Зміст
1. Історія розвитку жорсткого диску
2. Жорсткі диски
2.1 Перший жорсткий диск
2.2 Принцип роботи жорсткого диска
2.3 Пристрій диска
2.4 Робота жорсткого диска
2.5 Об'єм, швидкість і час доступу
2.6 Інтерфейси жорстких дисків
2.7 Зовнішні жорсткі диски
3. Терабайти наступають
4. Відновлення інформації
4.1 Відновлення даних жорсткого диска: що робити в критичній ситуації
5. Альтернативні носії інформації
5.1 Твердотільні накопичувачі
Висновок
Список використаноїлітератури
/>1. Історіярозвитку жорсткого диску
З моменту своєїпояви в 50-і роки накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД) зазнали неменш істотні зміни, чим вся решта підсистема комп'ютера. Не стосуючисьзовнішніх інтерфейсів, спробуємо заглянути всередину накопичувача – під кожух,на якому звичайно є грізний напис, що категорично забороняє це робити.
Перший накопичувачна жорстких магнітних дисках, що використовує повітряний зазор між головками імагнітною поверхнею, володів місткістю 5 млн. символів (символ, на відміну відбайта, має довжину 7 біт). Він розміщувався на збірці з 50 пластин діаметром60,9 см.
На початку 60-хроків для створення зазору було запропоновано використовувати потік повітря, щоутворюється при обертанні збірки з пластин, що дозволило зменшити зазорприблизно 20 мкм. Для запобігання попаданню пилу збірка головок і пластин булапоміщена в герметичний кожух. У кожусі є отвір, прикритий мікропористимфільтром, для вирівнювання зовнішнього і внутрішнього тиску. Наявність повітряусередині кожуха принципова: він необхідний для створення повітряної подушки,на яку спирається головка.
Таким чином,основоположні принципи конструкції накопичувачів на жорстких дисках булисформовані близько 40 років тому. Проте всі підсистеми поволі еволюціонували,що привело до вражаючих в плані місткості і продуктивності результатам.
Першимнакопичувачем, що має формфактор 5,25 дюйма, був ST-506 виробництва фірми Seagate. Його місткість складала 5Мбайт. Наступний пристрій виробництва тієї ж фірми – ST-412 місткістю 10 Мбайт– стало стандартним накопичувачем комп'ютера IBM PC XT. Узявши його за точкувідліку, простежимо за еволюцією різних підсистем накопичувачів на жорсткихмагнітних дисках.
Для зберіганняінформації використовуються круглі пластини (platters), зібрані в пакет. Пластини виготовляються з алюмінієвого сплаву. Уперших накопичувачах магнітний шар наносився методом поливу, як на магнітнустрічку. Він складався з найдрібніших частинок оксидів заліза і інших металів,що намагнічуються в процесі запису, і що пов'язує, яке сполучає частинки один зодним із пластинами.
Основною тенденцієюв конструкції накопичувачів є підвищення щільності запису. У певний моментрозмір частинок виявився дуже великий, тому в сучасних накопичувачахвикористовуються пластини з напиленим тонкоплівковим магнітним шаром. Цедозволяє зменшити розмір магнітного домена, а отже, щільність запису.Тонкоплівкове напилене покриття має гладшу поверхню, що дозволяє зменшити зазорміж головкою і поверхнею пластини, а це, у свою чергу, компенсує зниженнянапруженості магнітного поля, пов'язане із зменшенням розміру доменів.Необхідність зменшення мікронерівностей привела до використання скла замістьалюмінієвого сплаву як матеріал для виготовлення пластин. Скляні пластинизастосовуються в деяких моделях накопичувачів IBM.
Поверхня пластинирозбита на концентричні кільцеві доріжки, які служать для запису і зберіганняінформації. Доріжки повинні розташовуватися якомога ближче один до одного дляпідвищення щільності запису і зменшення часу позиціонування головок (але ненастільки близько, щоб створювати взаємні перешкоди). Доріжка розбита насектори, які є мінімальною одиницею даних при доступі до накопичувача.Традиційно в кожному секторі зберігається 512 байт корисної інформації.
Спочатку кожнадоріжка була розбита на 17 секторів. Це призводило до того, що щільність записуна периферійних доріжках була значно (у два і більше разів) менша, ніж нацентральних. Тому в сучасних накопичувачах використовується технологіязонального запису (Zone Bit Recording). Поверхня пластини розбивається на деяку кількість (більше десяти)концентрично розташованих зон. У кожній зоні доріжка містить певну кількістьсекторів, що зменшується від периферії до центру. Це дозволяє ефективнішевикористовувати поверхню пластини і підвищити загальну щільність запису.
Подальший резервпідвищення щільності запису був вишуканий в способах модуляції. ЕДС, яканаводиться в головці при читанні, пропорційна не рівню магнітного поля, а швидкостійого зміни. Якщо записати на магнітний носій сигнал прямокутної форми (податимеандр на головку запису), то лічений потім сигнал матиме форму загостренихімпульсів відповідної полярності, що виникають в моменти зміни напрямумагнітного потоку. Якщо кодувати одиницю сигналом високого рівня, а нуль –низького, то при записі довгої послідовності нулів або одиниць відбудеться збійсинхронізації пристрою читання, оскільки запис проводиться із змінною віддоріжки до доріжки щільністю. Для подолання цього явища деяка кількість зміннапряму намагніченості повинна відбуватися навіть при записі суцільних масивівз нулів або одиниць. Першим способом була так звана частотна модуляція (FM).Вона вийшла з вживання ще до появи перших персональних комп'ютерів, і я згадуємопро неї тільки тому, що розуміння її принципу полегшить подальше читання. Отже,при частотній модуляції відбувається один перехід на початку кожного біта, а щеодин – у середині бітового інтервалу, якщо записуваний біт є одиницею. Призаписі довільної послідовності з нулів і одиниць на кожен біт доводиться всередньому півтора переходи.
Модифікованучастотну модуляцію (MFM), можливо, пам'ятають деякі з ветеранів. Вонавідрізняється від FM тим, що перехід на початку бітового інтервалу відбуваєтьсятільки при записі нуля, якщо перед ним також записаний нуль. При цьомукількість переходів на біт знижується удвічі, що дозволяє підвищити щільністьзапису. Відмітимо, що облік попереднього записаного біта при записі поточногодозволив удвічі підвищити щільність запису.
У технології RLL (Run Length Limit) кодуються групиз 2 або 4 байт, що дозволяє ще більше підвищити щільність запису. Одним зрезультатів підвищення щільності запису стало послаблення сигналу від головкичитання. Для боротьби з цим шкідливим явищем була упроваджена технологія PRML (partial response, maximum likelihood), що дозволила підвищити щільністьзапису ще на 30-40%. Лічений головкою, аналоговий по суті, сигнал переводитьсяв цифрову форму і проходить обробку за допомогою цифрового сигнальногопроцесора для відновлення найбільш правдоподібної його форми. Все це трохисхоже на ворожіння на кавовій гущі, але сучасні накопичувачі, що використовуютьеволюційний розвиток цієї технології – EPRML, майже завжди правильно прочитуютьте, що на них було записано.
Ще однимнововведенням, що стосується власне магнітних носіїв, є зникнення поганихсекторів з нових дисків. Зрозуміло, що виготовити пластину без дефектівпрактично нереально. Раніше на кожному накопичувачі була заповнена технікомуручну під час заводських випробувань таблиця поганих секторів. Сьогодні нічогоподібного немає. Куди ж ділися погані сектори? На жаль, нікуди вони не ділися,просто таблиця в нових накопичувачах записується безпосередньо в контроллер, апогані сектори переадресовуються на запасні. Швидше за все, це робиться змаркетингових міркувань – приємно узяти в руки новенький накопичувач безєдиного недоліка. Більш того, переадресація може проводитися накопичувачем уфоновому режимі, тобто якщо сектор, наприклад, читався не з першого разу, то увнутрішніх таблицях він позначається як поганий, а замість нього призначаєтьсясектор з резерву. Дістати з накопичувача інформацію про дійсне положення справможна тільки за допомогою спеціальних сервісних програм.
