Მყარი დისკი: ოპერაციული პრინციპი და ძირითადი მახასიათებლები

მყარი დისკები, ან, როგორც ისინი მოუწოდა, მყარი დისკები, არის ერთ ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი კომპიუტერული სისტემა. ამის შესახებ ყველამ იცის. მაგრამ არა ყველა თანამედროვე მომხმარებელი კი პრინციპულად მიხვდება, თუ როგორ ხისტი ფუნქციები. ზოგადად, სამუშაოების პრინციპი საკმაოდ მარტივია, მაგრამ არსებობს გარკვეული ნიუანსი, რომლის შესახებაც ჩვენ წავალთ.

კითხვები მყარი დისკების მიზნისა და კლასიფიკაციის შესახებ?

მიზანი, რა თქმა უნდა, რიტორიკულია. ნებისმიერი მომხმარებელი, თუნდაც ყველაზე საბაზისო დონეზე, დაუყოვნებლივ პასუხობს, რომ მყარი დისკი (რომელიც ასევე მყარ დისკზე, მყარ დისკზე ან HDD) დაუყოვნებლივ პასუხობს, რომ ის ინახავს ინფორმაციის შენახვას.

ზოგადად, ეს მართალია. არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ მყარ დისკზე, ოპერაციული სისტემისა და მომხმარებლის ფაილების გარდა, არის OS- ის მიერ შექმნილ ჩატვირთვის სექტორები, რომელთა წყალობითაც იწყება, ასევე რამდენიმე ეტიკეტი, რომელზეც შეგიძლიათ სწრაფად იპოვოთ ინფორმაცია დისკზე.

თანამედროვე მოდელები საკმაოდ მრავალფეროვანია: ჩვეულებრივი HDDs, გარე მყარი დისკები, მაღალსიჩქარიანი SSD SSDs, თუმცა ისინი მკაცრად კლასიფიცირდება როგორც მყარი დისკები. შემდეგი, შესთავაზა განიხილოს მოწყობილობა და პრინციპი ხისტი, თუ არა მთლიანად, მაშინ მაინც ისე, როგორც საკმარისი იმისათვის, რომ გავიგოთ ძირითადი პირობები და პროცესები.

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ არსებობს თანამედროვე HDD- ის სპეციალური კლასიფიკაცია გარკვეული ძირითადი კრიტერიუმების მიხედვით, რომელთა შორისაა:

• ინფორმაციის შენახვის მეთოდი;
• გადამზიდავი ტიპი;
• ინფორმაციის ხელმისაწვდომობის ორგანიზების გზა

რატომ არის მყარი დისკი მოუწოდა მყარ დისკზე?

დღეს ბევრი მომხმარებელი ფიქრობს იმაზე, თუ რატომ ხისტი მაგნიტური დრაივები უწოდებენ მცირე ზომის მყარი დისკები. როგორც ჩანს, ამ ორ მოწყობილობას შორის საერთო შეიძლება იყოს?

ტერმინი თავად გამოჩნდა 1973 წელს, როდესაც მსოფლიო პირველი HDD გამოჩნდა ბაზარზე, რომლის დიზაინი შედგებოდა ორი ცალკეული კუპედან ერთ დახურულ კონტეინერში. თითოეული კვარტლის მოცულობა 30 მბ იყო, რის გამოც ინჟინერებმა სიგნალი "30-30" დააგროვეს, რაც სრულად აკმაყოფილებდა შემდეგ პოპულარულ "30-30 ვინჩესტერის" ბრენდს. თუმცა 90-იანი წლების დასაწყისში ამერიკაში და ევროპაში ეს სახელი თითქმის არ იყო გამოყენებული, მაგრამ პოსტსაბჭოთა სივრცეში კვლავ პოპულარულია.

მოწყობილობა და პრინციპი ხისტი

მაგრამ ჩვენ digress. ხისტი დისკის მუშაობის პრინციპი შეიძლება მოკლედ იყოს აღწერილი, როგორც კითხვისა და წერის პროცესის პროცესი. მაგრამ როგორ ხდება ეს? მაგნიტური მყარი დისკის პრინციპის გასაგებად, პირველ რიგში აუცილებელია, შეისწავლოს თუ როგორ არის მოწყობილი.

