Κεφάλαιο – 2
Εισαγωγή των Σκληρών Δίσκων
Εισαγωγή
Στον σημερινό κόσμο των υπολογιστών, οι σκληροί δίσκοι έχουν αποδειχτεί ως το πιο σημαντικό μέρος ενός υπολογιστή. Σήμερα ο σκληρός δίσκος είναι η κύρια συσκευή αποθήκευσης που χρησιμοποιείται πιο συχνά για την αποθήκευση όλων των τύπων δεδομένων καθώς και ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία του υπολογιστή.
Θα είναι πολύ δύσκολο για τους σύγχρονους χρήστες υπολογιστών να σκεφτούν ακόμη και ποια θα ήταν η ζωή του υπολογιστή χωρίς μονάδες σκληρού δίσκου, καθώς οι περισσότεροι από εμάς σήμερα αποθηκεύουμε δισεκατομμύρια byte πληροφοριών στους υπολογιστές μας.
Στους πολύ πρώτους υπολογιστές δεν υπήρχε καθόλου χώρος αποθήκευσης. Κάθε φορά που θα θέλατε να εκτελέσετε ένα πρόγραμμα θα έπρεπε να εισάγετε το πρόγραμμα χειροκίνητα. Ακόμη περισσότερο από αυτό, κατέστησε αδύνατα τα περισσότερα από αυτά που θεωρούμε σήμερα ότι είναι υπολογιστικά, καθώς δεν υπήρχε εύκολος τρόπος να δουλεύει ένας υπολογιστής με τα ίδια δεδομένα ξανά και ξανά. Γρήγορα έγινε αντιληπτό ότι κάποιου είδους μόνιμος χώρος αποθήκευσης ήταν απαραίτητος για να γίνουν οι υπολογιστές πραγματικά χρήσιμα εργαλεία.
Το πρώτο μέσο αποθήκευσης που χρησιμοποιήθηκε σε υπολογιστές ήταν στην πραγματικότητα το χαρτί. Τα προγράμματα και τα δεδομένα καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας τρύπες σε χαρτοταινία ή κάρτες διάτρησης. Ένας ειδικός αναγνώστης χρησιμοποίησε μια δέσμη φωτός για να σαρώσει τις κάρτες ή την ταινία. Όπου βρέθηκε μια τρύπα έγραφε "1" και όπου το χαρτί εμπόδιζε τον αισθητήρα, "0" ή αντιστρόφως.
Αν και ήταν μια μεγάλη βελτίωση σε σχέση με το τίποτα, αυτές οι κάρτες ήταν ακόμα πολύ άβολες στη χρήση. Βασικά έπρεπε να γράψετε ολόκληρο το πρόγραμμα από την αρχή σε χαρτί και να το βάλετε να λειτουργεί στο μυαλό σας προτού αρχίσετε να προσπαθείτε να το τοποθετήσετε σε κάρτες, γιατί αν κάνατε κάποιο λάθος, έπρεπε να τρυπήσετε ξανά πολλές από τις κάρτες. Ήταν πολύ δύσκολο να φανταστείς με τι δουλεύεις.
Η επόμενη μεγάλη πρόοδος σε σχέση με το χαρτί ήταν η δημιουργία μαγνητικής ταινίας. Εγγράφοντας πληροφορίες με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο εγγραφής του ήχου σε μια κασέτα, αυτές οι μαγνητικές ταινίες ήταν πολύ πιο ευέλικτες, ανθεκτικές και πιο γρήγορες από τις χαρτοταινίες ή τις κάρτες διάτρησης.
Φυσικά, η ταινία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα σε σύγχρονους υπολογιστές, αλλά ως μορφή αποθήκευσης εκτός σύνδεσης ή δευτερεύουσας αποθήκευσης. Πριν από τους σκληρούς δίσκους, ήταν η κύρια αποθήκευση για ορισμένους υπολογιστές. Το κύριο μειονέκτημά τους είναι ότι πρέπει να διαβάζονται γραμμικά. μπορεί να χρειαστούν λίγα λεπτά για να μετακινηθεί από τη μια άκρη της ταινίας στην άλλη, καθιστώντας την τυχαία πρόσβαση μη πρακτική.
Επιστρέφουμε στο θέμα μας. Η IBM παρουσίασε τον πρώτο σκληρό δίσκο που θα ήταν εφικτός για εμπορική ανάπτυξη. Δεν ήταν σαν τους δίσκους που χρησιμοποιούνται σήμερα. Χρησιμοποίησαν περιστρεφόμενα κυλινδρικά τύμπανα, πάνω στα οποία αποθηκεύονταν τα μαγνητικά μοτίβα των δεδομένων. Τα ντραμς ήταν μεγάλα και δύσκολα στη δουλειά. Οι πρώτοι αληθινοί σκληροί δίσκοι είχαν τις κεφαλές του σκληρού δίσκου σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου. Αυτό έγινε για να επιτρέψει στα ηλεκτρονικά χαμηλής ευαισθησίας της εποχής να μπορούν να διαβάζουν καλύτερα τα μαγνητικά πεδία στην επιφάνεια του δίσκου, αλλά οι τεχνικές κατασκευής σε εκείνο το στάδιο του χρόνου δεν ήταν τόσο περίπλοκες όσο είναι τώρα και δεν ήταν είναι δυνατό να γίνει η επιφάνεια του δίσκου τόσο λεία όσο ήταν απαραίτητο ώστε η κεφαλή να γλιστρήσει ομαλά πάνω από την επιφάνεια του δίσκου με υψηλή ταχύτητα ενώ ήταν σε επαφή μαζί του. Με την πάροδο του χρόνου οι κεφαλές φθείρονταν ή φθείρονταν η μαγνητική επίστρωση στην επιφάνεια του δίσκου.
Ως κρίσιμη ανακάλυψη της νέας τεχνολογίας της IBM στην οποία η επαφή με την επιφάνεια του δίσκου δεν ήταν απαραίτητη, έγινε η βάση των σύγχρονων σκληρών δίσκων. Ο πρώτος σκληρός δίσκος αυτού του τύπου ήταν ο IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) που παρουσιάστηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 1956. Αυτός ο σκληρός δίσκος μπορούσε να αποθηκεύσει πέντε εκατομμύρια χαρακτήρες που ήταν περίπου πέντε megabyte με ρυθμό μεταφοράς δεδομένων 8.800 byte ανά δευτερόλεπτο.
Το 1962, η IBM παρουσίασε το μοντέλο 1301 Advanced Disk File. Η βασική πρόοδος αυτής της μονάδας δίσκου ήταν η δημιουργία κεφαλών που επέπλεαν ή πετούσαν πάνω από την επιφάνεια του δίσκου σε ένα ρουλεμάν αέρα μειώνοντας την απόσταση από τις κεφαλές στην επιφάνεια των δίσκων από 800 σε 250 μικρο ίντσες.
Το 1973, η IBM παρουσίασε τη μονάδα δίσκου μοντέλου 3340, η οποία συνήθως θεωρείται ο πατέρας του σύγχρονου σκληρού δίσκου που είχε δύο ξεχωριστούς άξονες, ο ένας μόνιμος και ο άλλος αφαιρούμενος, ο καθένας με χωρητικότητα 30 MB. Το μοντέλο 3370 της IBM που παρουσιάστηκε το 1979 ήταν ο πρώτος δίσκος με κεφαλές λεπτής μεμβράνης. Την ίδια χρονιά, η IBM παρουσίασε το μοντέλο 3310, το οποίο είναι η πρώτη μονάδα δίσκου με πλάκες 8 ιντσών, πολύ μειωμένο σε μέγεθος από τις 14" που ήταν το πρότυπο για πάνω από μια δεκαετία.
Η πρώτη μονάδα σκληρού δίσκου που σχεδιάστηκε σε μορφή 5,25" που χρησιμοποιήθηκε στους πρώτους υπολογιστές ήταν ο Seagate ST-506. Είχε τέσσερις κεφαλές και χωρητικότητα 5 MB. Η IBM παρέκαμψε το ST-506 και επέλεξε το ST-412- -ένας δίσκος 10 MB στον ίδιο παράγοντα μορφής--για το IBM PC/XT, καθιστώντας τον τον πρώτο σκληρό δίσκο που χρησιμοποιείται ευρέως στον κόσμο που είναι συμβατός με υπολογιστή και υπολογιστή.
Το 1983, η Rodime παρουσίασε το RO352, την πρώτη μονάδα δίσκου που χρησιμοποίησε τον παράγοντα μορφής 3,5 ιντσών, που έγινε ένα από τα πιο σημαντικά πρότυπα της βιομηχανίας. Το 1985 η Quantum παρουσίασε τη Hardcard, έναν σκληρό δίσκο 10,5 MB τοποθετημένο σε ISA κάρτα επέκτασης για υπολογιστές που είχαν αρχικά κατασκευαστεί χωρίς σκληρό δίσκο.
Το 1986 η Conner Peripherals παρουσίασε το CP340. Ήταν η πρώτη μονάδα δίσκου που χρησιμοποίησε έναν ενεργοποιητή πηνίου φωνής. Το 1988 η Conner Peripherals παρουσίασε τη μονάδα CP3022, η οποία ήταν η πρώτη μονάδα δίσκου 3,5" που χρησιμοποιούσε το μειωμένο ύψος 1" που τώρα ονομάζεται "χαμηλό προφίλ" και το πρότυπο για τις σύγχρονες μονάδες δίσκου 3,5". Την ίδια χρονιά η PrairieTek παρουσίασε μια μονάδα δίσκου που χρησιμοποιεί 2,5" πιατέλες. Το 1990 η IBM παρουσίασε το μοντέλο 681 (Redwing), μια μονάδα δίσκου 857 MB. Ήταν το πρώτο που χρησιμοποίησε κεφαλές MR και PRML.
Η μονάδα mainframe "Pacifica" της IBM που παρουσιάστηκε το 1991 είναι η πρώτη που αντικατέστησε τα μέσα οξειδίου με μέσα λεπτής μεμβράνης στην επιφάνεια της πλάκας. Την ίδια χρονιά, το 1820 της Integral Peripherals είναι ο πρώτος σκληρός δίσκος με πλάκες 1,8" που χρησιμοποιήθηκε αργότερα για μονάδες δίσκων PC-Card. Το 1992 η Hewlett Packard παρουσίασε το C3013A που είναι η πρώτη μονάδα δίσκου 1,3".
Υπάρχουν διάφορες εξελίξεις που έλαβαν χώρα στην ιστορία των σκληρών δίσκων για να δώσουν την τρέχουσα σχεδίαση, απόδοση σχήματος και χωρητικότητα στους σημερινούς δίσκους. Αυτά είναι δύσκολο να μετρηθούν λεπτομερώς σε αυτό το βιβλίο.
Στοιχεία σκληρού δίσκου
Ένας σκληρός δίσκος έχει τα ακόλουθα κύρια στοιχεία σε αυτόν:
- Πλατέρ και μέσα δίσκου
- Κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής
- Ρυθμιστικά κεφαλής, βραχίονες και ενεργοποιητής
- Μοτέρ ατράκτου σκληρού δίσκου
- Συνδέσεις και βραχυκυκλωτήρες
- Πίνακας λογικής
- Κυκλώματα κρυφής μνήμης και προσωρινής μνήμης
Στοιχεία του σκληρού δίσκου
Δίσκοι και πολυμέσα
Κάθε σκληρός δίσκος χρησιμοποιεί έναν ή περισσότερους (γενικά περισσότερους από έναν) στρογγυλούς, επίπεδους δίσκους που ονομάζονται platters, επικαλυμμένοι και στις δύο πλευρές με ειδικό υλικό πολυμέσων σχεδιασμένο να αποθηκεύει πληροφορίες με τη μορφή μαγνητικών μοτίβων. Κάθε επιφάνεια κάθε δίσκου στο δίσκο μπορεί να χωρέσει δισεκατομμύρια bit δεδομένων.