Крім того, назавждипішов параметр Interleave (перекриття секторів). За наявності повільної електроніки і повільнихпрограм сектора на доріжці було вигідніше розміщувати не підряд (1-2-3-4.), а зперекриттям (1-10-2-11.), з тим щоб при послідовному читанні до моменту, колипрочитаний сектор оброблений, до головки якраз під'їхав наступний, інакшедовелося б чекати майже цілий оборот шпинделя. Але святе місце порожнім небуває: замість перекриття секторів з'явилися зсуви секторів і доріжок.
Перемикання насусідню поверхню навіть в межах одного циліндра займає в середньому близькооднієї мілісекунди. Це складається з дуже малого часу перемикання головок,контролера, що проводиться електронними схемами, і часу встановлення головки.Доріжки, навіть розташовані на різних сторонах однієї і тієї ж поверхні, черезпогрішності виготовлення знаходяться не строго один під одним, а з деякимрозкидом. Для того, щоб встановити головку точно на доріжку, потрібно рахуватипевну кількість сервоінформації, а на це йде додатковий час. Проте за мілісекундушпиндель накопичувача з частотою обертання 7200 об/хв встигає обернутися майжена одну восьму обороту. Тому перший сектор наступної доріжки в циліндрізміщений відносно попереднього приблизно на 45о, що дозволяє початичитання якраз в той момент, коли закінчений процес установки головки.
Перехід досусіднього циліндра також вимагає часу (типове значення 2-4 мс). З урахуваннямцього перший сектор першої доріжки наступного циліндра зрушений щодо останньогосектора останньої доріжки попереднього циліндра. Ці хитрування дозволяютьпонизити втрати часу на очікування того моменту, коли потрібний секторопиниться під головкою в режимі безперервного читання довгих файлів. На жаль,процес випадкового читання/запису не піддається оптимізації, тому необхіднопроводити дефрагментацію диска, щоб повністю реалізувати закладений внакопичувачі потенціал.
У ранніх моделяхнакопичувачів, головки яких пересувалися за допомогою крокових двигунів, дляусунення помилок читання/запису, що з'являються, проводилася процедура низькорівневогоформатування (Low Level Format). При її проведенні доріжка записувалася наново точно на тому місці,куди кроковий двигун поміщав головку. Це виключало помилки позиціонування, щонакопичуються в результаті роботи. Із збільшенням поперечної щільності запису(кількість доріжок на міліметр) для переміщення головок стали використовуватисямагнітоелектричні приводи, звані звуковими котушками (Voice Coil). Сучасні приводимають із звуковою котушкою лише загальний принцип роботи (взаємодія полівпостійного магніта і обмотки), переміщається ж обмотка не уздовж власної осі, аперпендикулярно їй. Для точного позиціонування головки використовуєтьсязаписана на поверхнях сервоінформація. Прочитуючи її, механізм позиціонуваннявизначає силу струму, який потрібно пропустити через обмотку. У перших моделяхнакопичувачів з магнітоелектричним приводом сервоінформація розміщувалася водному місці на доріжці. Вона називалася уклиненою (Wedge) сервоінформацією. Такий метод, по-перше, вимагав в середньомуполовини обороту шпинделя для позиціонування головки, а по-друге, не дозволявкомпенсувати ексцентриситет доріжки. На зміну йому прийшла виділена (Dedicated) сервоінформація, що розміщувалася наодній з поверхонь кожної пластини. Цей метод дозволив прискорити позиціонуванняголовок, але втрати 50% місткості і неминучий в процесі виробництва розкидположення доріжок на різних поверхнях привели до того, що йому теж довелосяшукати заміну.
/>/>
2. Жорсткі диски
/>
2.1 Перший жорсткий диск
У вересні 1956 рокуIBM розробила першу підсистему дискової пам'яті IBM RAMAC 305. Це були плаваючімагнітні головки на повітряній подушці. Винахід дозволив створити новий типпам'яті – дискові запам'ятовуючі пристрої. Це – перший жорсткий диск. Він був24", вміщав 5 Мбайт на 50 двохфутових пластинах з магнітним покриттям ікоштував більше за мільйон доларів. На поверхні диска розміщувалося 100 доріжокдля запису даних, по 10000 знаків кожна.
/>
Рис.1. IBM RAMAC305 в лабораторії
/>
Рис.2. IBM 305RAMAC вантажать в особистий літак
Ось, той самий IBM305 RAMAC, випущений в 1956 році. Він був «легким» на той час – важивблизько тони. Але для його транспортування доводилося використати цілий літак іспеціальний навантажувач. І це заради п'яти мегабайт даних!
/>
Рис.3 Порівняння флешки і жорсткого диску ємностями в 1 Гб
Далі виробникипоступово почали нарощувати об'єм «харда». Наприклад, на данійфотографії ви бачите «дідуся» ємністю 1 GB на фоні 1 GB карти пам'ятітипу SD (точніше, флешку на фоні жорсткого диска :). Цей накопичувач більшесхожий на радіатор автомобіля, ніж на вінчестер.
Назва «вінчестер»накопичувач одержав завдяки фірмі IBM, яка в 1973 році випустила жорсткий дискмоделі 3340, що вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска іщо прочитують головки. При його розробці інженери використовували короткувнутрішню назву «30-30», що означало два модулі по 30 Мб кожен. Кенет Хотон,керівник проекту, по співзвучності з позначенням популярної мисливської рушниці«Winchester 30-30» запропонувавназвати цей диск «вінчестером».
У Європі і США назва«вінчестер» вийшла з вживання в 1990-х роках, в українському та російськомукомп'ютерному лексиконі назва «вінчестер» збереглася, скоротившись до слова«вінт».
/>/>
2.2 Принцип роботи жорсткого диска
Накопичувач нажорсткому диску відноситься до найбільш довершених і складних пристроївсучасного персонального комп'ютера. Його диски здатні вміщати багато мегабайтівінформації, переданої з величезною швидкістю. В той час, як майже всі елементикомп'ютера працюють безшумно, жорсткий диск бурчить і поскрипує, що дозволяєвіднести його тим небагато чим комп'ютерним пристроям, які містять якмеханічні, так і електронні компоненти.
Основні принципироботи жорсткого диска мало змінилися з дня його створення. Пристрій вінчестерадуже схожий на звичайний програвач грамплатівок. Тільки під корпусом може бутидекілька пластин, насаджених на загальну вісь, і головки можуть прочитуватиінформацію відразу з обох боків кожної пластини. Швидкість обертання пластин (удеяких моделей вона доходить до 15000 оборотів в хвилину) постійна і є однією зосновних характеристик. Головка переміщається уздовж пластини на деякійфіксованій відстані від поверхні. Чим менша ця відстань, тим більша точністьпрочитування інформації, і тим більше може бути щільність запису інформації.Поглянувши на накопичувач на жорсткому диску, ви побачите тільки міцнийметалевий корпус. Він повністю герметичний і захищає дисковод від частинокпилу, який при попаданні у вузький зазор між головкою і поверхнею диска можутьпошкодити чутливий магнітний шар і вивести диск з ладу. Крім того, корпусекранує накопичувач від електромагнітних перешкод. Усередині корпусузнаходяться всі механізми і деякі електронні вузли. Механізми – це самі диски,на яких зберігається інформація, головки, які записують і прочитують інформаціюз дисків, а також двигуни, що приводять все це в рух. Диск є круглою пластиноюз дуже рівною поверхнею частіше з алюмінію, рідше – з кераміки або скла,покриту тонким феромагнітним шаром. У багатьох накопичувачах використовуєтьсяшар оксиду заліза (яким покривається звичайна магнітна стрічка), але новітнімоделі жорстких дисків працюють з шаром кобальту завтовшки близько десятимікрон. Таке покриття міцніше і, крім того, дозволяє значно збільшити щільністьзапису. Технологія його нанесення близька до тієї, яка використовується привиробництві інтегральних мікросхем.