მყარი დისკი არის კომპლექტი ფირფიტები, რომელთა რიცხვი შეიძლება განსხვავდებოდეს ოთხიდან ცხრადან, რომლებიც დაკავშირებულია შაფით (ღერძი), რომელსაც spindle ეწოდება. ფირფიტები მოთავსებულია ერთმანეთის ზემოთ. ყველაზე ხშირად, მათი წარმოების მასალაა ალუმინის, სპილენძი, კერამიკა, მინა და სხვა. ფირფიტებს აქვთ სპეციალური მაგნიტური საფარი მატერიის სახით, რომელსაც ეწოდება პლატფორმა, გამა-ფერის ოქსიდის, ქრომის ოქსიდის, ბარიუმის ფერის და ა.შ. თითოეული ასეთი ფირფიტა დაახლოებით 2 მმ სისქეა.

ინფორმაციის ჩაწერისა და კითხვისას, რადიალური ხელმძღვანელები (თითო ფირფიტაზე) პასუხობენ და ორივე ზედაპირზე გამოიყენება ფირფიტები. ბრუნვის ბრუნვისთვის, რომლის სიჩქარე შეიძლება იყოს 3600-დან 7200-მდე, ხოლო ხელმძღვანელების მოძრაობა შეესაბამება ორ ელექტროძრავას.

ამ შემთხვევაში კომპიუტერის მყარ დისკზე ძირითადი პრინციპია ის, რომ ინფორმაცია არ არის მხოლოდ სადმე, მაგრამ მკაცრად განსაზღვრული ადგილის მიხედვით, მოუწოდა სექტორებს, რომლებიც განლაგებულია კონცენტრირებულ ტრეკებზე ან სიმღერებზე. დაბნეულობის თავიდან ასაცილებლად გამოყენებულია ერთიანი წესები. ეს იმას ნიშნავს, რომ მათი ლოგიკური სტრუქტურის საფუძველზე მყარი დრაივების პრინციპები საყოველთაოა. ასე რომ, მაგალითად, ერთი სექტორის ზომა, რომელიც მთელ მსოფლიოში ერთი სტანდარტული სტანდარტით არის მიღებული, არის 512 ბაიტი. თავის მხრივ, სექტორები იყოფა კლასტერებად, რომლებიც განლაგებულია რიგი სექტორების თანმიმდევრობით. ამასთან დაკავშირებით მყარი დისკის ოპერაციის პრინციპის თავისებურებანი ისაა, რომ ინფორმაციის გაცვლა ხდება მთლიანი მტევანით (მთელი სექტორის ჯაჭვები).

მაგრამ როგორ წაიკითხავს ინფორმაცია? მყარი დისკის მუშაობის პრინციპებია: სპეციალური სარკეების გამოყენებით, რადიალური (ჰელიკური) მიმართულებით წაკითხული ხელმძღვანელი გადაინაცვლა სასურველ სიმღერაზე და როდესაც პოზიციაზეა დამოკიდებული, ეს დონის ზემოთ პოზიციონირებულია, ყველა ხელმძღვანელს შეუძლია ერთდროულად გადავიდეს იგივე ინფორმაცია, , არამედ სხვადასხვა დისკებისგან (ფირფიტები). ყველა საჩვენებელი იგივე რიგითი ნომრებით ეწოდება ცილინდრებს.

მყარი დისკის ოპერაციის კიდევ ერთი პრინციპი გამოირჩევა: მჭიდროდ იკითხება მაგნიტური ზედაპირის მოსასმენი (მაგრამ არ შეეხება მას), უფრო მაღალია ჩაწერის სიმჭიდროვე.

როგორ არის ჩაწერილი და წაკითხული ინფორმაცია?

მყარი დისკები ან მყარი დისკები, ამიტომ ეწოდა მაგნიტური, რომ ისინი იყენებენ კანონების ფიზიკის მაგნეტიზმის, ჩამოყალიბებული ჯერ Faraday და Maxwell.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მაგნიტური საფარი გამოიყენება არა მაგნიკურად მგრძნობიარე მასალების ფირფიტებზე, რომლის სისქეც მხოლოდ რამდენიმე მიკრომიტრია. მუშაობის პროცესში მაგნიტური ველი იძენს ე.წ. დომენის სტრუქტურას.

