по Информатике 11 (стр. 1 из 2)

Описать указанные в варианте задания аппаратные средства компьютеров, отразить их особенности и привести основные информационно-технические характеристики.

Жесткий магнитный диск: назначение, принцип функционирования, разновидности.

Жёсткий диск - устройство для хранения информации, основанное на принципе магнитной записи.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), или в англоязычном варианте hard disk drives (HDD), являются одним из самых распространенных в настоящее время типов запоминающих устройств. Это объясняется удачным сочетанием основных их параметров: емкости, стоимости, времени обращения, габаритов и потребляемой мощности, делающим их наилучшим типом запоминающих устройств для хранения больших объемов информации, доступ к которой должен осуществляться без вспомогательных действий со стороны пользователя. К такой информации, в первую очередь, относятся операционные системы, базы данных, документы, находящиеся в работе, постоянно или часто используемое программное обеспечение и т.п. Постоянное снижение стоимости НЖМД и увеличение их емкости приводят к проникновению их в новые приложения и сферы информационной техники. Запись информации на магнитных носителях (не только на жестких дисках) обычно осуществляется за счет изменения состояния намагниченности отдельных участков их поверхности. Чем меньше геометрические размеры таких участков, тем большее количество информации удается записать на единице площади носителя, т.е. тем выше плотность записи информации.

Общие сведения об устройстве жестких дисков

Жесткие диски включают в себя электромеханическую и электронную части. Электромеханическая часть размещается в жестком корпусе, внутри которого закреплен шпиндельный двигатель с вращающимся шпинделем и смонтированными на нем дисками накопителя, а также установленный в этом же корпусе подвижный блок головок чтения и записи с приводом, обеспечивающим позиционирование (перемещение) головок.

Сами диски (или пластины), которых, как правило, бывает на шпинделе от одного до пяти (иначе корпус получится очень высоким, а шпиндель с дисками – тяжелым), изготовлены из сплавов алюминия или специального стекла (иногда керамики). Последнее используется при высоких скоростях вращения шпинделя. Поверхность дисков имеет магнитное покрытие, на котором, собственно, и записывается информация. Процесс записи состоит в локальных изменениях магнитного состояния этого покрытия. Информация на диске располагается по окружностям, называемым дорожками, совокупность равноудаленных от центра дорожек поверхностей всех пластин НЖМД называют цилиндром. Дорожки для хранения информации разбиты на секторы, емкость которых в большинстве случаев составляет 512 байт. Сектор обладает определенной структурой, включающей в себя заголовок, поле данных и контрольный код этого поля. Часть корпуса, в которую заключена электромеханика диска, часто называют герметичной (хотя обычно имеется защищенное воздушным фильтром отверстие для выравнивания внутреннего давления с атмосферным), поскольку в ней не допускается присутствие никаких загрязнений, в том числе частичек пыли. Необходимость этого вызвана тем, что головки чтения и записи находятся на очень малом расстоянии от поверхности диска (порядка 10-4−10-5 мм), удерживаясь над ней воздушным потоком (нетрудно подсчитать, что линейная скорость перемещения диска относительно головок на внешних цилиндрах составляет более 100 км/час при скорости вращения 7200 об/мин). Поэтому даже небольшие частицы могут легко повредить магнитное покрытие. Для частиц, которые образуются в процессе эксплуатации за счет износа поверхностей, внутри корпуса существует даже некое подобие пылесоса: рециркуляционный фильтр.

В электронную часть диска входят контроллер, усилители сигналов интерфейсных шин и буферная память (кэш диска). Контроллер обеспечивает управление процессами разгона и останова шпинделя, позиционирования головок, чтения и записи информации, а также внешний интерфейс диска.

Основные характеристики

К основным характеристикам жестких магнитных дисков относят информационную емкость, время доступа и скорость считывания.

Объем жесткого диска является его самой важной характеристикой для большинства пользователей. Он зависит как от количества пластин в корпусе жесткого диска, так и от плотности записи информации в расчете на одну пластину. Так как количество пластин не может быть бесконечным и при их большом числе увеличивается нагрузка на мотор, ухудшаются температурные и шумовые характеристики диска, труднее обеспечивается надежность, то увеличение плотности записи на пластину технологически более перспективный вариант. Именно этот подход позволил существенно удешевить производство жестких дисков и значительно снизить их цену. Современные пластины изготовляются из алюминия или даже из стекла (некоторые модели IBM), а плотность записи находится в пределах 20-60 Гбайт на пластину.

Скорость - второй важнейший параметр винчестеров - скорость чтения/записи информации (Transfer Rate). Он зависит в первую очередь от скорости вращения пластин диска, которая на сегодня составляет 5400-7200 оборотов в минуту (RPM) для бюджетных моделей, и до 15000 - для дорогих дисков (обычно у SCSI-устройств). На увеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличение плотности записи информации.

Время доступа не менее важная характеристика производительности винчестера - общее время доступа к информации (Access Time), которое определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки. Оно зависит в основном от скорости вращения диска.

Также учитываются следующие характеристики:

Интерфейс - совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

Физический размер. Почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Надёжность - определяется как среднее время наработки на отказ.

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

Разновидности жестких дисков

Жёсткие диски делятся на три основных класса:

1)Внешние

2)Для настольных ПК

3)Для ноутбуков.

Хотя каждый из этих классов может быть также разделен:

·по объему жесткого диска. Если Вы - обычный пользователь, для операционной системы и хранения файлов может хватить диска емкостью 80 Гбайт. Для хранения текстовых файлов требуется очень мало места, в то время как для мультимедийных файлов необходимо много памяти. Если Вы увлекаетесь играми или занимаетесь графическим дизайном, лучше остановиться на диске емкостью как минимум 160 - 250 Гбайт. Когда же владелец компьютера увлекается фильмами или музыкой и собирается хранить много фильмов, нужно остановиться на емкости 320 Гбайт или выше, в зависимости от имеющихся в распоряжении средств.

·по скорости вращения. Чаще всего на рынке встречаются устройства со скоростью вращения 7200 об/мин (rpm). Чем больше скорость вращения, тем выше быстродействие винчестера в целом. На сегодняшний день на рынке представлены диски со скоростями 10000rpm и 15000rpm, соответственно цены на них в 2-3 раза больше при том же объеме.