Кількість дисківможе бути різною – від одного до п'яти, кількість робочих поверхонь,відповідно, удвічі більше (по дві на кожному диску). Останнє (як і матеріал,використаний для магнітного покриття) визначає місткість жорсткого диска. Інодізовнішні поверхні крайніх дисків (або одного з них) не використовуються, щодозволяє зменшити висоту накопичувача, але при цьому кількість робочихповерхонь зменшується і може виявитися непарним.
Магнітні головкипрочитують і записують інформацію на диски. Принцип запису загалом схожий зтим, який використовується в звичайному магнітофоні. Цифрова інформаціяперетвориться в змінний електричний струм, що поступає на магнітну головку, апотім передається на магнітний диск, але вже у вигляді магнітного поля, якедиск може сприйняти і «запам'ятати». Магнітне покриття диска єбезліччю найдрібніших областей мимовільної (спонтанної) намагніченості. Длянаочності уявіть собі, що диск покритий шаром дуже маленьких стрілок відкомпаса, направлених в різні боки. Такі частинки-стрілки називаються доменами.Під впливом зовнішнього магнітного поля власні магнітні поля доменіворієнтуються відповідно до його напряму. Після припинення дії зовнішнього поляна поверхні диска утворюються зони залишкової намагніченості. Таким чиномзберігається записана на диск інформація. Ділянки залишкової намагніченості,опинившись при обертанні диска напроти зазору магнітної головки, наводять в нійелектрорушійну силу, що змінюється залежно від величини намагніченості. Пакетдисків, змонтований на осі шпінделя, приводиться в рух спеціальним двигуном,компактно розташованим під ним. Швидкість обертання дисків, як правило, складає7200 об/хв. Для того, щоб скоротити час виходу накопичувача в робочий стан,двигун при включенні якийсь час працює у форсованому режимі. Тому джереложивлення комп'ютера повинне мати запас по піковій потужності. Тепер про роботуголовок. Вони переміщаються за допомогою прецизійного крокового двигуна і як би«пливуть» на відстані в долі мікрона від поверхні диска, нестосуючись його. На поверхні дисків в результаті запису інформації утворюютьсянамагнічені ділянки, у формі концентричних кіл. Вони називаються магнітнимидоріжками. Переміщаючись, головки зупиняються над кожною наступною доріжкою.Сукупність доріжок, розташованих один під одним на всіх поверхнях, називаютьциліндром. Всі головки накопичувача переміщаються одночасно, здійснюючи доступдо однойменних циліндрів з однаковими номерами.
/>/>
2.3 Пристрій диска
Типовий вінчестерскладається з гермоблока і плати електроніки. У гермоблокові розміщені всімеханічні частини, на платі – вся електроніка, що управляє, за виняткомпередпідсилювача, розміщеного усередині гермоблока в безпосередній близькостівід головок.
Під дискамирозташований двигун – плоский, як в floppy-дисководах, або вбудований вшпиндель дискового пакету. При обертанні дисків створюється сильний потік повітря,яке циркулює по периметру гермоблока і постійно очищається фільтром,встановленим на одній з його сторін.
Ближче до роз'ємів,з лівої або правої сторони від шпинделя, знаходиться поворотний позиціонер,дещо баштовий кран, що нагадує по вигляду: з одного боку осі, знаходятьсязвернені до дисків тонкі, довгі і такі, що легко несуть магнітних головок, а зіншою – короткий і масивніший хвостовик з обмоткою електромагнітного приводу.При поворотах коромисла позиціонера головки здійснюють рух по дузі між центромі периферією дисків. Кут між осями позиціонера і шпинделя підібраний разом звідстанню від осі позиціонера до головок так, щоб вісь головки при поворотахякомога менше відхилялася від дотичної доріжки.
У попередніх моделяхкоромисло було закріплено на осі крокового двигуна, і відстань між доріжкамивизначалася величиною кроку. У сучасних моделях використовується так званийлінійний двигун, який не має якої-небудь дискретності, а установка на доріжкупроводиться по сигналах, записаних на дисках, що дає значне збільшення точностіприводу і щільності запису на дисках.
Обмотку позиціонераоточує статор, що є постійним магнітом. При подачі в обмотку струму певноївеличини і полярності коромисло починає повертатися у відповідну сторону звідповідним прискоренням; динамічно змінюючи струм в обмотці, можнавстановлювати позиціонер в будь-яке положення. Така система приводу одержаланазву Voice Coil (звукова котушка)– по аналогії з дифузором гучномовця.
На хвостовикузвичайно розташована так звана магнітна клямка – маленький постійний магніт,який при крайньому внутрішньому положенні головок (landing zone – посадочна зона)притягується до поверхні статора і фіксує коромисло в цьому положенні. Це такзване парковочне положення головок, які при цьому лежать на поверхні диска,стикаючись з нею. У ряді дорогих моделей (звичайно SCSI) для фіксаціїпозиціонера передбачений спеціальний електромагніт, якір якого у вільномуположенні блокує рух коромисла. У посадочній зоні дисків інформація незаписується.
У вільному просторі,що залишився, розміщений передпідсилювач сигналу, знятого з головок, і їхкомутатор. Позиціонер сполучений з платнею передпідсилювача гнучким стрічковимкабелем, проте в окремих вінчестерах (зокрема – деякі моделі Maxtor AV) живлення обмотки підведене окремимиодножильними дротами, які мають тенденцію ламатися при активній роботі.Гермоблок заповнений звичайним знепиленим повітрям під атмосферним тиском. Укришках гермоблоків деяких вінчестерів спеціально робляться невеликі вікна,заклеєні тонкою плівкою, які служать для вирівнювання тиску всередині і зовні.У ряді моделей вікно закривається повітропроникним фільтром. У одних моделейвінчестерів осі шпинделя і позиціонера закріплені тільки в одному місці – накорпусі вінчестера, у інших вони додатково кріпляться гвинтами до кришкигермоблока. Другі моделі чутливіші до мікродеформації при кріпленні – доситьсильного затягування кріпильних гвинтів, щоб виник неприпустимий перекіс осей.У ряді випадків такий перекіс може стати важкооборотним або необоротним зовсім.Платня електроніки – знімається, підключається до гермоблоку через один-двароз'єми різної конструкції. На платні розташовані основний процесор вінчестера,ПЗП з програмою, робоче ОЗУ, яке звичайно використовується і як дисковий буфер,цифровий сигнальний процесор (DSP) для підготовки записуваних і обробки ліченихсигналів, і інтерфейсна логіка. На одних вінчестерах програма процесораповністю зберігається в ПЗП, на інших певна її частина записана в службовійобласті диска. На диску також можуть бути записані параметри накопичувача(модель, серійний номер і т.п.). Деякі вінчестери зберігають цю інформацію велектрично репрограмуючим ПЗП (EEPROM).