მაგნიტური დომენი მკაცრად არის შეზღუდული ფეროშენადნობის მაგნეტიზებული რეგიონით. გარდა ამისა, მყარი დისკის მუშაობის პრინციპი შეიძლება მოკლედ აღწერილი იყოს: მაგ .: გარე მაგნიტური ველი იწყება მაგნიტური ხაზების გასწვრივ მკაცრად ორიენტირებად დისკზე, ხოლო დისკების მოქმედების შეწყვეტისას, ხელახალი მაგნიტიზაციის ზონებში გამოჩნდება ინფორმაცია, რომელიც ადრე მოიცავდა ადგილზე .

გარე ველის შექმნის მიზნით, კითხვის ავტორი პასუხისმგებელია წერილობითი ფორმით და წაკითხვისას, როდესაც ხსნის მაგნიტიზაციის ზონას, საპირისპიროდ ხელმძღვანელობს, ქმნის ელექტრმენტულ ძალას ან EMF- ს. შემდგომი ყველაფერი მარტივია: იცვლება EMF ერთს ორობითი კოდით და მისი არარსებობა ან შეწყვეტა არის ნულოვანი. EMF- ის შეცვლის დრო ცოტა ელემენტს ეწოდება.

გარდა ამისა, მაგნიტური ზედაპირი შეიძლება იყოს დაკავშირებული მხოლოდ როგორც ინფორმატიზმის მიზეზით, როგორც ინფორმაციის გარკვეული ბიტიანი რიგით. თუმცა, რადგან ასეთი წერტილების მდებარეობა არ შეიძლება გამოითვლება ზუსტად, აუცილებელია დისკზე გარკვეული წინასწარ განსაზღვრული ნიშნების დაყენება, რამაც ხელი შეუწყო სასურველ ადგილას. ამგვარი ეტიკეტების შექმნა ეწოდება ფორმატირებას (უხეშად ლაპარაკობს, დისკზე გაყოფა კრაკებად და სექტორების კლასტერებად).

ლოგიკური სტრუქტურა და ოპერაციული პრინციპი ხისტი ფორმატში

რაც შეეხება HDD- ის ლოგიკურ ორგანიზაციას, აქ არის პირველი ადგილი ფორმატირებაში, რომელშიც არის ორი ძირითადი ტიპი: დაბალი დონე (ფიზიკური) და მაღალი დონის (ლოგიკური). ამ ნაბიჯების გარეშე არ არის საჭირო სამუშაოზე მყარი დისკის შემოტანაზე საუბარი. შესახებ, თუ როგორ უნდა დაიწყოს ახალი მყარი დისკი, განიხილება ცალკე.

დაბალი დონის ფორმატირება გავლენას ახდენს ფიზიკური ზემოქმედება HDD ზედაპირზე, სადაც ტრეკების გასწვრივ სექტორების შექმნა ხდება. რასაკვირველია, მყარი დისკის პრინციპია, რომ თითოეული შექმნილი სექტორისთვის უნიკალური მისამართია, რომელიც მოიცავს სექტორის რაოდენობას, რომლის სიაშია განთავსებული და ფირფიტის ფურცელი. ამდენად, პირდაპირი დაშვების ორგანიზებაში, იგივე RAM პირდაპირ მიმართავს მოცემულ მისამართს და არ მოძებნის საჭირო ინფორმაციას მთელ ზედაპირზე, რის გამოც სიჩქარე მიიღწევა (თუმცა ეს არ არის ყველაზე მნიშვნელოვანი). გაითვალისწინეთ, რომ დაბალი დონის ფორმატირებისას, აბსოლუტურად ყველა ინფორმაცია წაშლილია და ხშირ შემთხვევაში ეს არ ექვემდებარება აღდგენას.

კიდევ ერთი საკითხია ლოგიკური ფორმატირება (Windows სისტემებში ეს არის სწრაფი ფორმატირება ან სწრაფი ფორმატი). გარდა ამისა, ეს პროცესი ასევე გამოიყენება ლოგიკური დანაყოფების შექმნისთვის, რომელიც წარმოადგენს იმავე პრინციპებზე მოქმედი ძირითადი ხისტის გარკვეულ არეალს.