Οι πλάκες αποτελούνται από δύο κύριες ουσίες, ένα υλικό υποστρώματος που σχηματίζει τον κύριο όγκο της πλάκας και της προσδίδει δομή και ακαμψία, και μια επικάλυψη μαγνητικού μέσου που στην πραγματικότητα συγκρατεί τους μαγνητικούς παλμούς που αντιπροσωπεύουν τα δεδομένα.
Η ποιότητα των πιατέλων και ιδιαίτερα η επίστρωση μέσων είναι κρίσιμη. Το μέγεθος των πλακών στον σκληρό δίσκο είναι ο πρωταρχικός καθοριστικός παράγοντας των συνολικών φυσικών του διαστάσεων, που γενικά ονομάζεται επίσης παράγοντας μορφής μονάδας δίσκου. Οι περισσότερες μονάδες δίσκου παράγονται σε έναν από τους διάφορους τυπικούς παράγοντες μορφής σκληρού δίσκου.
Μερικές φορές οι σκληροί δίσκοι αναφέρονται με προδιαγραφή μεγέθους. Εάν κάποιος έχει σκληρό δίσκο 3,5 ιντσών, αυτό σημαίνει ότι συνήθως αναφέρεται στον παράγοντα μορφής του δίσκου και κανονικά, ο παράγοντας μορφής ονομάζεται με βάση το μέγεθος της πλάκας. Οι παλαιότεροι σκληροί δίσκοι είχαν ονομαστικό μέγεθος 5,25" αλλά σήμερα το πιο κοινό μέγεθος δίσκου δίσκου είναι 3,5".
Οι δίσκοι φορητών υπολογιστών είναι συνήθως μικρότεροι, λόγω του αναμενόμενου μικρού μεγέθους και του μικρότερου βάρους τους. Οι δίσκοι σε αυτές τις μονάδες έχουν συνήθως διάμετρο 2,5" ή μικρότερη· 2,5" είναι ο τυπικός παράγοντας μορφής, αλλά οι δίσκοι με πλάκες 1,8" ή ακόμη και 1,0" γίνονται όλο και πιο συνηθισμένες στον φορητό εξοπλισμό.
Μολονότι οι μονάδες δίσκου επεκτείνουν τις πιατέλες σε όσο το δυνατόν μεγαλύτερο πλάτος του πακέτου της φυσικής μονάδας δίσκου, για να μεγιστοποιήσουν τον αποθηκευτικό χώρο που μπορούν να συσκευάσουν στη μονάδα δίσκου, ωστόσο η γενική τάση είναι προς μικρότερες πιατέλες. Υπάρχουν οι κύριοι λόγοι για τους οποίους οι εταιρείες πηγαίνουν σε μικρότερες πιατέλες ακόμη και για επιτραπέζιους υπολογιστές:
Οι άκαμπτες και άκαμπτες πλάκες είναι πιο ανθεκτικές σε κραδασμούς και κραδασμούς και είναι πιο κατάλληλες για συνδυασμό με άξονες υψηλότερης ταχύτητας και άλλο υλικό υψηλής απόδοσης. Η μείωση της διαμέτρου της πλάκας του σκληρού δίσκου κατά δύο φορές τετραπλασιάζει την ακαμψία της.
Το μειωμένο μέγεθος των πιάτων μειώνει την απόσταση που πρέπει να μετακινήσει ο ενεργοποιητής κεφαλής τις κεφαλές πλάι-πλάι για να πραγματοποιήσει τυχαίες αναζητήσεις. Αυτό βελτιώνει τον χρόνο αναζήτησης και κάνει τις τυχαίες αναγνώσεις και εγγραφές πιο γρήγορες.
Οι πιο πρόσφατοι άξονες σκληρού δίσκου αυξάνονται για λόγους απόδοσης ταχύτητας. Οι μικρότερες πιατέλες περιστρέφονται πιο εύκολα και απαιτούν κινητήρες μικρότερης ισχύος, καθώς και ταχύτερες περιστροφές μέχρι την ταχύτητα από στάση.
Το μικρότερο μέγεθος πιατέλας σκληρού δίσκου που διατίθεται σήμερα είναι 1" σε διάμετρο. Η εκπληκτική μονάδα Micro της IBM έχει μια ενιαία πιατέλα και έχει σχεδιαστεί για να χωράει σε ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, προσωπικές συσκευές οργάνωσης και άλλο μικρό εξοπλισμό. Το μικροσκοπικό μέγεθος των πλακών επιτρέπει Micro drive για εξάντληση της μπαταρίας, περιστροφή και δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας ξανά σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο.
Από μηχανικής άποψης περισσότερες πιατέλες σημαίνουν επίσης μεγαλύτερη μάζα και επομένως πιο αργή απόκριση στις εντολές εκκίνησης ή διακοπής της μονάδας. Μπορεί να αντισταθμιστεί με έναν ισχυρότερο κινητήρα ατράκτου, αλλά αυτό οδηγεί σε άλλες ανταλλαγές.
Στην πραγματικότητα, η τάση πρόσφατα ήταν προς οδηγούς με λιγότερους βραχίονες κεφαλής και πιατέλες, όχι περισσότερο. Η πυκνότητα της περιοχής συνεχίζει να αυξάνεται, επιτρέποντας τη δημιουργία μεγάλων μονάδων δίσκου χωρίς τη χρήση πολλών πλατό. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους κατασκευαστές να μειώσουν τον αριθμό πιατέλας για να βελτιώσουν τον χρόνο αναζήτησης χωρίς να δημιουργούν δίσκους πολύ μικρούς για την αγορά.
Ο παράγοντας μορφής του σκληρού δίσκου έχει επίσης μεγάλη επίδραση στον αριθμό των platters σε μια μονάδα δίσκου. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που σχετίζονται με τον αριθμό των πλακών που χρησιμοποιούνται στο δίσκο. Οι μονάδες δίσκου με πολλές πλάκες είναι πιο δύσκολο να κατασκευαστούν λόγω της αυξημένης μάζας της μονάδας άξονα, της ανάγκης τέλειας ευθυγράμμισης όλων των μονάδων δίσκου και της μεγαλύτερης δυσκολίας στον έλεγχο του θορύβου και των κραδασμών.
Ακόμα και τότε, παρόλο που οι μηχανικοί σκληρών δίσκων ήθελαν να βάλουν πολλές πιατέλες σε ένα συγκεκριμένο μοντέλο, ο τυπικός παράγοντας μορφής σκληρού δίσκου "slimline" περιορίζεται σε 1 ίντσα σε ύψος, γεγονός που περιορίζει τον αριθμό των πλακών που μπορούν να τοποθετηθούν σε ενιαία μονάδα. Φυσικά, οι μηχανικοί εργάζονται συνεχώς για να μειώσουν το απαιτούμενο διάκενο μεταξύ των πλατό, ώστε να μπορούν να αυξήσουν τον αριθμό των πιατέλων σε δίσκους ενός δεδομένου ύψους.
Τα μαγνητικά μοτίβα που περιλαμβάνουν τα δεδομένα σας καταγράφονται σε ένα πολύ λεπτό στρώμα μέσων στις επιφάνειες των πλακών του σκληρού δίσκου. το μεγαλύτερο μέρος του υλικού της πιατέλας ονομάζεται υπόστρωμα και δεν κάνει τίποτα άλλο από το να υποστηρίζει το στρώμα μέσων. Για να είναι κατάλληλο, ένα υλικό υποστρώματος πρέπει να είναι άκαμπτο, εύκολο στην εργασία, ελαφρύ, σταθερό, μαγνητικά αδρανές, φθηνό και άμεσα διαθέσιμο. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό για την κατασκευή πιατέλων ήταν παραδοσιακά ένα κράμα αλουμινίου, το οποίο πληροί όλα αυτά τα κριτήρια.
Λόγω του τρόπου που περιστρέφονται οι πλάκες με τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής να επιπλέουν ακριβώς από πάνω τους, οι πλάκες πρέπει να είναι εξαιρετικά λείες και επίπεδες, επομένως έχουν προταθεί εναλλακτικές λύσεις αντί του αλουμινίου, όπως γυαλί, σύνθετα υλικά γυαλιού και κράματα μαγνησίου. Τώρα φαίνεται όλο και πιο πιθανό ότι το γυαλί και τα σύνθετα υλικά που κατασκευάζονται με γυαλί θα είναι το επόμενο πρότυπο για το υπόστρωμα της πιατέλας. Σε σύγκριση με τις πιατέλες αλουμινίου, οι γυάλινες πιατέλες έχουν πολλά πλεονεκτήματα:
- Καλύτερη ποιότητα:
- Βελτιωμένη ακαμψία:
- Λεπτά πιάτα:
- Θερμική σταθερότητα:
Ένα μειονέκτημα του γυαλιού σε σύγκριση με το αλουμίνιο είναι η ευθραυστότητα, ιδιαίτερα όταν είναι πολύ λεπτό.
Το υλικό υποστρώματος από το οποίο κατασκευάζονται οι πιατέλες αποτελεί τη βάση πάνω στην οποία εναποτίθενται τα πραγματικά μέσα εγγραφής. Το στρώμα μέσων είναι μια πολύ λεπτή επίστρωση μαγνητικού υλικού όπου αποθηκεύονται τα πραγματικά δεδομένα. Είναι συνήθως μόνο μερικά εκατομμυριοστά της ίντσας σε πάχος.
Οι παλαιότεροι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούσαν μέσα οξειδίου. Τα μέσα οξειδίου είναι φθηνά στη χρήση, αλλά έχουν επίσης αρκετές σημαντικές ελλείψεις. Το πρώτο είναι ότι είναι ένα μαλακό υλικό και καταστρέφεται εύκολα από την επαφή από μια κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής. Το δεύτερο είναι ότι είναι χρήσιμο μόνο για αποθήκευση σχετικά χαμηλής πυκνότητας. Λειτουργούσε καλά για παλαιότερους σκληρούς δίσκους με σχετικά χαμηλή πυκνότητα δεδομένων, αλλά καθώς οι κατασκευαστές προσπαθούσαν να συσκευάσουν όλο και περισσότερα δεδομένα στον ίδιο χώρο, το οξείδιο δεν ήταν στο ύψος του στόχου: τα σωματίδια οξειδίου έγιναν πολύ μεγάλα για τα μικρά μαγνητικά πεδία νεότερων σχεδίων .
Οι σημερινοί σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν μέσα λεπτής μεμβράνης. Τα μέσα λεπτής μεμβράνης αποτελούνται από ένα πολύ λεπτό στρώμα μαγνητικού υλικού που εφαρμόζεται στην επιφάνεια των πιάτων. Χρησιμοποιούνται ειδικές τεχνικές κατασκευής για την εναπόθεση του υλικού μέσων στις πιατέλες.
Σε σύγκριση με τα μέσα οξειδίου, τα μέσα λεπτής μεμβράνης είναι πολύ πιο ομοιόμορφα και λεία. Έχει επίσης πολύ ανώτερες μαγνητικές ιδιότητες, επιτρέποντάς του να διατηρεί πολύ περισσότερα δεδομένα στον ίδιο χώρο. Μετά την εφαρμογή των μαγνητικών μέσων, η επιφάνεια κάθε πιατέλας συνήθως καλύπτεται με ένα λεπτό, προστατευτικό στρώμα από άνθρακα. Πάνω από αυτό προστίθεται ένα εξαιρετικά λεπτό λιπαντικό στρώμα. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται για την προστασία του δίσκου από ζημιές που προκαλούνται από τυχαία επαφή από τις κεφαλές ή άλλα ξένα σώματα που μπορεί να εισχωρήσουν στη μονάδα δίσκου.
Κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής
Οι κεφαλές είναι η διεπαφή ανάγνωσης/εγγραφής στο μαγνητικό φυσικό μέσο στο οποίο αποθηκεύονται τα δεδομένα σε έναν σκληρό δίσκο. Οι κεφαλές κάνουν τη δουλειά της μετατροπής των bits σε μαγνητικούς παλμούς και την αποθήκευση τους στις πλάκες, και στη συνέχεια αντιστρέφουν τη διαδικασία όταν τα δεδομένα πρέπει να αναγνωσθούν. Οι κεφαλές είναι ένα από τα πιο ακριβά μέρη του σκληρού δίσκου που επιτρέπουν την αύξηση της τοπικής πυκνότητας και των ταχυτήτων στυψίματος του δίσκου.