Багато вінчестерівмають на платні електроніки спеціальний технологічний інтерфейс з роз'ємом,через який за допомогою стендового устаткування можна виконувати різні сервісніоперації з накопичувачем — тестування, форматування, перепризначення дефектнихділянок і т.п. У сучасних накопичувачів марки Conner технологічний інтерфейс виконаний в стандарті послідовного інтерфейсу,що дозволяє підключати його через адаптер до алфавітно-цифрового терміналу абоCOM-порту комп'ютера. У ПЗП записана так звана тест-моніторна система (ТМОС),яка сприймає команди, що подаються з терміналу, виконує їх і виводить результатиназад на термінал. Ранні моделі вінчестерів, як і гнучкі диски, виготовлялися зчистими магнітними поверхнями; первинна розмітка (форматування) проводиласяспоживачем по його розсуду, і могла бути виконана будь-яка кількість раз. Длясучасних моделей розмітка проводиться в процесі виготовлення; при цьому надиски записується сервоінформація – спеціальні мітки, необхідні длястабілізації швидкості обертання, пошуку секторів і стеження за положеннямголовок на поверхнях. Не так давно для запису сервоінформації використовуваласяокрема поверхня (dedicated –виділена), по якій настроювалися головки всієї решти поверхонь. Така системавимагала високої жорсткості кріплення головок, щоб між ними не виникалорозбіжностей після початкової розмітки. Нині сервоінформація записується впроміжках між секторами (embedded– вбудована), що дозволяє збільшити корисну місткість пакету і зняти обмеженняна жорсткість рухомої системи. У деяких сучасних моделях застосовуєтьсякомбінована система стеження – вбудована сервоінформація в поєднанні звиділеною поверхнею; при цьому груба настройка виконується по виділенійповерхні, а точна – по вбудованих мітках.
Оскількисервоінформація є опорною розміткою диска, контролер вінчестера не в змозісамостійно відновити її у разі псування. При програмному форматуванні такоговінчестера можливий тільки перезапис заголовків і контрольних сум секторівданих.
При початковійрозмітці і тестуванні сучасного вінчестера на заводі майже завжди виявляютьсядефектні сектори, які заносяться в спеціальну таблицю перепризначення. Призвичайній роботі контроллер вінчестера підміняє ці сектори резервними, якіспеціально оставляються для цієї мети на кожній доріжці, групі доріжок абовиділеній зоні диска. Завдяки цьому новий вінчестер створює видимість повноївідсутності дефектів поверхні, хоча насправді вони є майже завжди.
При включенніживлення процесор вінчестера виконує тестування електроніки, після чого видаєкоманду включення двигуна, шпинделя. Досягши деякої критичної швидкостіобертання щільність захоплюваного поверхнями дисків повітря стає достатньої дляподолання сили притиску головок до поверхні і підняття їх на висоту від доль доодиниць мікрон над поверхнями дисків – головки «спливають». З цієїмиті і до зниження швидкості нижче за критичну головку «висять» наповітряній подушці і абсолютно не стосуються поверхонь дисків.
Після досягненнядисками швидкості обертання, близької номінальної (звичайно – 3600, 4500, 5400або 7200 об/хв) головки виводяться із зони парковки і починається пошуксервоміток для точної стабілізації швидкості обертання. Потім виконуєтьсяпрочитування інформації із службової зони – зокрема, таблиці перепризначеннядефектних ділянок.
На завершенняініціалізації виконується тестування позиціонера шляхом перебору заданоїпослідовності доріжок – якщо воно проходить успішно, процесор виставляє наінтерфейс ознаку готовності і переходить в режим роботи по інтерфейсу.
Під час роботипостійно працює система стеження за положенням головки на диску: з безперервнопрочитуваного сигналу виділяється сигнал розузгодження, який подається в схемузворотного зв'язку, що управляє струмом обмотки позиціонера. В результатівідхилення головки від центру доріжки в обмотці виникає сигнал, прагнучийповернути її на місце.
Для узгодженняшвидкостей потоків даних — на рівні прочитування/запису і зовнішньогоінтерфейсу – вінчестери мають проміжний буфер, часто помилково званий кешем,об'ємом звичайно в декілька десятків або сотень кілобайт. У ряді моделей(наприклад, Quantum) буферрозміщується в загальному робочому ОЗУ, куди спочатку завантажується оверлейначастина мікропрограми управління, чому дійсний об'єм буфера виходить меншим,ніж повний об'єм ОЗУ (80-90 кб при ОЗУ 128 кб у Quantum). У інших моделей (Conner, Caviar) ОЗУ буфера іпроцесора зроблені роздільними.
При відключенніживлення процесор, використовуючи енергію, що залишилася в конденсаторах платніабо витягуючи її з обмоток двигуна, який при цьому працює як генератор, видаєкоманду на установку позиціонера в парковочне положення, яка встигає виконатисядо зниження швидкості обертання нижче за критичну. У деяких вінчестерах (Quantum) цьому сприяє поміщене між дискамипідпружинене коромисло, що постійно випробовує тиск повітря. При ослабленніповітряного потоку коромисло додатково штовхає позиціонер в парковочнеположення, де той фіксується клямкою. Руху головок у бік шпинделя сприяє такождоцентрова сила, що виникає із-за обертання дисків.
/>/>2.4 Робота жорсткого диска
Тепер – власне пропроцес роботи вінчестера. Після початкової настройки електроніки і механікимікрокомп'ютер вінчестера переходить в режим очікування команд від контролера,розташованого на системній платні або інтерфейсній карті. Одержавши команду,він включає потрібну головку, по сервоімпульсам відшукує потрібну доріжку,чекає, поки до головки «доїде» потрібний сектор, і виконуєпрочитування або запис інформації. Якщо контроллер запитав читання/запис неодного сектора, а декількох – вінчестер може працювати в так званому блоковомурежимі, використовуючи ОЗУ як буфер і суміщаючи читання/запис з передачеюінформації до контролера або від нього.
Для оптимальноговикористання поверхні дисків застосовується так званий зоновий запис (Zoned Bit Recording – ZBR), принцип якого полягає в тому, що назовнішніх доріжках, що мають велику довжину (а отже – і інформаційнумісткість), інформація записується з більшою щільністю, ніж на внутрішніх.Таких зон з постійною щільністю запису в межах всієї поверхні утворюється до десяткаі більш; відповідно, швидкість читання і запису на зовнішніх зонах вище, ніж навнутрішніх. Завдяки цьому файли, розташовані ближче до «початку»вінчестера, в цілому оброблятимуться швидше за файли, розташовані ближче дойого «кінця».
Тепер про те, звідкиберуться неправдоподібно великі кількості головок, вказані в параметрахвінчестерів. Колись ці числа – число циліндрів, головок і секторів на дорожці –дійсно позначали реальні фізичні параметри (геометрію) вінчестера. Проте привикористанні ZBR кількість секторів міняється від доріжки до доріжки, і длякожного вінчестера ці числа різні – тому стала використовуватися так званалогічна геометрія, коли вінчестер повідомляє контролеру якісь умовні параметри,а при отриманні команд сам перетворить логічні адреси у фізичні. При цьому увінчестері з логічною геометрією, наприклад, в 520 циліндрів, 128 головок і 63сектори (загальний об'єм – 2 Гб) знаходиться, швидше за все, два диски – ічотири головки читання/запису.
У вінчестерахостаннього покоління використовуються технології PRML (Partial Response, Maximum Likelihood – максимальна правдоподібність при неповному відгуку) і S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology –технологія самостійного стежачого аналізу і звітності). Перша розробленаунаслідок того, що при існуючій щільності запису вже неможливо чітко іоднозначно прочитувати сигнал з поверхні диска – рівень перешкод і спотвореньдуже великий. Замість прямого перетворення сигналу використовується йогопорівняння з набором зразків, і на підставі максимальної схожості робитьсявисновок про прийом того або іншого кодового слова – приблизно так само мичитаємо слова, в яких пропущені або спотворені букви.