ლოგიკური ფორმატირება ძირითადად გავლენას ახდენს სისტემურ არეალზე, რომელიც შედგება ჩატვირთვის სექტორისა და დანაყოფების ცხრილებისგან (ჩატვირთვის ჩატვირთვის ჩანაწერი), ფაილების განაწილების ცხრილები (FAT, NTFS და ა.შ.) და Root Directory (Root Directory).

სექტორში ინფორმაციის გადაწერა ხდება კასეტური გზით რამდენიმე ნაწილად და ორი იდენტური ობიექტი არ შეიძლება იყოს ერთი კასეტური. სინამდვილეში, ლოგიკური დანაყოფის შექმნა, როგორც ეს იყო, განცალკევებს ძირითად სისტემურ დანაყოფს, რის შედეგადაც მასში ინახება ინფორმაცია, როდესაც შეცდომები და დარღვევები გამოჩნდება, არ ექვემდებარება შეცვლას ან მოხსნას.

HDD- ის ძირითადი მახასიათებლები

მე ვფიქრობ, ზოგადად, მყარი დისკის პრინციპი ცოტა გასაგებია. ახლა ჩვენ მივმართავთ ძირითად მახასიათებლებს, რომლებიც თანამედროვე ხედების ყველა შესაძლებლობას (ან ნაკლოვანებებს) სრული სურათს აძლევს.

მყარი დისკის მუშაობის პრინციპი და ძირითადი მახასიათებლები შეიძლება სრულიად განსხვავებული იყოს. იმისათვის, რომ გავიგოთ, რა არის აქტუალური, განვიხილოთ ყველაზე ძირითადი პარამეტრები, რომლებიც დამახასიათებელია ყველა ცნობილი ინფორმაციის შენახვის მოწყობილობებში:

• მოცულობა (მოცულობა);
• სიჩქარე (მონაცემთა ხელმისაწვდომობის სიჩქარე, კითხვა და წერა);
• ინტერფეისი (კავშირის მეთოდი, კონტროლერის ტიპი).

მოცულობა არის საერთო რაოდენობის ინფორმაცია, რომელიც შეიძლება დაწერილი და შენახული მყარ დისკზე. ინდუსტრიის წარმოების HDD ვითარდება ისე სწრაფად, რომ დღეს ხისტი მაგნიტური დისკები ტომი დაახლოებით 2 ტუბერკულოზის და უმაღლესი უკვე შევიდა გამოყენება. და, მისი აზრით, ეს არ არის ლიმიტი.

ინტერფეისი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია. იგი განსაზღვრავს, თუ როგორ უკავშირდება მოწყობილობა დედაპლატას, რომელიც იყენებს კონტროლს, როგორ კითხულობს და წერს და ა.შ. ძირითადი და ყველაზე გავრცელებული ინტერფეისი არის IDE, SATA და SCSI.

IDE ინტერფეისის მქონე დისკები არ არის ძალიან ძვირი, მაგრამ მთავარი უარყოფითი მხარეები არის ერთდროულად ერთდროულად დაკავშირებული მოწყობილობების (მაქსიმუმ 4) შეზღუდული რაოდენობა და დაბალი მონაცემთა გადაცემის სიჩქარე (მაშინაც კი, თუ თქვენ უჭერთ მხარს უშუალო ხელმისაწვდომობას Ultra DMA Memory ან Ultra ATA პროტოკოლების (რეჟიმი 2 და რეჟიმი 4), თუმცა მათი გამოყენება ითვლება 16 მბ / წამში წაკითხვის / წერის სიჩქარის გასაუმჯობესებლად, მაგრამ სინამდვილეში სიჩქარე გაცილებით დაბალია. გარდა ამისა, UDMA რეჟიმის გამოყენება, თეორიულად, უნდა იყოს შეფუთული დედანით.

საუბრისას, თუ რა პრინციპი მყარი დისკის შესრულება და მახასიათებლები, ვერ იგნორირება SATA ინტერფეისი, რომელიც მემკვიდრე IDE ვერსია ATA. ამ ტექნოლოგიის უპირატესობა ის არის, რომ წაკითხვის / ჩაწერის სიჩქარე შეიძლება გაიზარდოს 100 მბ / წმ სიჩქარით მაღალსიჩქარიანი მეხანძრეების IEEE-1394 ავტობუსის გამო.