Ωστόσο οι κεφαλές GMR είναι πιο δημοφιλείς στον σημερινό σκληρό δίσκο, έχουν προταθεί αρκετές τεχνολογίες πολλές φορές για κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής:
- Κεφάλια Φερρίτη
- Κεφαλές Metal-In-Gap (MIG)
- Κεφαλές λεπτής μεμβράνης (TF)
- Ανισότροπες κεφαλές μαγνήτου αντίστασης (AMR/MR)
- Γιγάντιες κεφαλές με αντίσταση Magneto (GMR)
- Κολοσσικές κεφαλές με αντίσταση Magneto (CMR)
Οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής είναι ένα εξαιρετικά κρίσιμο στοιχείο για τον προσδιορισμό της συνολικής απόδοσης του σκληρού δίσκου, καθώς διαδραματίζουν τόσο σημαντικό ρόλο στην αποθήκευση και την ανάκτηση δεδομένων. Οι νέες τεχνολογίες κεφαλών αποτελούν συχνά το έναυσμα για την αύξηση της ταχύτητας και του μεγέθους των σύγχρονων σκληρών δίσκων, επομένως οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής είναι το πιο εξελιγμένο μέρος του σκληρού δίσκου, το οποίο είναι από μόνο του ένα τεχνολογικό θαύμα.
Κάθε bit δεδομένων που πρόκειται να αποθηκευτεί καταγράφεται στον σκληρό δίσκο χρησιμοποιώντας μια ειδική μέθοδο κωδικοποίησης που μεταφράζει τα μηδενικά και τα μονά σε μοτίβα αντιστροφής μαγνητικής ροής. Κάθε πιατέλα σκληρού δίσκου έχει δύο επιφάνειες που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση των δεδομένων γενικά και κανονικά υπάρχει μία κεφαλή για κάθε επιφάνεια που χρησιμοποιείται στη μονάδα. Δεδομένου ότι οι περισσότεροι σκληροί δίσκοι έχουν μία έως τέσσερις πλάκες, οι περισσότεροι σκληροί δίσκοι έχουν μεταξύ δύο και οκτώ κεφαλών. Ορισμένες μεγαλύτερες μονάδες δίσκου μπορεί να έχουν 20 κεφαλές ή περισσότερες. Μόνο μία κεφαλή μπορεί να διαβάζει ή να γράφει στον σκληρό δίσκο τη δεδομένη στιγμή. Χρησιμοποιείται ειδικό κύκλωμα για τον έλεγχο της κεφαλής που είναι ενεργή κάθε δεδομένη στιγμή.
Η κεφαλή επιπλέει πάνω από την επιφάνεια του δίσκου και κάνει όλη τη δουλειά χωρίς να αγγίζει ποτέ τις πιατέλες. Το διάστημα μεταξύ των κεφαλών και των πιάτων ονομάζεται ύψος αιώρησης ή ύψος πτήσης ή διάκενο κεφαλής. Τα συγκροτήματα κεφαλής ανάγνωσης/εγγραφής φορτώνονται με ελατήριο χρησιμοποιώντας το χάλυβα ελατηρίου των βραχιόνων κεφαλής που αναγκάζει τους ολισθητήρες να πιέζουν πάνω στις πλάκες όταν ο δίσκος είναι ακίνητος.
Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι οι κεφαλές δεν απομακρύνονται από τις πλάκες, επομένως η διατήρηση ενός ακριβούς ύψους αιώρησης είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία. Όταν ο δίσκος περιστρέφεται μέχρι την ταχύτητα λειτουργίας, η υψηλή ταχύτητα αναγκάζει τον αέρα να ρέει κάτω από τα ρυθμιστικά και να τα ανασηκώνει από την επιφάνεια του δίσκου. Η απόσταση από τις πιατέλες έως τις κεφαλές είναι μια συγκεκριμένη παράμετρος σχεδιασμού που ελέγχεται αυστηρά από τους κατασκευαστές.
Ένας σύγχρονος σκληρός δίσκος έχει ύψος αιώρησης 0,5 μικρο ίντσες και ακόμη και τα ανθρώπινα μαλλιά έχουν πάχος πάνω από 2.000 μικρο ίντσες, γι' αυτό είναι τόσο σημαντικό να κρατάτε τη βρωμιά μακριά από τον σκληρό δίσκο. Είναι πραγματικά εκπληκτικό πόσο κοντά στην επιφάνεια των δίσκων πετούν τα κεφάλια χωρίς να αγγίζουν. Σωματίδια σκόνης, δακτυλικό αποτύπωμα ακόμα και ένα σωματίδιο καπνού είναι μεγάλο πρόβλημα για την κεφαλή ενός σκληρού δίσκου.
Δομή εγγραφής ανάγνωσης μονάδας σκληρού δίσκου
Όταν η πυκνότητα περιοχής μιας μονάδας δίσκου αυξάνεται για να βελτιωθεί η χωρητικότητα και η απόδοση, τα μαγνητικά πεδία γίνονται μικρότερα και ασθενέστερα. Για να αντισταθμιστεί, είτε οι κεφαλές πρέπει να γίνουν πιο ευαίσθητες είτε το ύψος αιώρησης πρέπει να μειωθεί.
Κάθε φορά που μειώνεται το ύψος αιώρησης, οι μηχανικές πτυχές του δίσκου πρέπει να προσαρμόζονται για να βεβαιωθείτε ότι οι πλάκες είναι πιο επίπεδες, η ευθυγράμμιση της διάταξης της πλάκας και οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής είναι τέλεια και ότι δεν υπάρχει σκόνη ή βρωμιά στην επιφάνεια των πιάτων. Οι κραδασμοί και οι κραδασμοί γίνονται επίσης περισσότερο ανησυχητικά και πρέπει να αντισταθμιστούν.
Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο οι κατασκευαστές στρέφονται σε μικρότερες πιατέλες, καθώς και στη χρήση γυάλινων υποστρωμάτων πιατέλας. Προτιμώνται νεότερες κεφαλές όπως το GMR επειδή επιτρέπουν υψηλότερο ύψος πτήσης από τις παλαιότερες, λιγότερο ευαίσθητες κεφαλές, ενώ όλα τα άλλα είναι ίσα.
Συντριβή κεφαλιού
Δεδομένου ότι οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής ενός σκληρού δίσκου επιπλέουν σε ένα μικροσκοπικό στρώμα αέρα πάνω από τις ίδιες τις πλάκες δίσκων, είναι πιθανό οι κεφαλές να έρθουν σε επαφή με τα μέσα στον σκληρό δίσκο υπό ορισμένες συνθήκες. Κανονικά, οι κεφαλές έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια μόνο όταν η μονάδα είτε ξεκινά είτε σταματά.
Ένας σύγχρονος σκληρός δίσκος γυρίζει 100 φορές το δευτερόλεπτο. Εάν οι κεφαλές έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου ενώ είναι σε ταχύτητα λειτουργίας, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι απώλεια δεδομένων, ζημιά στις κεφαλές, ζημιά στην επιφάνεια του δίσκου ή και στα τρία. Αυτό συνήθως ονομάζεται συντριβή κεφαλιού, δύο από τις πιο τρομακτικές λέξεις για κάθε χρήστη υπολογιστή. Οι πιο συνηθισμένες αιτίες σύγκρουσης κεφαλής είναι η μόλυνση στο λεπτό κενό μεταξύ της κεφαλής και του δίσκου και η κρούση που ασκείται στον σκληρό δίσκο ενώ βρίσκεται σε λειτουργία.
Head Parking
Όταν οι πιατέλες δεν περιστρέφονται, οι κεφαλές ακουμπούν στην επιφάνεια του δίσκου. Όταν οι πιατέλες περιστρέφονται προς τα πάνω, οι κεφαλές τρίβονται κατά μήκος της επιφάνειας των πιατέλων έως ότου επιτευχθεί επαρκής ταχύτητα ώστε να σηκωθούν και να επιπλέουν στο μαξιλάρι αέρα τους. Όταν η μονάδα περιστρέφεται προς τα κάτω, η διαδικασία επαναλαμβάνεται αντίστροφα. Και στις δύο περιπτώσεις, για κάποιο χρονικό διάστημα οι κεφαλές έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου ενώ βρίσκονται σε κίνηση.
Μολονότι οι πλάκες και οι κεφαλές έχουν σχεδιαστεί έχοντας κατά νου ότι αυτή η επαφή θα συμβεί, είναι λογικό να αποφευχθεί αυτό σε μια περιοχή του δίσκου όπου υπάρχουν δεδομένα.
Για αυτόν τον λόγο, οι περισσότεροι δίσκοι διαθέτουν ένα ειδικό κομμάτι που έχει καθοριστεί για να τοποθετηθούν οι κεφαλές για απογειώσεις και προσγειώσεις. Αυτή η περιοχή ονομάζεται ζώνη προσγείωσης και δεν τοποθετούνται δεδομένα εκεί. Η διαδικασία μετακίνησης των κεφαλών σε αυτήν την καθορισμένη περιοχή ονομάζεται head parking.
Σχεδόν όλα τα νέα λειτουργικά συστήματα διαθέτουν ενσωματωμένη δυνατότητα για αυτόματη στάθμευση της κεφαλής όταν είναι απαραίτητο. Οι περισσότεροι πρώιμοι σκληροί δίσκοι που χρησιμοποιούσαν βηματικούς κινητήρες δεν στάθμευαν αυτόματα τις κεφαλές της μονάδας, επομένως ως προφύλαξη ασφαλείας γράφτηκαν πολλά μικρά βοηθητικά προγράμματα που ο χρήστης θα εκτελούσε πριν κλείσει τον υπολογιστή εκείνης της εποχής. Το βοηθητικό πρόγραμμα θα έδινε οδηγίες στον δίσκο να μετακινήσει τις κεφαλές στη ζώνη προσγείωσης και, στη συνέχεια, ο υπολογιστής θα μπορούσε να απενεργοποιηθεί με ασφάλεια.
Μια παράμετρος στη ρύθμιση του BIOS για τον σκληρό δίσκο λέει στο σύστημα ποιο κομμάτι ήταν η ζώνη προσγείωσης για το συγκεκριμένο μοντέλο σκληρού δίσκου. Συνήθως, ήταν το επόμενο διαδοχικό κομμάτι πάνω από το μεγαλύτερο αριθμό που χρησιμοποιήθηκε πραγματικά για δεδομένα. Οι σύγχρονες μονάδες σκληρού δίσκου που ενεργοποιούνται με πηνίο φωνής είναι όλες αυτόματη στάθμευση. Δεν είναι απαραίτητο τώρα να σταθμεύσετε χειροκίνητα τις κεφαλές των σύγχρονων σκληρών δίσκων.
Ρυθμιστές κεφαλής, βραχίονες και ενεργοποιητής
Όταν γίνεται πρόσβαση στις πλάκες του σκληρού δίσκου για λειτουργίες ανάγνωσης και εγγραφής χρησιμοποιώντας τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής που είναι τοποθετημένες στην επάνω και στην κάτω επιφάνεια κάθε δίσκου, είναι προφανές ότι οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής δεν επιπλέουν απλώς στο κενό. Πρέπει να συγκρατούνται σε μια ακριβή θέση σε σχέση με τις επιφάνειες που διαβάζουν και επίσης, πρέπει να μετακινούνται από κομμάτι σε κομμάτι για να επιτρέπεται η πρόσβαση σε ολόκληρη την επιφάνεια του δίσκου.
Οι κεφαλές τοποθετούνται σε μια κατασκευή που διευκολύνει αυτή τη διαδικασία, η οποία συχνά ονομάζεται συγκρότημα κεφαλής ή συγκρότημα ενεργοποιητή ή συγκρότημα ενεργοποιητή κεφαλής. Αποτελείται από πολλά διαφορετικά μέρη. Οι ίδιες οι κεφαλές είναι τοποθετημένες σε ρυθμιστές κεφαλής. Οι ολισθητήρες αιωρούνται πάνω από την επιφάνεια του δίσκου στα άκρα των βραχιόνων της κεφαλής. Οι βραχίονες κεφαλής συγχωνεύονται όλοι μηχανικά σε μια ενιαία δομή που μετακινείται γύρω από την επιφάνεια του δίσκου από τον ενεργοποιητή.