Вінчестер, в якомуреалізована технологія S.M.A.R.T., веде статистику своїх робочих параметрів(кількість старт/стопів і напрацьованого годинника, час розгону шпинделя,виявлені/виправлені помилки і т.п.), яка регулярно зберігається вперепрограмованому ПЗП або в службових зонах диска. Ця інформація накопичуєтьсяпротягом всього життя вінчестера і може бути у будь-який момент зажадаласяпрограмами аналізу; по ній можна судити про стан механіки, умови експлуатаціїабо зразкової вірогідності виходу з ладу.
/>/>2.5 Об'єм, швидкістьі час доступу
Основними завданнямивиробників завжди було збільшення об'єму інформації, що зберігається на дисках,і швидкості роботи з цією інформацією. Як збільшити об'єм диска? Найбільшочевидним рішенням є збільшення кількості пластин в корпусі жорсткого диска.Так само звичайно розрізняються моделі в межах одного модельного ряду. Цейспосіб є найбільш простим і дозволяє на одній і тій же елементній базіодержувати диски різної місткості. Але у цього способу існують природніобмеження: кількість дисків не може бути нескінченною. Збільшуєтьсянавантаження на мотор, погіршуються температурні і шумові характеристики диска,вірогідність браку росте пропорційно кількості пластин, а значить, важчезабезпечити надійність. Серед промислово вироблюваних дисків найбільшоюкількістю пластин володіє SCSI диск Seagate Barracuda 180 – уцього вінчестера аж 12 пластин! Є і рекордсмени у області спрощення пристроюдисків – це, наприклад, розглянутий нами далі Maxtor513DX і 541DX, уякого один диск, використовуваний тільки з одного боку.
Технологічноскладніший (і перспективніший) метод збільшення об'єму — збільшення щільностізапису інформації. Тут виникає цілий ряд технологічних проблем. Сучасніпластини виготовляються з алюмінію або навіть з скла (деякі моделі IBM).Магнітне покриття має складну багатошарову структуру і покрито зверхуспеціальним захисним шаром. Розміри частинок магнітного покриття зменшуються, ачутливість їх зростає. Крім поліпшення параметрів самих пластин, істотнимудосконаленням повинна піддатися система прочитування інформації. Необхіднозменшити зазор між головкою і поверхнею пластини, підвищити чутливість головки.Але і тут закони фізики накладають свої природні обмеження на межу застосуванняподібних технологій. Адже розміри магнітних частинок не можуть зменшуватисянескінченно.
Найпростіший спосібзбільшити швидкість прочитування – збільшити швидкість обертання пластин. Поцьому шляху і пішли конструктори. Якщо пластини обертаються з більшоюшвидкістю, то за одиницю часу під прочитуючою головкою проходить більшеінформації. На збільшення швидкості прочитування впливає також і розглянутевище збільшення щільності запису інформації. Саме з цієї причини SCSI диски, якправило, володіють більшою швидкістю обертання. Проте на такій швидкостіскладніше точно позиціонувати головку прочитування, тому щільність запису тамменша, ніж на деяких IDE дисках, а стоять такі диски більше.
Оскільки головка припошуку інформації переміщається тільки упоперек диска, вона вимушена«чекати», поки диск обернеться і сектор із запрошуваними данимивиявиться доступним для читання. Цей час залежить тільки від швидкостіобертання диска і називається часом очікування інформації (latency). Але необхідно розуміти, що загальнийчас доступу до інформації визначається часом пошуку потрібної доріжки на дискуі часом позиціонування усередині цієї доріжки. Збільшення швидкості обертаннядиска зменшує лише останнє значення. Для зменшення часу пошуку потрібноїдоріжки удосконалюють привід прочитуючої головки і зменшують діаметр пластиндиска. Майже всі сучасні вінчестери випускаються з пластинами діаметром 2,5 дюйма.
Позиціонуванняголовки взагалі є окремою вельми нетривіальною проблемою. Досить сказати, щопри сучасній щільності запису доводиться враховувати навіть теплове розширення!Таким чином, збільшення швидкості обертання диска істотно утрудняє точнепозиціонування головки. І в спробах збільшити швидкодію диска іноді доводитьсяжертвувати об'ємом, використовуючи пластини з меншою щільністю запису. Недивно,що найбільш дорогі і швидкі вінчестери, обертання, що відрізняються вищоюшвидкістю, не використовують максимальної технологічно доступної на даниймомент щільності запису. За швидкість доводиться платити.
Так якому дискувіддати перевагу? При однаковому об'ємі більшого увагу заслуговують моделі збільшою щільністю запису, в порівнянні з моделями з великою кількістю дисків,хоча б тому, що у них вище лінійна швидкість читання/запису (великі файличитаються швидше). Швидкість доступу до інформації безпосередньо залежить відшвидкості обертання пластин (швидше робота з великою кількістю дрібних файлів).Але збільшення швидкості приводить до дорожчання виробів, а іноді доводитьсяжертвувати і щільністю запису.
/>/>
2.6 Інтерфейси жорстких дисків
Розвиток інтерфейсіввінчестерів йшов двома паралельними шляхами: дешевим і дорогим. Дороге рішенняполягало в створенні на платні самого вінчестера окремого інтелектуальногоконтролера, який би брав на себе значну частину роботи по взаємодії звінчестером. Результатом цього підходу з'явився інтерфейс SCSI, який швидкозавоював популярність на ринку серверів. Однією з переваг цього підходу буламожливість підключення до комп'ютера значної для того часу кількості пристроїв,що вимагають для своєї роботи широкого каналу передачі даних.
Просте і дешеверішення – перекласти значну частину операцій по введенню-висновку нацентральний процесор. У цього рішення цілком очевидний недолік: зниженнязагальної обчислювальної потужності системи, особливо помітне прибагатозадачній роботі. А в ті часи, коли процесори не були такими могутніми, цесильно обмежувало можливості, зокрема, файлових серверів. Результатом втіленняв життя цього підходу з'явився широко поширений інтерфейс IDE.
Цей інтерфейс бувпорівняно дешевий і, хоча не був найпродуктивнішим, повністю витіснив іншіінтерфейси з ринку дешевих і недорогих систем. Він поступово розвивався, і зчасом з'явилися стандарти UDMA, істотно прискорюючи роботу вінчестерів,інтерфейси IDE стали більш інтелектуальними. А оскільки продуктивністьпроцесорів росла швидше продуктивності вінчестерів, то обмеження інтерфейсу IDEграли все меншу роль.
Тим самим насьогодні ми маємо два типи вінчестерів: високопродуктивні SCSI і«ширвжиток» – IDE. Принципових відмінностей в пристрої самихвінчестерів SCSI і IDE немає, але історично склалося, що SCSI розрахований насегмент дорогих серверних рішень, тому в середньому вони швидші і, як наслідок,істотно дорожчі.
Пропускна швидкістьSCSI значно вище за IDE, цілих 160 Мб/с. А IDE працює із швидкістю 33, 66 і 100Мб/с. Відповідні стандарти називаються ATA/33, ATA/66 і ATA/100.
/>/>2.7 Зовнішні жорсткі диски
Кажучи проінтерфейси для підключення вінчестерів, варто пригадати і про переноснівінчестери. В даний час існує декілька рішень для підключення зовнішніхпристроїв. По-перше, є вінчестери, що підключаються до USB-порту. Вони використовуютьсяв основному для обміну даними з цифровими камерами і іншими мобільнимипристроями. Через невисоку пропускну спроможність цієї шини подібні диски,звичайно, не зможуть порівнятися в продуктивності з внутрішніми пристроями.
Всього більшогопоширення набуває новий інтерфейс IEEE1394, який може використовуватися нетільки для підключення жорстких дисків, але і інших пристроїв, що працюють звеликими масивами даних, наприклад, відеокамер. Контролери цього інтерфейсуіноді навіть вбудовуються в материнські плати. Його продуктивності вистачає,наприклад, для програвання відео високої якості – заявлена пропускнаспроможність інтерфейсу досягає 50 Мб/с. Нагадаємо, що ще пару років тому такоюшвидкістю не міг похвалитися інтерфейс IDE.