საბოლოოდ, SCSI ინტერფეისი წინა ორი შედარებით ყველაზე მოქნილი და სწრაფია (წერის / კითხვის სიჩქარე 160 Mb / s და აღემატება). მაგრამ მაშინაც კი, ეს მყარი დისკები თითქმის ორჯერ ძვირია. მაგრამ ერთდროულად დაკავშირებულ შენახვის მოწყობილობების რაოდენობა შვიდიდან თხუთმეტამდეა, კავშირი შეიძლება გაკეთდეს კომპიუტერის დეზერკირების გარეშე და საკაბელო სიგრძე დაახლოებით 15-30 მეტრია. სინამდვილეში, ამ ტიპის HDD ძირითადად გამოიყენება არა კომპიუტერში, არამედ სერვერებზე.

გადაცემის სიჩქარე და I / O სიჩქარის დამახასიათებელი შესრულება, როგორც წესი, გამოხატულია გადაცემის დროით და გადაცემული თანმიმდევრულად გადაცემული მონაცემებით და გამოხატულია Mb / s- ში.

დამატებითი პარამეტრები

საუბრისას, თუ რა პრინციპი მყარ დისკზე და რა პარამეტრების გავლენას ახდენს მისი ოპერაცია, შეუძლებელია იგნორირება ზოგიერთი დამატებითი მახასიათებლები, რომელზეც სიჩქარე ან თუნდაც ცხოვრების მოწყობილობა შეიძლება დამოკიდებული.

აქ, პირველ რიგში, როტაციის სიჩქარეა, რომელიც პირდაპირ გავლენას ახდენს სასურველი სექტორის ძიების და ინიციალიზაციის (აღიარების) დროს. ეს არის ე.წ. ლატენტური ძიების დრო - ინტერვალი, რომლის დროსაც აუცილებელი სექტორი კითხულობს კითხულობს სათავეს. დღეს, რამოდენიმე სტანდარტი მიღებულია რამოდენიმე წუთისადმი რევოლუციებში გამოხატული ბრუნვის სიჩქარის გამო, დროთა მანძილზე მილიწამებში:

• 3600 - 8.33;
• 4500 - 6.67;
• 5400-5.56;
• 7200 - 4.17.

ადვილია იმის დანახვა, რომ უფრო მაღალი სიჩქარე, ნაკლებ დრო სჭირდება სექტორების ძიებას, ხოლო ფიზიკური თვალსაზრისით - დისკზე, დისკის შესაცვლელად სასურველ წერტილზე ინსტალაციის დაწყებამდე.

სხვა პარამეტრია შიდა გადაცემის სიჩქარე. გარე ტრასებზე, ეს არის მინიმალური, მაგრამ ზრდის ეტაპობრივი გადასვლას შიდა ტრასებზე. ამდენად, იგივე დეფრეგმენტაციის პროცესი, რომელიც ხშირია გამოყენებული მონაცემების დისკზე სწრაფი სივრცის გადაადგილებაზე, უფრო მეტია, ვიდრე შინაგანი სიმღერის გადატანა სწრაფად წაკითხვის სიჩქარით. გარე სიჩქარე აქვს ფიქსირებული ღირებულებები და პირდაპირ დამოკიდებულია ინტერფეისი.

და ბოლოს, ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მომენტი უკავშირდება ხომალდის მყარი დისკის არსებობას და ბუფერი. ფაქტობრივად, პრინციპი მყარი დისკის თვალსაზრისით გამოყენებით ბუფერული რაღაც მსგავსი ოპერაციული ან ვირტუალური მეხსიერება. უფრო დიდი ქეში (128-256 KB), უფრო სწრაფად ხისტი იმუშავებს.

ძირითადი მოთხოვნები HDD

ძირითადი მოთხოვნები, რომლებიც ხშირ შემთხვევაში მყარ დისკებზეა წარმოდგენილი, არ არის იმდენად. მთავარია გრძელი სამსახურის ცხოვრება და საიმედოობა.