Ρυθμιστικά κεφαλής
Κάθε κεφαλή σκληρού δίσκου είναι τοποθετημένη σε μια ειδική συσκευή που ονομάζεται head slider ή απλώς slider για συντομία. Η λειτουργία του ολισθητήρα είναι να υποστηρίζει φυσικά το κεφάλι και να το κρατά στη σωστή θέση σε σχέση με την πιατέλα καθώς η κεφαλή επιπλέει πάνω από την επιφάνειά της. Οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής του σκληρού δίσκου είναι πολύ μικρές για να χρησιμοποιηθούν χωρίς να τις συνδέσετε σε μεγαλύτερη μονάδα.
Οι ολισθητήρες έχουν ένα ειδικό σχήμα που τους επιτρέπει να περνούν με ακρίβεια πάνω από την πιατέλα. Καθώς οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής σκληρού δίσκου έχουν συρρικνωθεί σε μέγεθος, το ίδιο συμβαίνει και με τα ρυθμιστικά που τις φέρουν. Το κύριο πλεονέκτημα της χρήσης μικρών ρυθμιστών είναι ότι μειώνει το βάρος που πρέπει να τεντωθεί γύρω από την επιφάνεια των πιάτων, βελτιώνοντας τόσο την ταχύτητα τοποθέτησης όσο και την ακρίβεια. Τα μικρότερα ρυθμιστικά έχουν επίσης μικρότερη επιφάνεια για να έλθουν σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου. Κάθε ολισθητήρας είναι τοποθετημένος σε έναν βραχίονα κεφαλής για να του επιτρέπει να μετακινείται πάνω από την επιφάνεια της πιατέλας με την οποία είναι ζευγοποιημένο.
Μπράτσα κεφαλιού
Οι βραχίονες της κεφαλής είναι λεπτά κομμάτια μετάλλου, συνήθως τριγωνικού σχήματος, πάνω στα οποία είναι τοποθετημένα τα ρυθμιστικά κεφαλής που φέρουν τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής. Υπάρχει ένας βραχίονας ανά κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής και όλοι είναι παραταγμένοι και τοποθετημένοι στον ενεργοποιητή κεφαλής για να σχηματίσουν μια ενιαία μονάδα.
Αυτό σημαίνει ότι όταν ο ενεργοποιητής κινείται, όλες οι κεφαλές κινούνται μαζί με συγχρονισμένο τρόπο. Οι ίδιοι οι βραχίονες είναι κατασκευασμένοι από ένα ελαφρύ, λεπτό υλικό, για να τους επιτρέπει να μετακινούνται γρήγορα από το εσωτερικό προς το εξωτερικό τμήμα της μονάδας. Τα νεότερα σχέδια έχουν αντικαταστήσει τους συμπαγείς βραχίονες με δομικά σχήματα προκειμένου να μειωθεί το βάρος και να βελτιωθεί η απόδοση.
Οι νεότερες μονάδες δίσκου επιτυγχάνουν εν μέρει ταχύτερους χρόνους αναζήτησης χρησιμοποιώντας ταχύτερους και εξυπνότερους ενεργοποιητές και ελαφρύτερους, πιο άκαμπτους βραχίονες κεφαλής, επιτρέποντας τη μείωση του χρόνου εναλλαγής μεταξύ των κομματιών. Μια πρόσφατη τάση στη βιομηχανία σκληρών δίσκων ήταν η μείωση του αριθμού των platters σε διάφορες οικογένειες δίσκων. Ακόμη και ορισμένες εμβληματικές μεταφορές σε διάφορες οικογένειες έχουν τώρα μόνο τρεις ή και δύο πιατέλες, όπου τέσσερις ή πέντε ήταν συνηθισμένοι πριν από ένα χρόνο περίπου.
Ένας λόγος για αυτήν την τάση είναι ότι η ύπαρξη μεγάλου αριθμού βραχιόνων κεφαλής καθιστά δύσκολη τη μετάδοση κίνησης με αρκετά υψηλή ακρίβεια ώστε να επιτρέπει την πολύ γρήγορη τοποθέτηση σε τυχαίες αναζητήσεις. Αυτό οφείλεται στο αυξημένο βάρος στο συγκρότημα ενεργοποιητή από τους επιπλέον βραχίονες, καθώς και στα προβλήματα ευθυγράμμισης όλων των κεφαλών.
Ενεργοποιητής κεφαλής
Ο ενεργοποιητής είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος του σκληρού δίσκου, επειδή η αλλαγή από κομμάτι σε κομμάτι είναι η μόνη λειτουργία στον σκληρό δίσκο που απαιτεί ενεργή κίνηση. Η αλλαγή κεφαλών είναι μια ηλεκτρονική λειτουργία και η αλλαγή τομέων περιλαμβάνει την αναμονή για τον σωστό αριθμό τομέα για να περιστραφεί και να μπει κάτω από το κεφάλι. Η αλλαγή των ιχνών σημαίνει ότι τα κεφάλια πρέπει να μετακινηθούν, και επομένως είναι υψίστης σημασίας να βεβαιωθείτε ότι αυτή η κίνηση μπορεί να γίνει γρήγορα και με ακρίβεια.
Ο ενεργοποιητής είναι η συσκευή που χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση των βραχιόνων κεφαλής σε διαφορετικές διαδρομές στην επιφάνεια της πλάκας σε διαφορετικούς κυλίνδρους, αφού όλοι οι βραχίονες κεφαλής μετακινούνται ως σύγχρονη μονάδα, επομένως κάθε βραχίονας μετακινείται στον ίδιο αριθμό κομματιού του αντίστοιχου επιφάνεια. Οι ενεργοποιητές κεφαλής διατίθενται σε δύο γενικές ποικιλίες:
- Stepper Motors
- Πηνία φωνής
Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο σχεδίων είναι ότι ο βηματικός κινητήρας είναι ένα απόλυτο σύστημα εντοπισμού θέσης, ενώ το πηνίο φωνής είναι ένα σχετικό σύστημα εντοπισμού θέσης.
Όλοι οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν ενεργοποιητές πηνίου φωνής. Ο ενεργοποιητής πηνίου φωνής δεν είναι μόνο πολύ πιο προσαρμόσιμος και δεν είναι ευαίσθητος σε θερμικά ζητήματα. Είναι πολύ πιο γρήγορο και πιο αξιόπιστο από έναν βηματικό κινητήρα. Η τοποθέτηση του ενεργοποιητή είναι δυναμική και βασίζεται σε ανατροφοδότηση από την εξέταση της πραγματικής θέσης των ιχνών. Αυτό το σύστημα ανάδρασης κλειστού βρόχου ονομάζεται επίσης μερικές φορές σερβοκινητήρας ή σύστημα εντοπισμού θέσης σερβομηχανισμού και χρησιμοποιείται συνήθως σε χιλιάδες διαφορετικές εφαρμογές όπου η ακριβής τοποθέτηση είναι σημαντική.
Κινητήρας ατράκτου
Ο κινητήρας του άξονα ή ο άξονας του άξονα είναι υπεύθυνος για την περιστροφή των πλακών του σκληρού δίσκου, επιτρέποντας τη λειτουργία του σκληρού δίσκου. Ένας κινητήρας ατράκτου πρέπει να παρέχει σταθερή, αξιόπιστη και συνεπή ισχύ περιστροφής για χιλιάδες ώρες συχνά συνεχούς χρήσης, για να επιτρέψει στον σκληρό δίσκο να λειτουργεί σωστά, επειδή πολλές βλάβες της μονάδας είναι στην πραγματικότητα αστοχίες του κινητήρα του άξονα, όχι των συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων.
Ο κινητήρας ατράκτου ενός σκληρού δίσκου πρέπει να έχει την ακόλουθη ποιότητα για να ζει πολύ και να διατηρεί τα δεδομένα σας ασφαλή για μεγάλο χρονικό διάστημα:
- Πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας, ώστε να μπορεί να λειτουργεί για χιλιάδες ώρες και να ανέχεται χιλιάδες κύκλους έναρξης και διακοπής, χωρίς να αποτύχει.
- Πρέπει να λειτουργεί ομαλά και με ελάχιστους κραδασμούς, λόγω των στενών ανοχών των πλακών και των κεφαλών μέσα στη μονάδα δίσκου.
- Δεν πρέπει να δημιουργεί υπερβολικές ποσότητες θερμότητας ή θορύβου.
- Δεν πρέπει να αντλεί υπερβολική ισχύ.
- Πρέπει να έχει διαχείριση της ταχύτητάς του, ώστε να στρίβει με τη σωστή ταχύτητα.
Για να ανταποκριθούν σε αυτές τις απαιτήσεις, όλοι οι σκληροί δίσκοι υπολογιστών χρησιμοποιούν κινητήρες ατράκτου DC που ελέγχονται από σερβομηχανισμό. Οι κινητήρες ατράκτου σκληρού δίσκου έχουν διαμορφωθεί για άμεση σύνδεση. Δεν υπάρχουν ιμάντες ή γρανάζια που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεσή τους στον άξονα της πλάκας του σκληρού δίσκου. Ο άξονας στον οποίο τοποθετούνται οι πλάκες είναι προσαρτημένος απευθείας στον άξονα του κινητήρα.
Οι πιατέλες είναι κατεργασμένες με μια τρύπα του ακριβούς μεγέθους της ατράκτου και τοποθετούνται πάνω στην άτρακτο με διαχωριστικούς δακτυλίους μεταξύ τους για να διατηρηθεί η σωστή απόσταση και να παρέχεται χώρος για τους βραχίονες της κεφαλής. Η ποσότητα εργασίας που πρέπει να κάνει ο κινητήρας του άξονα εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:
Το μέγεθος και ο αριθμός των πιατέλων: Μεγαλύτερες πιατέλες και περισσότερες πιατέλες σε μια μονάδα δίσκου σημαίνουν μεγαλύτερη μάζα για να περιστρέφεται ο κινητήρας, επομένως απαιτούνται πιο ισχυροί κινητήρες. Το ίδιο ισχύει και για τις ταχύτερες ταχύτητες.
o Διαχείριση ενέργειας: Σήμερα, οι χρήστες θέλουν ολοένα και περισσότερο σκληρούς δίσκους που θα περιστρέφονται από μια θέση σταματημένης στην ταχύτητα λειτουργίας γρήγορα, κάτι που απαιτεί επίσης ταχύτερους ή ισχυρότερους κινητήρες.
Όπως σε νεότερους σκληρούς δίσκους, η ταχύτητα του άξονα υποτίθεται ότι είναι ένα σημαντικό ζήτημα, έχει γίνει επίσης σημαντικό σημείο στους σκληρούς δίσκους για τον έλεγχο της ποσότητας του θορύβου, της θερμότητας και των κραδασμών που δημιουργούνται από τους σκληρούς δίσκους λόγω της υψηλής ταχύτητας του άξονα.
Ορισμένοι νεότεροι δίσκοι, ειδικά τα μοντέλα 7200 και 10.000 RPM μπορούν να κάνουν πολύ θόρυβο όταν βρίσκονται σε λειτουργία. Εάν είναι δυνατόν, είναι καλή ιδέα να ελέγξετε έναν σκληρό δίσκο σε λειτουργία πριν τον αγοράσετε, για να αξιολογήσετε το επίπεδο θορύβου του και να δείτε αν σας ενοχλεί. αυτό διαφέρει πολύ από άτομο σε άτομο. Ο παραγόμενος θόρυβος ποικίλλει επίσης σε κάποιο βαθμό ανάλογα με την ατομική μονάδα δίσκου ακόμα και στην ίδια οικογένεια. Η θερμότητα που δημιουργείται από τον κινητήρα του άξονα μπορεί τελικά να προκαλέσει ζημιά στον σκληρό δίσκο, γι' αυτό και οι νεότερες μονάδες, οι νεότεροι σκληροί δίσκοι δίνουν μεγαλύτερη προσοχή στην ψύξη τους.