Купуючи зовнішнівінчестери, слід особливо звернути увагу на ударо-міцність.
/>/>3. Терабайти наступають
Корпорація Western Digital повідомила про випуск серії накопичувачів My Book місткістю 2 терабайта.Накопичувачі обладнані двома жорсткими дисками місткістю 1 ТБ кожен іRAID-контролером з опціональним режимом зеркалоруванням (RAID 1, інформаціядублюється, фактична місткість скорочується удвічі).
Пристрої оснащуютьсяпортами USB 2.0, Firewire 400 і800 (моделі Pro Edition II і Premium Edition II) і гігабітним портом Ethernet в моделі World Edition II.
«Стрімкезростання кількості пристроїв, що створюють ресурсоємний мультимедійнийконтент: цифрових фотоапаратів, відеокамер, комп'ютерів і т.п. як і раніше єрушійною силою споживчого попиту, що неухильно збільшується, на більш ємкізасоби зберігання даних. Зовнішні накопичувачі популярного сімейства My Book здатні надати користувачам можливості загального і дистанційногодоступу, захисту і зберігання цінної інформації, а також дають їм упевненість вїї безпечності,» – заявив Джим Уелш (Jim Welsh), віце-президент корпораціїWD і генеральний директор групи маркових продуктів і накопичувачів дляпобутової електроніки.
Головною перевагоюсерії My Book є простота установки і експлуатації, наявність наочногоіндикатора вільного місця, функції безпечного і автоматичного включення,надійна і високоефективна система охолоджування.
Всі моделі сумісні зWindows, а Pro Edition II і Premium Edition II ще і з Mac OS X, і поставляютьсяз фірмовим програмним забезпеченням.
Накопичувачі вжедоступні на сайті виробника за ціною від $750 до $800, залежно від моделі.
/>/>4. Відновлення інформації
Відновлення данихжорсткого диска: навіщо потрібно бути обережним? Комп'ютер – не дивлячись насвою працездатність, вельми крихка система, з якою поводитися потрібно вельми івельми дбайливо. Нажаль нічого не має вічного. Тому необхідно знати і пам'ятати:будь-яка інформація, що зберігається на вінчестері Вашого комп'ютера, може злегкістю зникнути. І тоді єдиним для вас варіантом буде відновлення даних.Іноді людина думає, що на його вінчестері зникла вся потрібна інформація.Жорсткий диск – досить-таки складний пристрій, як на механічному рівні, так іпросто віртуально. Електронний носій може вийти з ладу через різні чинники.Найчастіше зустрічаються ситуації, коли інформація на Вашому штучному інтелектізникає при видаленні системних файлів або при знищенні компонентів файловоїсистеми. Іноді – в результаті вірусних атак і нападів троянських програм. Даніна носіях також можуть псуватися при будь-якому форматуванні диска абовидаленні файлів з нього, при збоях програм, при помилках в системних областяхвінчестера, а буває – просто при невдалій інсталяції яких-небудь програм, ігор,зокрема, помилках під час установки Вашої операційної системи.
Конструкціявінчестера складна сама по собі. Проте, якщо всі інші компоненти комп'ютераможна замінити без проблем, або ж просто придбати нові, то вінчестер так простоне виправити і не поміняти. На ньому зберігається вся потрібна Вам інформація,вся система файлів і даних: від простих до файлів операційної системи.
Звичайно складноювважається ситуація, коли вся потрібна користувачу інформація зберігалася нажорсткому диску С. При цьому потрібно проводити цілий комплекс заходів щодоповернення того, що зникло.
Як відомо будь-якомукористувачу (хоча хай Ви і не новачок): ніколи не можна намагатися самостійноодержати всі втрачені файли. Ви можете або порушити якісь мікросхеми вкомп'ютері, в самому вінчестері, або просто щось зробити так, після чого вженіякий фахівець не зможе Вам чим-небудь допомогти.
Не можна що-небудьзаписувати на вінчестер. Якщо ж Ви жадаєте одержати втрачену інформацію, то неможна навіть включати комп'ютер. Коли ж Ви зібралися усілякими способамивиправити ситуацію з втратою інформації на Вашому жорсткому диску – майтезважати на: при незнанні реальної проблеми втрати даних і використанні найпростішихпрограм операційної системи (CHKDSK або SCANDISK) або утиліт, яких заразводиться дуже велика кількість, велика небезпека провести перезапис інформаціїна вашому вінчестері і зробити повернення Ваших даних просто неможливо.Звичайно комп'ютер при подібних діях збирає шматки файлів і директорій, якійому видно і переписує у вільні сектори носія, які не є насправді вільними.Вони невидимі для Вашої операційної системи. Це і є ваші зниклі файли. Томуслід бути обережним. Також не можна проводити будь-які фізичні втручання у Вашкомп'ютер, а тим більше – жорсткий диск.
/>/>Відновленняданих жорсткого диска: що робити в критичній ситуації
Іноді буває, щовінчестер працює, але файли, що знаходяться на ньому, недоступні. У подібнихситуаціях звичайно з'ясовують ступінь руйнування системної області і виключаючибудь-які деструктивні способи (виключаючи будь-який перезапис інформації нажорсткому диску, про що ми сказали вище), відновити що-небудь. Часто, в такихвипадках характерно чути своєрідний звук, витікаючий з системного блоку Вашогокомп'ютера: специфічне постукування, іноді дзижчання.
Безумовно, нинііснує безліч програм, що дозволяють виконувати відновлення даних жорсткогодиска, проте ж, більшість з них припускає, що пристрій функціонує нормально,без проблем. Тобто, поломок при цьому не спостерігається. Інформація тут булазагублена через помилку людини. Тому ці програми працюють з даними користувача,відновлюють структури директорій і зниклі невідомо куди файли.
Але якщо не працюєсам вінчестер? Існують проблеми, які не можна вирішити за допомогою цихпрограм. Та і не тільки не можна вирішувати, а просто не рекомендується діятитакими методами.
Екземпляром длярозгляду подібних проблем може служити вищезгаданий приклад з дзижчанням істукотом електронного носія. Він говорить про те, що, швидше за все, відбувсявихід з ладу однієї з магнітних головок вінчестера. І тепер будь-які процедуричитання і запису інформації можуть привести до просто необоротних наслідків інавіть повної втрати інформації.
Єдине, щозалишається – це або швидше викликати фахівця (людину, що займаєтьсяповерненням інформації на жорсткому диску), або відвезти Ваш вінчестер вспеціалізований центр відновлення даних.
/>
4.1 Відновлення даних жорсткого диска
Втрата інформації всьогодення означає те, що вартість її може перевищувати вартість всьогокомп'ютера.
А вже про години,дні і роки клопіткої праці, безсонних ночей і голодних днів навіть незаїкатимемося.
Скажімо, щоповернення файлів користувача неможливе при деяких фізичних і хімічних діях наВаш вінчестер. Проте, у випадку, яких-небудь інших логічних проблем –повернення повинно допомогти. Ненавмисне або спеціальне форматування теж можепривести до втрат даних. Відновлення даних жорсткого диска – за своєю суттю, цесистема всіх заходів і дій, яка направлена на прочитування інформації з Вашоговінчестера і перенесення її на інший електронний носій.
У принципі,відновлення даних жорсткого диска зводиться до копіювання файлів з Вашогонесправного вінчестера на робочий по секторах. Проте ж, щоб коректно прочитатиневидимий для операційної системи сектор, необхідно підбирати такий режим копіювання,який буде індивідуальним для кожного конкретного носія інформації.