ძირითადი HDD- ების უმთავრესი სტანდარტი დაახლოებით 5-7 წლისაა მინიმუმ ხუთასი ათასი საათის მუშაობის დროს, მაგრამ მაღალი დონის მყარი დისკებისათვის ეს მაჩვენებელი მინიმუმ 1 მილიონი საათია.

რაც შეეხება საიმედოობას, ეს არის SMART თვით-ტესტის ფუნქციის პასუხისმგებლობა, რომელიც მონიტორინგს უწევს ინდივიდუალური ხისტი ელემენტების სტატუსს, ახორციელებს უწყვეტი მონიტორინგს. შეგროვებულ მონაცემებზე დაყრდნობით შეიძლება ჩამოყალიბდეს მომავალში შესაძლო გაუმართაობის პროგნოზი.

ის არ იტყვის, რომ მომხმარებელი არ უნდა დარჩეს. მაგალითად, როდესაც HDD- სთან მუშაობისას ძალიან მნიშვნელოვანია ოპტიმალური ტემპერატურის რეჟიმის (0 - 50 ± 10 გრადუსი) დაკვირვება, თავიდან იქნას აცილებული მყარ დისკზე, მტვერზე ან სხვა მცირე ნაწილაკებზე, და ა.შ. საინტერესოა იმის ცოდნა, რომ თამბაქოს კვამლის იგივე ნაწილაკები დაახლოებით ორჯერ მეტია მანძილის მოსასმენად და დისკის მაგნიტურ ზედაპირს შორის, ხოლო ადამიანის თმის 5-10 ჯერ.

მყარ დისკზე შეცვლისას სისტემაში ინიციალიზაციის საკითხები

ახლა რამდენიმე სიტყვა, თუ რა ქმედებები უნდა მიიღოს, თუ რაიმე მიზეზით, მომხმარებლის შეცვალა მყარი დისკი ან დაყენებული საშუალო.

სრულად აღწერს პროცესს არ, და ფოკუსირებული იქნება მხოლოდ ძირითადი ეტაპი. პირველი თქვენ უნდა დააკავშირებს მყარ დისკზე და გამოიყურება BIOS პარამეტრების, თუ ახალი ტექნიკის გამოვლინდა, ადმინისტრაციის განყოფილებაში დისკზე ვრთავ და შექმნას ჩატვირთვის ჩანაწერი, შექმნათ მარტივი მოცულობა, დაავალოს ID (წერილი) და ფორმატის არჩევანი ფაილური სისტემა. მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ახალი "screw" სრულად მზად ოპერაცია.

დასკვნა

ეს არის ის, რომ მოდის მოკლედ საფუძვლები ფუნქციონირება და შესრულება თანამედროვე მყარი დისკები. პრინციპი ოპერაციის გარე მყარი დისკი არ არის მნიშვნელოვანი, რადგან იგი პრაქტიკულად არ განსხვავდება, რომ გამოიყენება სტაციონარული HDD. ერთადერთი განსხვავება არის მხოლოდ მეთოდი დამაკავშირებელი დამატებითი შენახვის თქვენი კომპიუტერი ან ლეპტოპი. ყველაზე გავრცელებული არის კავშირი USB ინტერფეისი, რომელიც პირდაპირ უკავშირდება დედა. ამავე დროს, თუ გსურთ, რათა უზრუნველყოს მაქსიმალური შესრულება, უმჯობესია გამოიყენოთ სტანდარტული USB 3.0 (პორტი შიგნით ფერადი ლურჯი), რა თქმა უნდა, იმ პირობით, რომ გარე HDD თავად მხარს უჭერს.

რაც შეეხება დანარჩენ, ვფიქრობ, ბევრი ადამიანი კი პატარა, ნათელი გახდა, თუ როგორ ხისტი ნებისმიერი ტიპის. ალბათ, ზემოთ უკვე გადაეცა ძალიან ბევრი ტექნიკური ინფორმაცია, უფრო კი სკოლა ფიზიკის, რა თქმა უნდა, ჯერ გარეშე, რომ კარგად ესმით ყველა ძირითადი პრინციპები და მეთოდები ჩაუყარა HDD წარმოების და გამოყენების ტექნოლოგიების არ მესმის.