Υποδοχές και βραχυκυκλωτήρες
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές υποδοχές και βραχυκυκλωτήρες σε έναν σκληρό δίσκο που χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση του σκληρού δίσκου και τη σύνδεσή του με το υπόλοιπο σύστημα. Ο αριθμός και οι τύποι υποδοχών στον σκληρό δίσκο εξαρτώνται από τη διεπαφή δεδομένων που χρησιμοποιεί για τη σύνδεση με το σύστημα, τον κατασκευαστή της μονάδας δίσκου και τυχόν ειδικές δυνατότητες που μπορεί να διαθέτει η μονάδα.
Οι οδηγίες για τη ρύθμιση κοινών βραχυκυκλωτικών εκτυπώνονται συνήθως ακριβώς στη μονάδα δίσκου. Οι μονάδες σκληρού δίσκου χρησιμοποιούν ένα τυπικό βύσμα αρσενικού βύσματος 4 ακίδων που παίρνει μία από τις υποδοχές τροφοδοσίας που προέρχονται από το τροφοδοτικό. Αυτή η πλαστική υποδοχή 4 καλωδίων παρέχει +5 και +12 τάση στον σκληρό δίσκο.
Υπάρχουν δύο τύποι μορφών διεπαφών που συνήθως οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν έναν από αυτούς:
- IDE/ATA: Διαθέτει ορθογώνιο σύνδεσμο 40 ακίδων.
- SCSI: Ένας σύνδεσμος σε σχήμα D 50 ακίδων, 68 ακίδων ή 80 ακίδων. Και οι τρεις αυτοί αριθμοί pin αντιπροσωπεύουν έναν διαφορετικό τύπο δίσκου SCSI όπως:
- Μια υποδοχή 50 ακίδων σημαίνει ότι η συσκευή είναι στενή SCSI.
- 68 καρφίτσες σημαίνει ευρύ SCSI.
- 80 ακίδες σημαίνουν ευρεία SCSI χρησιμοποιώντας προσάρτηση μονής σύνδεσης (SCA).
Σύνδεσμοι και βραχυκυκλωτήρες
Οι υποδοχές στις μονάδες σκληρού δίσκου έχουν γενικά τη μορφή 2xN ορθογώνιου πλέγματος ακίδων (όπου το N είναι 20, 25, 34 ή 40 ανάλογα με τη διεπαφή). Οι περισσότερες από τις τρέχουσες υποδοχές διασύνδεσης SCSI είναι πληκτρολογημένες για την αποφυγή εσφαλμένης εισαγωγής επειδή έχουν σχήμα D. Αυτό δεν ισχύει πάντα για άλλες διεπαφές.
Για αυτόν τον λόγο, είναι σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι το καλώδιο είναι σωστά προσανατολισμένο πριν το συνδέσετε. Το καλώδιο έχει μια κόκκινη λωρίδα που υποδεικνύει το καλώδιο 1 και ο σκληρός δίσκος χρησιμοποιεί δείκτες της μιας ή της άλλης μορφής αντίστοιχη καρφίτσα 1.
Οι σκληροί δίσκοι IDE/ATA είναι αρκετά τυπικοί όσον αφορά τα jumper. Υπάρχουν συνήθως μόνο λίγες ρυθμίσεις βραχυκυκλωτήρα και δεν διαφέρουν πολύ από μονάδα σε μονάδα δίσκου. Ακολουθούν οι ρυθμίσεις του βραχυκυκλωτήρα που θα βρείτε συνήθως σε έναν σκληρό δίσκο:
Επιλογή μονάδας δίσκου: Μπορεί να υπάρχουν δύο μονάδες, η κύρια και η υποτελής στο ίδιο κανάλι IDE. Συνήθως χρησιμοποιείται ένας βραχυκυκλωτήρας για να ενημερώνει κάθε μονάδα δίσκου εάν πρέπει να λειτουργεί ως κύριος ή εξαρτημένος στο κανάλι IDE.
Για μια μεμονωμένη μονάδα δίσκου σε ένα κανάλι, οι περισσότεροι κατασκευαστές καθοδηγούν τη μετατροπή της μονάδας ως κύρια, ενώ ορισμένοι κατασκευαστές, ιδίως η Western Digital, έχουν ξεχωριστή ρύθμιση για μία μονάδα δίσκου σε αντίθεση με την κύρια σε ένα κανάλι με υποτελή. Οι όροι master και slave είναι παραπλανητικός, καθώς οι μονάδες δίσκου δεν έχουν πραγματικά καμία λειτουργική σχέση.
Slave Present: Ορισμένες μονάδες έχουν ένα πρόσθετο βραχυκυκλωτήρα που χρησιμοποιείται για να πει σε μια μονάδα δίσκου που έχει διαμορφωθεί ως κύρια ότι υπάρχει επίσης μια υποτελής μονάδα δίσκου στο κανάλι ATA. Αυτό απαιτείται μόνο για ορισμένες παλαιότερες μονάδες δίσκου που δεν υποστηρίζουν τυπική σηματοδότηση καναλιού κύριου/υπότελου IDE.
Επιλογή καλωδίου: Ορισμένες διαμορφώσεις χρησιμοποιούν ένα ειδικό καλώδιο για να προσδιορίσουν ποια μονάδα δίσκου είναι κύρια και ποια υποτελής και πότε χρησιμοποιείται αυτό το σύστημα ένας βραχυκυκλωτήρας επιλογής καλωδίου είναι συνήθως ενεργοποιημένος.
Περιορισμός μεγέθους: Ορισμένες μεγαλύτερες μονάδες σκληρού δίσκου δεν λειτουργούν σωστά σε παλαιότερους υπολογιστές που δεν διαθέτουν πρόγραμμα BIOS ή μεγάλο σκληρό δίσκο υποστήριξη δίσκων τους αναγνωρίζει. Για να το ξεπεράσετε αυτό, ορισμένες μονάδες δίσκου διαθέτουν ειδικούς βραχυκυκλωτήρες που όταν ρυθμιστούν, θα τους κάνουν να εμφανίζονται ως μικρότερο μέγεθος από ό,τι είναι πραγματικά στο BIOS για συμβατότητα.
Για παράδειγμα, ορισμένοι σκληροί δίσκοι 2,5 GB έχουν ένα βραχυκυκλωτήρα που θα τους κάνει να εμφανίζονται ως σκληρός δίσκος 2,1 GB σε ένα σύστημα που δεν υποστηρίζει τίποτα μεγαλύτερο από 2,1 GB. Αυτά ονομάζονται επίσης μερικές φορές βραχυκυκλωτήρες περιορισμού χωρητικότητας και διαφέρουν από κατασκευαστή σε κατασκευαστή.
Παράδειγμα ρύθμισης jumper ενός μοντέλου σκληρού δίσκου Seagate Technology
Οι σκληροί δίσκοι SCSI έχουν πιο εξελιγμένους ελεγκτές από εκείνους των σκληρών δίσκων IDE/ATA, επομένως το SCSI έχει συνήθως πολύ περισσότερους βραχυκυκλωτήρες που μπορούν να ρυθμιστούν για τον έλεγχο της λειτουργίας τους. Τείνουν επίσης να διαφέρουν πολύ περισσότερο από κατασκευαστή σε κατασκευαστή και από μοντέλο σε μοντέλο ως προς τον αριθμό και τους τύπους βραχυκυκλωτικών που διαθέτουν.
Συνήθως τα ακόλουθα είναι τα πιο κοινά και σημαντικά jumpers μονάδων SCSI:
Αναγνωριστικό συσκευής SCSI: Κάθε συσκευή σε δίαυλο SCSI πρέπει να προσδιορίζεται μοναδικά για σκοπούς διευθυνσιοδότησης. Οι μονάδες Nnarrows SCSI θα έχουν ένα σύνολο τριών βραχυκυκλωτών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκχώρηση στον δίσκο έναν αριθμό αναγνωριστικού από το 0 έως το 7. Οι πλατιές μονάδες SCSI θα έχουν τέσσερις βραχυκυκλωτήρες για να ενεργοποιούν αριθμούς αναγνωριστικού από 0 έως 15. Ορισμένα συστήματα δεν χρησιμοποιούν βραχυκυκλωτήρες για ρυθμίστε τα αναγνωριστικά συσκευών SCSI.
Το SCSI οδηγεί τα jumpers
Ενεργοποίηση τερματισμού: Οι συσκευές στα άκρα του διαύλου SCSI πρέπει να τερματίσουν το δίαυλο για να λειτουργήσει σωστά. Εάν ο σκληρός δίσκος βρίσκεται στο τέλος του διαύλου, η ρύθμιση αυτού του βραχυκυκλωτήρα θα τον κάνει να τερματίσει το δίαυλο για σωστή λειτουργία. Δεν υποστηρίζουν όλες οι μονάδες τον τερματισμό.
Απενεργοποίηση αυτόματης εκκίνησης: Εάν υπάρχει, αυτός ο βραχυκυκλωτήρας θα πει στη μονάδα να μην περιστρέφεται αυτόματα όταν ενεργοποιείται η τροφοδοσία, αλλά αντ' αυτού περιμένετε για μια εντολή έναρξης μέσω του διαύλου SCSI. Αυτό γίνεται συνήθως για να αποφευχθεί το υπερβολικό φορτίο εκκίνησης στο τροφοδοτικό. Μερικοί κατασκευαστές αντιστρέφουν την αίσθηση αυτού του βραχυκυκλωτήρα. απενεργοποιούν την εκκίνηση από προεπιλογή και παρέχουν ένα βραχυκυκλωτήρα Ενεργοποίηση αυτόματης εκκίνησης.
Καθυστέρηση αυτόματης εκκίνησης: Αυτός ο βραχυκυκλωτήρας λέει στη μονάδα να ξεκινήσει αυτόματα, αλλά περιμένετε έναν προκαθορισμένο αριθμό δευτερολέπτων από τη στιγμή που θα τροφοδοτηθεί το ρεύμα. Χρησιμοποιείται επίσης για την αντιστάθμιση του φορτίου εκκίνησης του κινητήρα σε συστήματα με πολλούς δίσκους.
Stagger Spin: Όταν ένα σύστημα με πολλούς σκληρούς δίσκους έχει ορίσει αυτήν την επιλογή για κάθε μονάδα, οι μονάδες κλιμακώνουν τον χρόνο εκκίνησης πολλαπλασιάζοντας ένας χρήστης όρισε σταθερά επί του αναγνωριστικού συσκευής SCSI. Αυτό διασφαλίζει ότι δεν θα εκκινηθούν ταυτόχρονα δύο μονάδες δίσκου στο ίδιο κανάλι SCSI.
Στενή ή ευρεία: Ορισμένες μονάδες δίσκου διαθέτουν βραχυκυκλωτήρα για να ελέγχουν εάν θα λειτουργούν σε στενή ή ευρεία λειτουργία.
Force SE: Επιτρέπει στους Ultra2, Wide Ultra2, Ultra160, Ultra160+ ή άλλους δίσκους SCSI LVD να αναγκάζονται να χρησιμοποιούν μονού άκρου Λειτουργία (SE) αντί για LVD (διαφορικό χαμηλής τάσης).
Απενεργοποίηση ισοτιμίας: Απενεργοποιεί τον έλεγχο ισοτιμίας στο δίαυλο SCSI, για συμβατότητα με προσαρμογείς κεντρικού υπολογιστή που δεν υποστηρίζουν τις λειτουργίες.
Δεν είναι όλα αυτά. Πολλές μονάδες SCSI διαθέτουν ορισμένες πρόσθετες ειδικές δυνατότητες που ενεργοποιούνται μέσω περισσότερων βραχυκυκλωτικών. Ορισμένες μονάδες δίσκου έχουν αντικαταστήσει ορισμένους από τους βραχυκυκλωτήρες τους με εντολές λογισμικού που αποστέλλονται μέσω της διεπαφής SCSI.