/>/>5. Альтернативні носії інформації
Група вчених зУніверситету Берліна разом із колегами з Університету Технологій і Економіки вБудапешті, а також італійськими спеціалістами з Політехнічного УніверситетуРима найшли спосіб записати 500 Гб інформації на стандартний HD DVD або Blue-ray диск ємністю з звичайний DVD.
Нова технологіязапису заснована на методі мікроголографії (з використанням наноструктурдиска), і на відміну від звичайного лазерного запису CD і DVD, дозволяєстворювати тривимірні голографічні сітки, за допомогою яких проводиться запис ічитання даних на фізичну структуру диска. Швидкість запису на представленихпрототипах дисків складає до 50 Мбіт/секунду.
«Застосовуючитехніку мультиплексування довжини хвилі до багатошарової структури дисків,можна досягти високої щільності збереження – повідомила професор Сюзана Орлікнімецькому сайту Pressetext.Прототип 500 Гб містить 50 шарів інформації. Також у технології доситьпотенціалу для запису одного терабайта (1 Тб) даних.»
Поки технологія неодержала практичного застосування, але вчені не втрачають ентузіазму і прагнутьзацікавити своєю розробкою крупних виробників носіїв.
/>/>
5.1 Твердотільні накопичувачі
Напевно багато хто звас втрачав інформацію в результаті виходу з ладу або збоїв в роботі жорсткогодиска. Вінчестер – це дамокл-меч, що висить над головою кожного користувача,справжній сплав механіки і електроніки, що складається з пластин, щообертаються з величезною швидкістю, головок читання-запису, мікросхем і важкогометалевого корпусу, що переміщаються з одного боку в інший. Там, де є рухомічастини, завжди існує ризик їх несподіваного виходу з ладу, і часто уникнутицього неможливо. Якщо говорити про альтернативні накопичувачі, які здатнізамінити собою звичні жорсткі диски, то найбільший інтерес тут представляютьпристрої Solid State Drive (SSD).
Незабаром такінакопичувачі конкуруватимуть з жорсткими дисками Існують два типу твердотільнихнакопичувачів: у одному використовується флэш-пам'ять, в другом – SDRAM.Пристрої на основі динамічної пам'яті помітно швидше за традиційні вінчестери,але для зберігання інформації їм потрібне постійне забезпеченняелектроенергією. Якщо відбудеться перебій в живленні, то всі записані данібудуть безповоротно загублені. Ціна подібних SSD досить висока, а об'ємобмежується встановлюваними модулями пам'яті. Один з продуктів цього класу – Gigabyte i-RAM – був розглянутий на сторінкахжурналу («Домашній ПК» № 3, 2006), але пристрій навряд чи можна сприймати якзаміну вінчестера, воно швидше доповнення до дискової підсистеми.
Привабливішими вданому відношенні є накопичувачі на основі незалежної флэш-пам'яті. Зпродуктами на її основі, до речі, ми стикаємося вже досить давно. Чіпифлэш-пам'яті є у складі USB-накопичувачів, медіаплеєрів, мобільних телефонів,КПК і інших портативних пристроїв. Тепер же флэш-пам'ять починає активновикористовуватися в накопичувачах для ноутбуків і настільних систем, замінюючимагнітні пластини. Хоча слово «тепер» не зовсім точне передає суть і означаєлише те, що тільки зараз ця технологія вийшла на споживчий ринок.
Пристрійтвердотільних накопичувачів набагато простіший, ніж у HDD Попередниктвердотільного вінчестера представлений ще в далекому 1980 році компанією Santa Clara Systems. Продукт,названий BatRam, був 1-мегабітнимкластером, що складається з чіпів DIP RAM. Він мав спеціальний контроллер, щоемулює роботу вінчестера, завдяки чому комп'ютер розпізнавав BatRam, якзвичайний жорсткий диск. У 1984 році співробітником компанії Toshiba доктором Фуджіо Масуока (Fujio Masuoka) була винайдена флэш-пам'ять (обидва варіанти NAND і NOR). Першийкомерційний чіп NOR-флэш-пам'яті представила компанія Intel в 1988 році. Через рік Samsung і Toshiba вивели на ринокдешевший різновид незалежної пам'яті, в якій застосовувалася флеш-технологіяNAND.
Перші твердотільнівінчестери на основі NAND-флэш-пам'яті, представлені у формфакторі 2,5 і 3,5 дюйма, з'явилися в 1995 році. Спочатку виробництвом таких накопичувачів займалася Msystems, до якої потім приєднався ряд іншихфірм, таких як Adtron, Bitmicro Net-works і Memtech. У минулому столітті із-за своєїнадхмарної ціни твердотільні вінчестери використовувалися лише у військовій іаерокосмічній індустрії, а також інших сферах, де була потрібна стійкістьустаткування до вібрації, ударів і критичних температур, а його вартістьвеликого значення не мала. Тепер же ціна мікросхем флэш-пам'яті значно впала, інакопичувачі SSD починають поступово освоювати масовий споживчий ринок.
Вже доступнітвердотільні накопичувачі з ATA і SATA-інтерфейсами Підвищена стійкість довібрації, ударів і екстремальних температур — це, звичайно, добре, але частонекритично для користувача ПК. Що ж ще може нам запропонувати твердотільнийнакопичувач? Перш за все відзначимо, що середній час доступу до даних у SSD на двапорядки менше, ніж у традиційних жорстких дисків (0,05-0,1 мс проти 5-15 мс).Звертає на себе увагу і стабільно висока швидкість передачі даних, чим неможуть похвалитися звичайні вінчестери. Залежно від місця розташуванняінформації на магнітній пластині міняється і швидкодія HDD: чим ближче дані довнутрішнього радіусу диска, тим повільніше виконуватиметься прочитування ізапис. З SSD таких проблем немає. Що стосується продуктивності, для сучаснихтвердотільних накопичувачів швидкість читання складає 60-80 МBps, записи – 40-60 МBps. Результати дужехороші.
Термін службитвердотільних вінчестерів споживчого рівня в середньому складає близько 10років. Хоча виробники в специфікаціях жорстких дисків для серверів і указуютьчас напрацювання на відмову в межах 1,5 млн. годин (171 рік), а у накопичувачівдля настільних систем – 500 тис. годинника (57 років), але це теоретичнийпоказник, що не відображає реального стану речей. Статистика свідчить: середнійтермін життя сучасного вінчестера в кращому разі складає 5-6 років, так що SSDв цьому плані повинен бути надійніше.
Подібні SDD можутьвикористовуватися в ноутбуках, UMPC і інших портативних пристроях
Важливою перевагою євідсутність механічних частин в твердотільному накопичувачі, що автоматичновиключає шум і вібрацію під час роботи — одвічний головний біль для багатьохкористувачів HDD. Відзначимо і нижчий рівень енергоспоживання твердотільнихвінчестерів. Для настільних ПК це не так актуально, а ось використання SSD вноутбуках, UMPC і іншій портативній техніці дозволить збільшити час їхавтономної роботи. Деякі виробники мобільних пристроїв вже пропонують моделі зтакими накопичувачами або роблять опціональною можливість замінити вінчестер наSSD.
Переваг, звичайно,множина, але є і зворотний бік медалі. Основним недоліком SSD на даний момент єйого вартість. За кожен гігабайт в SSD-накопичувачі доведеться платити від 10доларів. Безумовно, ціни поступово знижуються, але не так швидко, як хотілосяб. Якщо говорити про максимальний об'єм, то тут традиційні вінчестери покибезперечні лідери. Виробники тільки готуються представити моделі твердотільнихнакопичувачів об'ємом 256 (компанія PNY – почало 2008 роки) і 512 GB (компаніяSTEC – 3 квартал цього року), а ось жорсткі диски вже підкорили рубіж в 1 ТБ.
