можно осуществлять только в специально подготовленном для этого помещении, во избежании как раз таки попадания пыли и грязи внутрь корпуса.
Интегральная схема.
Интегральная схема или плата электроники синхронизирует работу жесткого диска с компьютером и управляет всеми процессами, в частности она поддерживает постоянной скорость вращения шпинделя и соотвественно плаcтин, которая осуществляется двигателем.
Электромотор.
Электромотор или двигатель вращает пластины около 7200 оборотов в секунду (взято среднее значение, есть винчестеры на которых скорость выше и доходит до 15000 оборотов в секунду, а есть и с меньшей скоростью около 5400, от скорости вращения пластин зависит скорость доступа к нужной инфоормации на жестком диске).
Коромысло.
Коромысло предназначено для записи и чтения информации с пластин жесткого диска. Конец коромысла разделен и на нем находится блок магнитных головок, это сделано для того, что бы можно было записывать и считывать информацию с нескольких пластин.
Блок магнитных головок.
В состав коромысла входит блок магнитных головок, о которых мы говорили выше и который довольно часто выходит из строя, но это "часто" параметр очень условный. Магнитные головки распологаются сверху и снизу пластин и служать для непосредственного считывания информации с платин расположенных на жестком диске.
Пластины.
На пластинах непосредственно храниться информация, они изготавливаются из таких материалов как, алюминий, стекло и керамика. Самое большое распостранение получил алюминий, а вот из двух остальных материалов изготавливают, так называемые "элитные диски". Первые выпускаемы пластины покрывались окисью железа, но этот ферромагнетик имел большой недостаток. Диски покрытые таким веществом имели небольшую износостойкость. На данный момент большинство производителей жестких дисков покрывают пластины кобальтом хрома, у которго запас прочности на порядок выше, чем у окиси железа. Пластисны крепяться на шпиндель на одинаковом друг от друга расстоянии, такая конструкция имеет название "пакет". Под дисками распологается ранее описанный двигатель или электромотор.
Каждая сторона пластины разбита на дорожки, они в свою очередь разделены на сектора или по другому блоки, все дорожки одного диаметра представляют из себя цилиндр.
Все совеременные винчестеры имеют так называемый "инженерный цилиндр", на нем хранятся служебная информация, такая как модель hdd, серийный номер и др. Эта информация предназначена для считывания компьютером.
Низкоуровневое форматирование жесткого диска.
Раньше после того как Вы впервые подключили жесткий диск к компьютеру необходимо было произвести низкоуровневое форматирование. Для осуществлениия этой операции в BIOS присутствовал специальный выделенный пункт. На сегодняшний момент эту процедуру выполняют заводы изготовители. При низкоуровневом форматировании происходит запись сервоинформации, которая содержит в себе данные о специальных метках, которые предназначены для стабилизации скорости вращения шпинделя, поиска головками необходимых секторов, а так же информация, которая помогает следит за расположением головок над поверхностью пластины.
Принцип работы жесткого диска.
Выше мы рассмотрели устройство жесткого диска и частично затронули вопрос взаимодействия различных частей hdd. Давайте теперь рассмотрим как работает этот носитель информации.
В процессе работы жесткого диска не происходит прямого контакта БМГ и поверхности пластины, более того если такое соприкосновение произойдет это разрушит hard disk drive. Мотор раскручивает шпиндель до 15 000 оборотов в секунду, из за этого образуется так называемая воздушная подушка, которая и не дает соприкосаться БМГ с платинами. Если же скорость вращения по различным причинам (перебои в электропитании или же штатное выключение компьютера) становится ниже критической, то коромыло перемещается в парковочную зону жесткого диска. Эта зона распологается у шпинделя, где не происходит процесса записи и чтения информации, поэтому головки спокойно ложатся на поверхность пластин в такой парковочной зоне.
Запуск жесткого диска.
После того как на hdd подается питание, происходит тестирование электроники, по мере того как двигателем раскручивается шпиндель, а вместе с ним соотвественно и пластины, появляется эффект воздушной подушки, которая поднимает магнитные головки с зоны парковки. После того как достигается необходимая скорость вращения, БМГ покидают парковочную зону и с помощью контроллера ищут сервометки, созданные в процессе низкоуровнего форматирования. Если процессор получает положительный результат, то жесткий диск переводится в рабочий режим.
Технология чтения/записи на жестком диске.
Чтение и запись на жесткий диск, а вернее на одну из пластин hdd производиться головками записи входящими в состав БМГ. Принцип этого процесса идентичен процессу записи и считывания информации с кассет. Данные преобразуются в перменный электрический ток, далее этот ток поступает на головку записи/чтения, преобразовавшись в магнитное поле он намагничивает участок пластины жесткого диска. Как мы уже знаем плаcтины покрыты ферромагнитным слоем, который можно намагнитить одним из способов, каждый из этих способов обозначает либо 0 либо 1. намагниченный участок платины hdd называют доменом. Это домен представляет собой маленькую область пластины, которая имеет заряд с определенной ориентацией северного или южного полюсов. После того как магнитная головка, воздействовала на домен, он принимает одно из значений и на пластине образуются зоны остаточной намагниченности, они как раз и обозначают сохраненную на диске информацию.