Logic Board
Οι νεότερες μονάδες σκληρού δίσκου έχουν εισαχθεί με πολλές δυνατότητες και μεγαλύτερη ταχύτητα και η ανάπτυξη βρίσκεται ακόμη σε εξέλιξη. Για τον έλεγχο όλων αυτών των λειτουργιών και την παροχή των χαρακτηριστικών υψηλής απόδοσης του δίσκου με προηγμένο τρόπο με τον οποίο αναμένεται να είναι, όλοι οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι κατασκευάζονται με μια έξυπνη πλακέτα κυκλώματος ενσωματωμένη στη μονάδα σκληρού δίσκου. Αυτή η πλακέτα κυκλώματος ονομάζεται Λογική πλακέτα σκληρού δίσκου. Ένας λογικός πίνακας χρησιμοποιεί τα ακόλουθα σημαντικά στοιχεία του για να παρέχει μια ποικιλία λειτουργιών και χαρακτηριστικών σε έναν σκληρό δίσκο:
- Κύκλωμα ελέγχου
- Κυκλώματα αίσθησης, ενίσχυσης και μετατροπής
- Υλικό διεπαφής
- Υλικολογισμικό
- Έλεγχος και αναδιάταξη πολλαπλών εντολών
Και τα δύο Οι δύο πιο κοινές διεπαφές που είναι δημοφιλείς σήμερα για σκληρούς δίσκους Η/Υ IDE (Integrated Drive Electronics) και SCSI (Διασύνδεση μικρών συστημάτων υπολογιστών) χρησιμοποιούν ενσωματωμένους ελεγκτές. Το πιο σωστό όνομα για τη διεπαφή IDE είναι AT Attachment ή ATA (Advanced Technology Attachment). Οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι διαθέτουν μια πολύ εξελιγμένη πλακέτα λογικής που περιέχει περισσότερη μνήμη και ταχύτερους εσωτερικούς επεξεργαστές από έναν ολόκληρο υπολογιστή ακόμη και στα μέσα της δεκαετίας του 1980.
Ο λογικός πίνακας εκτελεί αρκετές σημαντικές λειτουργίες από πριν. Επομένως, τα λογικά κυκλώματα πρέπει να είναι πιο ισχυρά, για να χειρίζονται αλλαγές όπως μετάφραση γεωμετρίας, προηγμένα χαρακτηριστικά αξιοπιστίας, πιο περίπλοκες τεχνολογίες κεφαλής, ταχύτερες διεπαφές και υψηλότερο εύρος ζώνης ροή δεδομένων από τον ίδιο τον δίσκο.
Η εσωτερική πλακέτα λογικής ενός σκληρού δίσκου περιέχει έναν μικροεπεξεργαστή και εσωτερική μνήμη, καθώς και άλλες δομές και κυκλώματα που ελέγχουν τι συμβαίνει μέσα στη μονάδα. Μερικές από τις πιο σημαντικές λειτουργίες του κυκλώματος ελέγχου της μονάδας είναι οι εξής:
- Έλεγχος του κινητήρα του άξονα, συμπεριλαμβανομένης της διασφάλισης ότι ο άξονας λειτουργεί με τη σωστή ταχύτητα.
- Έλεγχος της κίνησης του ενεργοποιητή σε διάφορα κομμάτια.
- Διαχείριση όλων των λειτουργιών ανάγνωσης και εγγραφής.
- Εφαρμογή λειτουργιών διαχείρισης ενέργειας.
- Χειρισμός μετάφρασης γεωμετρίας.
- Διαχείριση της εσωτερικής κρυφής μνήμης και των λειτουργιών βελτιστοποίησης, όπως η προ-ανάκτηση.
- Συντονισμός και ενσωμάτωση των άλλων λειτουργιών που αναφέρονται σε αυτήν την ενότητα, όπως η ροή πληροφοριών μέσω της διεπαφής του σκληρού δίσκου, η βελτιστοποίηση πολλαπλών αιτημάτων, η μετατροπή δεδομένων από και προς τη μορφή που το απαιτούν οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής κ.λπ.
- Εφαρμογή όλων των προηγμένων λειτουργιών απόδοσης και αξιοπιστίας.
Οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι διαθέτουν εσωτερικούς μικροεπεξεργαστές και οι περισσότεροι από αυτούς διαθέτουν επίσης εσωτερικό λογισμικό που τους εκτελεί. Αυτές οι ρουτίνες εκτελούν τη λογική ελέγχου και κάνουν τη μονάδα να λειτουργεί. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι πραγματικά λογισμικό με τη συμβατική έννοια, επειδή αυτές οι οδηγίες είναι ενσωματωμένες στη μνήμη μόνο για ανάγνωση. Αυτός ο κώδικας είναι ανάλογος με το BIOS του συστήματος, ρουτίνες ελέγχου χαμηλού επιπέδου, βασισμένες σε υλικό, ενσωματωμένο στη ROM. Συνήθως ονομάζεται υλικολογισμικό.
Αυτός είναι ο λόγος που μερικές φορές το Firmware ονομάζεται ο μεσαίος σύνδεσμος υλικού και λογισμικού. Σε πολλές μονάδες το υλικολογισμικό μπορεί να ενημερωθεί υπό έλεγχο λογισμικού.
Cache και Cache Circuitry
Η λειτουργία της ενσωματωμένης κρυφής μνήμης (που συχνά ονομάζεται επίσης buffer) ενός σκληρού δίσκου είναι να λειτουργεί ως προσωρινή μνήμη μεταξύ μιας σχετικά γρήγορης συσκευής και μιας σχετικά αργής συσκευής. Για σκληρούς δίσκους, η κρυφή μνήμη χρησιμοποιείται για τη διατήρηση των αποτελεσμάτων των πρόσφατων αναγνώσεων από το δίσκο, καθώς και για την εκ των προτέρων ανάκτηση πληροφοριών που είναι πιθανό να ζητηθούν στο εγγύς μέλλον, για παράδειγμα, τον τομέα ή τους τομείς αμέσως μετά από αυτόν που μόλις ζητήθηκε .
Επομένως, ο σκοπός αυτής της κρυφής μνήμης δεν είναι διαφορετικός από άλλες κρυφές μνήμες που χρησιμοποιούνται στον υπολογιστή, παρόλο που συνήθως δεν θεωρείται μέρος της κανονικής ιεραρχίας της κρυφής μνήμης υπολογιστή. Θα πρέπει πάντα να έχετε κατά νου ότι όταν κάποιος μιλά γενικά για μια κρυφή μνήμη δίσκου, συνήθως δεν αναφέρεται σε αυτήν τη μικρή περιοχή μνήμης μέσα στο σκληρό δίσκο, αλλά μάλλον σε μια κρυφή μνήμη συστήματος που προορίζεται για την προσωρινή πρόσβαση στο σύστημα του δίσκου.
Η χρήση της προσωρινής μνήμης βελτιώνει την απόδοση οποιουδήποτε σκληρού δίσκου, μειώνοντας τον αριθμό των φυσικών προσβάσεων στο δίσκο σε επαναλαμβανόμενες αναγνώσεις και επιτρέποντας τη ροή δεδομένων από το δίσκο χωρίς διακοπή όταν ο δίαυλος είναι απασχολημένος. Οι περισσότεροι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι διαθέτουν εσωτερική μνήμη cache μεταξύ 512 KB και 2 MB, ακόμη και ορισμένες μονάδες SCSI υψηλής απόδοσης έχουν επίσης 16 MB.
Η κρυφή μνήμη ενός σκληρού δίσκου είναι σημαντική λόγω της τεράστιας διαφοράς στις ταχύτητες του σκληρού δίσκου και της διεπαφής του σκληρού δίσκου. Η εύρεση ενός τμήματος δεδομένων στον σκληρό δίσκο περιλαμβάνει τυχαία τοποθέτηση και επιφέρει ποινή χιλιοστών του δευτερολέπτου καθώς μετακινείται ο ενεργοποιητής του σκληρού δίσκου και ο δίσκος περιστρέφεται γύρω από τον άξονα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι σκληροί δίσκοι έχουν εσωτερικά buffer.
Η βασική αρχή πίσω από τη λειτουργία μιας απλής κρυφής μνήμης είναι απλή. Η ανάγνωση δεδομένων από τον σκληρό δίσκο γίνεται γενικά σε μπλοκ διαφόρων μεγεθών και όχι μόνο σε έναν τομέα 512 byte τη φορά. Η κρυφή μνήμη χωρίζεται σε τμήματα ή κομμάτια, καθένα από τα οποία μπορεί να περιέχει ένα μπλοκ δεδομένων.
Όταν υποβάλλεται αίτημα για δεδομένα από τον σκληρό δίσκο, το κύκλωμα της κρυφής μνήμης ερωτάται πρώτα για να διαπιστωθεί εάν τα δεδομένα υπάρχουν σε κάποιο από τα τμήματα της κρυφής μνήμης. Εάν υπάρχει, παρέχεται στη λογική πλακέτα χωρίς να είναι απαραίτητη η πρόσβαση στις πλάκες του σκληρού δίσκου. Εάν τα δεδομένα δεν βρίσκονται στη μνήμη cache, διαβάζονται από τον σκληρό δίσκο, παρέχονται στον ελεγκτή και στη συνέχεια τοποθετούνται στη μνήμη cache σε περίπτωση που ζητηθεί ξανά.
Δεδομένου ότι η κρυφή μνήμη είναι περιορισμένο σε μέγεθος, υπάρχουν τόσα πολλά δεδομένα που μπορούν να διατηρηθούν πριν τα τμήματα πρέπει να ανακυκλωθούν. Συνήθως το παλαιότερο κομμάτι δεδομένων αντικαθίσταται με το νεότερο. Αυτό ονομάζεται κυκλική, πρώτη εισερχόμενη, πρώτη έξοδος (FIFO) ή αποθήκευση στην κρυφή μνήμη.
Σε μια προσπάθεια βελτίωσης της απόδοσης, οι περισσότεροι κατασκευαστές σκληρών δίσκων σήμερα έχουν εφαρμόσει βελτιώσεις στα κυκλώματα διαχείρισης της κρυφής μνήμης, ιδιαίτερα σε μονάδες SCSI προηγμένης τεχνολογίας:
Προσαρμοστική τμηματοποίηση: Οι συμβατικές κρυφές μνήμες τεμαχίζονται σε έναν αριθμό τμημάτων ίσου μεγέθους. Δεδομένου ότι μπορούν να υποβληθούν αιτήματα για μπλοκ δεδομένων διαφορετικών μεγεθών, αυτό μπορεί να οδηγήσει στο να μείνει μέρος της αποθήκευσης της κρυφής μνήμης σε ορισμένα τμήματα και ως εκ τούτου να σπαταληθεί. Πολλές νεότερες μονάδες αλλάζουν δυναμικά το μέγεθος των τμημάτων με βάση τον χώρο που απαιτείται για κάθε πρόσβαση, για να διασφαλιστεί μεγαλύτερη χρήση. Μπορεί επίσης να αλλάξει τον αριθμό των τμημάτων. Αυτό είναι πιο περίπλοκο στον χειρισμό από τα τμήματα σταθερού μεγέθους και μπορεί να οδηγήσει σε σπατάλη εάν δεν γίνει σωστή διαχείριση του χώρου.
Προ-ανάκτηση: Η λογική της προσωρινής μνήμης μιας μονάδας δίσκου, που βασίζεται στην ανάλυση της πρόσβασης και των μοτίβων χρήσης της μονάδας, προσπαθεί να φορτωθεί σε μέρος των δεδομένων κρυφής μνήμης που δεν έχει ζητηθεί ακόμη, αλλά που αναμένει ότι θα ζητηθεί σύντομα. Συνήθως, αυτό σημαίνει τη φόρτωση πρόσθετων δεδομένων πέρα από αυτά που μόλις διαβάστηκαν από το δίσκο, καθώς είναι στατιστικά πιο πιθανό να ζητηθούν στη συνέχεια. Όταν γίνει σωστά, αυτό θα βελτιώσει την απόδοση σε κάποιο βαθμό.