Чималою проблемою єі кількість циклів запису в твердотільних вінчестерах. Воно обмежене, іобмежено досить серйозно: в середньому – 100-300 тис. циклів запису, хочаіснують варіанти пристроїв, здатні витримати від 1 до 5 млн. таких циклів, алезнову-таки за ціною ці накопичувачі будуть поки недоступні багатьомкористувачам.
На даний моментоб'єм твердотільних накопичувачів менший, ніж у HDD.
Прогрес не стоїть намісці, і рано чи пізно SSD-накопичувачі позбавляться своїх «дитячих хвороб»,став серйозною загрозою HDD. З іншого боку, технології магнітного запису тежпродовжують розвиватися не меншими темпами. Обидві розробки мають власні плюсиі мінуси. Останні у випадку з SSD з часом зійдуть нанівець, але питання:скільки років для цього повинно минути? Коли ми зможемо насолоджуватися високоюнадійністю і великою швидкістю функціонування накопичувачів в наших домашніхПК? Через три роки, чотири, п'ять? Це довго, але зневірятися не варто, оскількиіснує і альтернатива – гібридні накопичувачі (HHD – Hybrid Hard Drive). Подібні пристрої, можливо, стануть тією самою золотою серединою, щознаходиться на стику двох технологій і об'єднуючою їх переваги.
HHD – це по сутітрадиційний вінчестер, але з невеликим доопрацюванням у вигляді буфера обміну,що складається з флэш-пам'яті об'ємом від 128 МВ. Буфер такої місткостідозволяє зберігати в ньому найбільш часто використовувані дані, зайвий раз незвертаючись до пластин, тим самим знижуючи навантаження на механіку жорсткогодиска. Проте на даний момент ефективно задіювати встановлену флэш-пам'ять можналише в Windows Vista, технології ReadyDrive, що володіє. У результаті маємо знижений рівень шуму, швидкий запускопераційної системи і додатків, зменшене енергоспоживання і, вірогідно,прийнятну ціну готового виробу.
У гібридних HDDвстановлені чіпи флэш-пам'яті досить великого об'єму Перший серійнийHHD-накопичувач на початку 2007 року був представлений компанією Samsung. Ці гібридні вінчестери серії MH80,виконані у формфакторі 2,5 дюйма, мають об'єм від 80 до 160 GB основної пам'ятіі 128-256 MB флэш-пам'яті. Про свої плани по виробництву гібриднихнакопичувачів також заявили компанії Seagate і Hitachi.
Еволюційний розвитокнайбільш консервативної частини персонального комп'ютера набуває характеруреволюційного. Спочатку старий добрий вінчестер обзавівся флеш-пам'яттю, а зчасом і остаточно позбудеться магнітних пластин. Можливо, років так черездесять молоде покоління користувачів ПК згадуватиме про HDD так само, як мисьогодні згадуємо про 5-дюймові дисководи.
/>/>Висновок
Накопичувачі нажорстких дисках – це пристрої зовнішньої пам’яті, які дозволяють, на відмінувід оперативної, зберігати інформацію тривалий час. Свою назву такінакопичувачі отримали завдяки пакету з жорсткими дисковими пластинами, їх такожчасто називають вінчестерами. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД)містять всередині металевого корпусу декілька, нанизаних на одну вісь жорсткозакріплених металічних або керамічних пластин, покритих магнітним покриттям.Корпус захищає дисковод від зовнішніх впливів (пилу, електромагнітних полів).
Дискові пластини,зібрані в пакет, обертаються на дуже високій швидкості 4500 – 12000 об/хв. Надїх поверхнею “літають” головки запису-зчитування. При обертанні дисків інформація,записується в межах концентричних кіл на поверхні дисків, які називаютьсядоріжками або треками. Треки всіх пластин логічно об’єднуються в циліндри.
Окрім даних на дискизаписується також службова інформація. Простір дискової пам’яті, не зайнятийслужбовою інформацією, складає неформатовану ємність диска (formatless).Ємність дискових носіїв, яка враховує службові дані, складає форматовануємність диска (formated). Природно, що перша буде завжди більша другої.
Кожна доріжкаповерхні розбивається на окремі рівні по об’єму сектори, в які і записуютьсядані. Для структурування записів файлів на поверхні диска вводиться такепоняття як кластер. Кластер являє собою об’єднання з декількох секторів. Файлиданих зазвичай розташовуються в декількох кластерах диска. Якщо файл неповністю займає завершуючий кластер, то ті сектори, які лишились незаписаними,ніби втрачаються, випадаючи з дискового простору.
Дисководи різнихтипів відрізняються не тільки характеристиками швидкодії і ємності, але йлінійними розмірами. Розміри НЖМД визначаються його форм-факторами. Відформ-фактора залежить, в корпусі якого системного блоку можна розмістити той чиінший дисковод. Бувають дисководи з горизонтальними розмірами 1,8; 2,5; 3,5 дюйми. Вінчестери з повною висотою (full height) мають розмір по висоті 3,25 дюйма, з половинною висотою (half height) – 1,63 дюйма, а низькопрофільні (low-profile) – 1 дюйм.
До основнихпараметрів жорстких дисків відносять ємність і продуктивність. Ємність дисківзалежить від технології їх виготовлення. Зараз більшість виробників жорсткихдисків використовують винайдену компанією ІВМ технологію з використаннямгігантського магніторезистивного ефекту (GRM – Giant Magnetic Resistance). Теоретична межа ємності однієї пластини, виконаної за цієютехнологією, складає порядку 20 Гбайт. На теперішній час досягнутотехнологічного рівня 6,4 Гбайт на пластину, але розвиток продовжується.
З іншої сторони,продуктивність жорстких дисків менше залежить від технології їх виготовлення.Сьогодні всі жорсткі диски мають дуже високий показник швидкості внутрішньоїпередачі даних (до 30 – 60 Мбайт/с), і тому їх продуктивність в першу чергузалежить від характеристик інтерфейсу, за допомогою якого вони зв’язані зматеринською платою. В залежності від типу інтерфейсу діапазон значень можебути досить широким: від декількох Мбайт/с до 13 – 16 Мбайт/с для інтерфейсівтипу EIDE; до 80 Мбайт/с і більшедля найбільш сучасних інтерфейсів типу ІЕЕЕ 1394.
Окрім швидкостіпередачі даних з продуктивністю диска напряму пов’язаний параметр середньогочасу доступу. Він визначає інтервал часу, необхідний для пошукупотрібних даних, і залежить від швидкості обертання диска. Для дисків, якіобертаються з частотою 5400 об/хв, середній час доступу складає 9 –10 мкс, длядисків з частотою 7200 об/хв – 7 – 8 мкс. Вироби більш високого рівнязабезпечують середній час доступу до даних 5 – 6 мкс.
Список використаної літератури
1. Дитяча енциклопедія “Ученые –школьнику”.1991. – 314 с.
2. Журнал “CHIP”. – 2008. — №2. – 146 с.
3. Журнал “Hi-Tech”. – 2007. — №24. – 130 с.
4. Журнал “PC WORD. UKRAINE”. – 2007. — №1-2. – 112 с.
5. Журнал “Компьютерное обозрения”.– 2007. — №9. – 80 с.
6. Симонович С.В., Євсєєв Г.А., Мураховський В. І. “Полноеруководство для начинающих в вопросах и ответах” — АСТ-ПРЕСС, 2002. – 418 с.
7. Тимофєєв А.В. “Информатика икомпьютерный интеллект”.— М.: Педагогіка, 1998. – 386 с.
8. http://01.kiev.ua/informatika-istoriya-rozvitky-informaciinih-tehnologii/
9. http://www.school.keldish.ru
10. www.epochtimes.ru/content/view/16919/5/
11. works.tarefer.ru/30/100034/index.html
12. device.com.ru/material/hdd_2.shtml