Έλεγχος χρήστη: Οι μονάδες προηγμένης τεχνολογίας έχουν εφαρμόσει ένα σύνολο εντολών που επιτρέπουν στον χρήστη λεπτομερή έλεγχο της λειτουργίας της προσωρινής μνήμης μονάδας δίσκου. Αυτό περιλαμβάνει το να επιτρέπεται στον χρήστη να ενεργοποιεί ή να απενεργοποιεί την προσωρινή αποθήκευση, να ορίζει το μέγεθος των τμημάτων, να ενεργοποιεί ή να απενεργοποιεί την προσαρμοστική τμηματοποίηση και την εκ των προτέρων λήψη κ.λπ.
Αν και το εσωτερικό buffer βελτιώνει προφανώς την απόδοση, ωστόσο έχει επίσης τους περιορισμούς. Βοηθά ελάχιστα εάν κάνετε πολλές τυχαίες προσβάσεις σε δεδομένα σε διαφορετικά μέρη του δίσκου, γιατί εάν ο δίσκος δεν έχει φορτώσει ένα κομμάτι δεδομένων πρόσφατα στο παρελθόν, δεν θα βρίσκεται στην κρυφή μνήμη.
Το buffer είναι επίσης ελάχιστα χρήσιμο εάν διαβάζετε μεγάλο όγκο δεδομένων από το δίσκο, επειδή κανονικά θα είναι πολύ μικρό εάν αντιγράφετε ένα αρχείο 50 MB. Για παράδειγμα, σε έναν τυπικό δίσκο με buffer 512 Byte, ένα πολύ μικρό μέρος του αρχείου θα μπορούσε να βρίσκεται στο buffer και το υπόλοιπο πρέπει να διαβαστεί από τον ίδιο τον δίσκο.
Λόγω αυτών των περιορισμών, η κρυφή μνήμη δεν έχει τόσο μεγάλο αντίκτυπο στη συνολική απόδοση του συστήματος όσο νομίζετε. Το πόσο βοηθά εξαρτάται από το μέγεθός του σε κάποιο βαθμό, αλλά τουλάχιστον τόσο από την ευφυΐα του κυκλώματος του. ακριβώς όπως η λογική του σκληρού δίσκου συνολικά. Και ακριβώς όπως η λογική συνολικά, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί σε πολλές περιπτώσεις ακριβώς πώς είναι η λογική της προσωρινής μνήμης σε μια δεδομένη μονάδα δίσκου. Ωστόσο, το μέγεθος της κρυφής μνήμης του δίσκου είναι σημαντικό για τη συνολική του επίδραση στη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος.
Η αποθήκευση στην προσωρινή μνήμη αναγνώσεων από τον σκληρό δίσκο και η προσωρινή αποθήκευση εγγραφών στον σκληρό δίσκο είναι παρόμοιες κατά κάποιο τρόπο, αλλά πολύ διαφορετικές σε άλλους. Είναι το ίδιο στο γενικό τους στόχο που είναι η αποσύνδεση του γρήγορου υπολογιστή από την αργή μηχανική του σκληρού δίσκου. Η βασική διαφορά είναι ότι η εγγραφή περιλαμβάνει μια αλλαγή στον σκληρό δίσκο ενώ η ανάγνωση όχι.
Χωρίς αποθήκευση εγγραφής στην κρυφή μνήμη, κάθε εγγραφή στον σκληρό δίσκο περιλαμβάνει μια επιτυχία απόδοσης, ενώ το σύστημα περιμένει να αποκτήσει πρόσβαση ο σκληρός δίσκος στη σωστή θέση στον σκληρό δίσκο και να γράψει τα δεδομένα. Αυτό διαρκεί τουλάχιστον 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου στις περισσότερες μονάδες δίσκου, που είναι μεγάλος χρόνος στον κόσμο των υπολογιστών και πραγματικά επιβραδύνει την απόδοση καθώς το σύστημα περιμένει τον σκληρό δίσκο. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας ονομάζεται προσωρινή αποθήκευση εγγραφής.
Όταν η προσωρινή αποθήκευση εγγραφής είναι ενεργοποιημένη και το σύστημα στέλνει μια εγγραφή στον σκληρό δίσκο, το λογικό κύκλωμα καταγράφει την εγγραφή στην πολύ ταχύτερη κρυφή μνήμη του και μετά στέλνει αμέσως πίσω μια επιβεβαίωση στο λειτουργικό σύστημα για ολοκλήρωση της διαδικασίας. Το υπόλοιπο σύστημα μπορεί στη συνέχεια να προχωρήσει στο δρόμο του χωρίς να χρειάζεται να κάθεται περιμένοντας να τοποθετηθεί ο ενεργοποιητής και να περιστραφεί ο δίσκος κ.ο.κ. Αυτό ονομάζεται αποθήκευση εγγραφής στην κρυφή μνήμη, επειδή τα δεδομένα αποθηκεύονται στην κρυφή μνήμη και γράφονται μόνο αργότερα στις πλάκες. Φυσικά, η λειτουργία εγγραφής βελτιώνει την απόδοση.
Δεδομένου ότι η προσωρινή μνήμη είναι ασταθής, εάν διακοπεί η τροφοδοσία, το περιεχόμενό της χάνεται. Εάν υπήρχαν εκκρεμείς εγγραφές στην κρυφή μνήμη που δεν είχαν γραφτεί ακόμα στο δίσκο, έχουν φύγει οριστικά και το υπόλοιπο σύστημα δεν έχει κανέναν τρόπο να το μάθει αυτό γιατί όταν λέγεται από τον σκληρό δίσκο ως ολοκλήρωση. Επομένως, όχι μόνο χάνονται ορισμένα δεδομένα, αλλά και το σύστημα δεν γνωρίζει καν ποια δεδομένα, ούτε καν ότι συνέβη. Το τελικό αποτέλεσμα μπορεί να είναι προβλήματα συνέπειας αρχείων, καταστροφή λειτουργικού συστήματος κ.λπ. Λόγω αυτού του κινδύνου, σε ορισμένες περιπτώσεις δεν χρησιμοποιείται καθόλου η προσωρινή αποθήκευση εγγραφής.
Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για εφαρμογές όπου η υψηλή ακεραιότητα δεδομένων είναι κρίσιμης σημασίας. Λόγω της βελτίωσης της απόδοσης που προσφέρει η προσωρινή αποθήκευση εγγραφής, ωστόσο, χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο παρά τον κίνδυνο και ο κίνδυνος μετριάζεται με τη χρήση πρόσθετης τεχνολογίας.
Η πιο κοινή τεχνική είναι απλώς η διασφάλιση ότι δεν διακόπτεται η τροφοδοσία. Για μεγαλύτερη ησυχία, οι καλύτερες μονάδες που χρησιμοποιούν αποθήκευση εγγραφής στην κρυφή μνήμη έχουν μια δυνατότητα εγγραφής ξεπλύματος που λέει στη μονάδα δίσκου να γράψει αμέσως στο δίσκο τυχόν εκκρεμείς εγγραφές στη μνήμη cache της. Αυτή είναι μια εντολή που συνήθως αποστέλλεται πριν εξαντληθούν οι μπαταρίες του UPS, εάν ανιχνευόταν διακοπή ρεύματος από το σύστημα ή λίγο πριν τερματιστεί η λειτουργία του συστήματος για οποιονδήποτε άλλο λόγο.
Γεωμετρία σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου
Όταν λέμε γεωμετρία σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου, δεν μας απασχολεί ιδιαίτερα να γνωρίζουμε το φυσικό κύκλωμα του δίσκου. Εδώ θα συζητήσουμε τους όρους με τους οποίους θα αντιμετωπίσουμε τώρα για να κατανοήσουμε την αντιμετώπιση προβλημάτων δίσκου και τον προγραμματισμό ανάκτησης δεδομένων παραπάνω.
Η γεωμετρία του σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου αφορά συνήθως τους ακόλουθους όρους:
- Κομμάτι
- Κύλινδρος
- Τομέας
- Κεφάλι ή Πλαϊνό
Γεωμετρία σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου
Οι πλάκες ενός σκληρού δίσκου έχουν δύο πλευρές για την καταγραφή των δεδομένων. Κάθε επιφάνεια της πλάκας έχει πάνω της αόρατους ομόκεντρους κύκλους, οι οποίοι είναι γραμμένοι στην επιφάνεια ως μαγνητικές πληροφορίες κατά τη μορφοποίηση του σκληρού δίσκου. Αυτοί οι κύκλοι ονομάζονται ίχνη. Όλες οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε έναν σκληρό δίσκο καταγράφονται σε κομμάτια. Τα κομμάτια είναι αριθμημένα, ξεκινώντας από το 0, ξεκινώντας από το εξωτερικό της πιατέλας και αυξάνονται καθώς μπαίνετε μέσα.
Σχετικά με τον μέγιστο αριθμό τροχιών και κυλίνδρων, θα συζητήσουμε λεπτομερώς στα επόμενα κεφάλαια. Ωστόσο, προς το παρόν μπορούμε να λάβουμε γνώση της φυσικής γεωμετρίας χαμηλού επιπέδου μέγιστου αριθμού κυλίνδρων, ιχνών, κεφαλών (πλευρών) και τομέων.
| Name |
Start From |
End Limit |
Total Number |
| Cylinders |
0 |
1023 |
1024 |
| Heads |
0 |
255 |
256 |
| Sectors |
1 |
63 |
63 |
Στην επιφάνεια της πλάκας ενός σκληρού δίσκου, η πρόσβαση στα δεδομένα γίνεται μετακινώντας τις κεφαλές από το εσωτερικό στο εξωτερικό μέρος του δίσκου. Αυτή η οργάνωση δεδομένων επιτρέπει την εύκολη πρόσβαση σε οποιοδήποτε μέρος του δίσκου, γι' αυτό οι δίσκοι ονομάζονται συσκευές αποθήκευσης τυχαίας πρόσβασης.
Κομμάτι γεωμετρίας σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου
Κάθε κομμάτι μπορεί να χωρέσει χιλιάδες byte δεδομένων και γενικά αυτή η αποθήκευση είναι πάνω από 5000 byte. Επομένως, εάν κάνουμε ένα κομμάτι τη μικρότερη μονάδα αποθήκευσης στο δίσκο, θα είναι η σπατάλη χώρου στο δίσκο, γιατί με αυτόν τον τρόπο τα μικρά αρχεία που έχουν μέγεθος μικρότερο από 5000 byte θα σπαταλήσουν τον χώρο και γενικά είναι πολύ πιθανό να έχοντας έναν αριθμό αρχείων στο δίσκο που είναι πολύ μικρότερα από αυτό το μέγεθος.
Με αυτόν τον τρόπο, κάνοντας ένα κομμάτι τη μικρότερη μονάδα αποθήκευσης, τα μικρά αρχεία θα σπαταλήσουν μεγάλο χώρο. Επομένως, κάθε κομμάτι χωρίζεται σε μικρότερες μονάδες που ονομάζονται τομείς. Το μέγεθος κάθε τομέα είναι 512 byte δηλ. ένας τομέας μπορεί να χωρέσει 512 byte πληροφοριών.
Επομένως, η βασική μονάδα αποθήκευσης δεδομένων σε έναν σκληρό δίσκο είναι ο τομέας. Ο τομέας του ονόματος αναφέρεται σε ένα γωνιακό τμήμα ενός κύκλου σε σχήμα πίτας, που οριοθετείται στις δύο πλευρές με ακτίνες και στην τρίτη από την περίμετρο του κύκλου. Μπορείτε να δείτε ένα λογικό σχήμα που αντιπροσωπεύει τομείς σε ένα κομμάτι που δίνεται στη συνέχεια.
Έτσι, σε έναν σκληρό δίσκο που περιέχει ομόκεντρα κυκλικά ίχνη αυτό το σχήμα θα καθόριζε έναν τομέα κάθε τροχιάς της επιφάνειας της πλάκας που έκοψε. Αυτό είναι αυτό που ονομάζεται τομέας στον κόσμο του σκληρού δίσκου είναι ένα μικρό τμήμα κατά μήκος ενός κομματιού.
Σύμφωνα με το πρότυπο, κάθε τομέας ενός σκληρού δίσκου μπορεί να αποθηκεύσει 512 byte δεδομένων χρήστη. Ωστόσο, στην πραγματικότητα ο τομέας περιέχει πολύ περισσότερα από 512 byte πληροφοριών. Απαιτούνται πρόσθετα byte για δομές ελέγχου και άλλες πληροφορίες απαραίτητες για τη διαχείριση της μονάδας δίσκου, τον εντοπισμό δεδομένων και την εκτέλεση άλλων λειτουργιών υποστήριξης.
Οι ακριβείς λεπτομέρειες για το πώς είναι δομημένος ένας τομέας εξαρτώνται από το μοντέλο μονάδας δίσκου και τον κατασκευαστή. Ωστόσο, τα περιεχόμενα ενός τομέα συνήθως περιλαμβάνουν τα ακόλουθα γενικά στοιχεία:
Πληροφορίες αναγνωριστικού: Συμβατικά, αφήνεται χώρος σε κάθε τομέα για τον προσδιορισμό του αριθμού και της τοποθεσίας του τομέα. Χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό του τομέα στο δίσκο και περιλαμβάνει επίσης πληροφορίες κατάστασης για τον τομέα σε αυτήν την περιοχή. Για παράδειγμα, ένα bit χρησιμοποιείται συνήθως για να υποδείξει εάν ο τομέας έχει επισημανθεί ως ελαττωματικός και έχει αντιστοιχιστεί εκ νέου.
Πεδία συγχρονισμού: Αυτά χρησιμοποιούνται εσωτερικά από τον ελεγκτή μονάδας για την καθοδήγηση της διαδικασίας ανάγνωσης.
Δεδομένα: Τα πραγματικά δεδομένα στον τομέα.
Κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων (ECC): Οι κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων χρησιμοποιούνται για τη διασφάλιση της ακεραιότητας των δεδομένων.
Κενά: Τα κενά είναι βασικά ένας ή περισσότεροι αποστάτες που προστίθενται όπως απαιτείται για να διαχωριστούν άλλες περιοχές του τομέα ή να παρέχουν χρόνο στον ελεγκτή για να επεξεργαστεί αυτό που έχει διαβάσει πριν διαβάσει περισσότερα bits.
Εκτός από τους τομείς, καθένας από τους οποίους περιέχει τα στοιχεία που περιγράφονται, ο χώρος σε κάθε κομμάτι χρησιμοποιείται επίσης για πληροφορίες σερβομηχανισμού. Ο χώρος που καταλαμβάνει κάθε τομέας για τα γενικά στοιχεία είναι σημαντικός, επειδή όσο περισσότερα bit χρησιμοποιούνται για αυτήν τη διαχείριση, τόσο λιγότερα συνολικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για δεδομένα.
Αυτός είναι ο λόγος που οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων προσπαθούν να μειώσουν τον όγκο των πληροφοριών δεδομένων που δεν είναι χρήστης που πρέπει να αποθηκεύονται στο δίσκο. Το ποσοστό των bit σε κάθε δίσκο που χρησιμοποιούνται για δεδομένα, σε αντίθεση με άλλα πράγματα όπως περιγράφηκαν προηγουμένως, είναι γνωστό ως απόδοση μορφοποίησης. Επομένως, η υψηλότερη απόδοση μορφής είναι ένα αναμενόμενο χαρακτηριστικό μιας μονάδας δίσκου.
Στην πιο πρόσφατη προσέγγιση για τη λήψη της υψηλότερης απόδοσης μορφής σήμερα, τα πεδία ID αφαιρούνται από τη μορφή τομέα και αντί να επισημαίνεται κάθε τομέας στην κεφαλίδα τομέα, αποθηκεύεται στη μνήμη ένας χάρτης μορφής και αναφέρεται όταν πρέπει να εντοπιστεί ένας τομέας .
Αυτός ο χάρτης περιέχει επίσης πληροφορίες σχετικά με τους τομείς που έχουν επισημανθεί ως κακοί και έχουν μεταφερθεί όπου οι τομείς είναι σε σχέση με τη θέση των πληροφοριών σερβομηχανισμού και ούτω καθεξής. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της μορφής επιτρέποντας έως και 10% περισσότερα δεδομένα να αποθηκεύονται στην επιφάνεια κάθε πιατέλας, αλλά βελτιώνει και την απόδοση. Δεδομένου ότι αυτές οι κρίσιμες πληροφορίες θέσης υπάρχουν στη μνήμη υψηλής ταχύτητας, είναι δυνατή η πρόσβαση σε αυτήν πολύ πιο γρήγορα.
Ο σκληρός δίσκος hd hdd οδηγεί τη δομή του φυσικού κυκλώματος
Κάθε πιατέλα του σκληρού δίσκου χρησιμοποιεί δύο κεφαλές (εκτός από ορισμένες ειδικές περιπτώσεις) για την εγγραφή και την ανάγνωση δεδομένων, μία για το επάνω μέρος της πλάκας και μία για το κάτω μέρος. Οι κεφαλές που έχουν πρόσβαση στις πλάκες είναι κλειδωμένες μεταξύ τους σε ένα σύνολο βραχιόνων κεφαλής, επομένως όλες οι κεφαλές κινούνται μέσα και έξω μαζί, έτσι κάθε κεφαλή βρίσκεται πάντα στον ίδιο αριθμό κομματιού.
Αυτός είναι ο λόγος που δεν είναι δυνατό να έχουμε ένα κεφάλι στο κομμάτι 0 και άλλο στο κομμάτι 1.000. Λόγω αυτής της διάταξης, συχνά η θέση του ίχνους των κεφαλών δεν αναφέρεται ως αριθμός κομματιού αλλά ως αριθμός κυλίνδρου.
Ένας κύλινδρος είναι βασικά το σύνολο όλων των τροχιών στις οποίες βρίσκονται αυτήν τη στιγμή όλες οι κεφαλές. Εάν ένας δίσκος έχει τέσσερις πλάκες, σε γενικές γραμμές θα έχει οκτώ κεφαλές. Τώρα ας υποθέσουμε ότι έχει κυλίνδρους με αριθμό 720.
Δομή γεωμετρίας φυσικού κυκλώματος κυλίνδρων μονάδων σκληρού δίσκου
Θα αποτελούνταν από τα οκτώ σετ κομματιών, ένα ανά επιφάνεια πιάτου με ίχνη αριθμό 720. Το όνομα προέρχεται από το γεγονός ότι αυτά τα κομμάτια σχηματίζουν έναν σκελετικό κύλινδρο επειδή είναι κύκλοι ίσου μεγέθους στοιβαγμένοι ένας πάνω από το άλλο στο διάστημα, όπως φαίνεται στο σχήμα που δόθηκε πριν.
Η διευθυνσιοδότηση των παραγόντων του δίσκου γίνεται παραδοσιακά με αναφορά σε κυλίνδρους, κεφαλές και τομείς (CHS).
Μορφοποίηση
Κάθε μέσο αποθήκευσης πρέπει να μορφοποιηθεί για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί. Τα βοηθητικά προγράμματα που χρησιμοποιούνται για τη μορφοποίηση συμπεριφέρονται διαφορετικά όταν ενεργούν σε σκληρούς δίσκους από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται για δισκέτες. Η διαμόρφωση ενός σκληρού δίσκου περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:
Διαμέριση:
Αυτή η διαδικασία χωρίζει το δίσκο σε λογικά μέρη που εκχωρούν διαφορετικούς τόμους σκληρού δίσκου ή γράμματα μονάδας δίσκου.
Η κατάτμηση σκληρού δίσκου είναι μία από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους που είναι διαθέσιμες για την οργάνωση σκληρών δίσκων. Τα διαμερίσματα παρέχουν ένα γενικότερο επίπεδο οργάνωσης από τους καταλόγους και τα αρχεία. Προσφέρουν επίσης μεγαλύτερη ασφάλεια διαχωρίζοντας δεδομένα από λειτουργικά συστήματα και εφαρμογές.
Τα διαμερίσματα σάς επιτρέπουν να διαχωρίζετε αρχεία δεδομένων, τα οποία πρέπει να δημιουργούνται τακτικά αντίγραφα ασφαλείας από αρχεία προγραμμάτων και λειτουργικού συστήματος. Η κατάτμηση γίνεται απαραίτητη για τον σκληρό δίσκο, εάν θέλετε να φορτώσετε περισσότερα από ένα λειτουργικά συστήματα στο δίσκο, διαφορετικά στις περισσότερες περιπτώσεις είναι πιθανό να χάσετε τα δεδομένα σας.
Ο πρώτος τομέας οποιουδήποτε σκληρού δίσκου περιέχει έναν πίνακα κατατμήσεων. Αυτός ο πίνακας διαμερισμάτων έχει χώρο μόνο για να περιγράψει τέσσερα διαμερίσματα. Αυτά ονομάζονται πρωτεύοντα διαμερίσματα. Ένα από αυτά τα κύρια διαμερίσματα μπορεί να οδηγεί σε μια αλυσίδα πρόσθετων κατατμήσεων. Κάθε διαμέρισμα σε αυτήν την αλυσίδα ονομάζεται λογική κατάτμηση. Θα συζητήσουμε λεπτομερώς τα βασικά της διαμέρισης με λογική προσέγγιση, στα επόμενα κεφάλαια.
Μορφοποίηση υψηλού επιπέδου:
Ορίζει τις λογικές δομές στο διαμέρισμα και τοποθετεί στην αρχή του δίσκου όλα τα απαραίτητα αρχεία του λειτουργικού συστήματος. Αυτό το βήμα είναι επίσης μια εντολή σε επίπεδο λειτουργικού συστήματος.
Η εντολή FORMAT του DOS που είναι FORMAT.COM, συμπεριφέρεται διαφορετικά όταν χρησιμοποιείται σε σκληρό δίσκο από ό,τι όταν χρησιμοποιείται σε δισκέτα. Οι δισκέτες έχουν απλή, τυπική γεωμετρία και δεν μπορούν να χωριστούν, επομένως η εντολή FORMAT είναι προγραμματισμένη να μορφοποιεί αυτόματα μια δισκέτα χαμηλού και υψηλού επιπέδου, εάν είναι απαραίτητο, αλλά στην περίπτωση σκληρών δίσκων, το FORMAT θα κάνει μόνο υψηλού επιπέδου μορφή.
Όταν ολοκληρώσουμε τη μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου, έχουμε έναν δίσκο με κομμάτια και τομείς αλλά τίποτα γραμμένο σε αυτά. Η μορφοποίηση υψηλού επιπέδου είναι η διαδικασία εγγραφής των δομών του συστήματος αρχείων στο δίσκο που επιτρέπουν στον δίσκο να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων.
Εάν χρησιμοποιείτε DOS, η εντολή FORMAT (δηλαδή FORMAT.COM), εκτελεί αυτήν την εργασία γράφοντας δομές όπως οι πίνακες εκχώρησης αρχείων εγγραφής εκκίνησης DOS και οι ριζικοί κατάλογοι στο δίσκο. Η μορφοποίηση υψηλού επιπέδου πραγματοποιείται μετά την κατάτμηση του σκληρού δίσκου.
Μορφοποιημένη και μη μορφοποιημένη χωρητικότητα αποθήκευσης
Η συνολική αποθήκευση ενός σκληρού δίσκου εξαρτάται από το εάν εξετάζετε τη χωρητικότητα μορφοποιημένης ή μη. Μέρος του χώρου σε έναν σκληρό δίσκο καταλαμβάνεται από τις πληροφορίες μορφοποίησης που σηματοδοτούν την αρχή και το τέλος των τομέων, το ECC (Error Correction Codes) και άλλες γενικές πληροφορίες. Για αυτόν τον λόγο, η διαφορά μπορεί να είναι αρκετά σημαντική.
Οι παλαιότερες μονάδες δίσκου που είχαν τυπικά μορφοποιηθεί χαμηλού επιπέδου από τον χρήστη, συχνά το μέγεθός τους αναγράφεται ως μη μορφοποιημένη χωρητικότητα.
Για παράδειγμα : πάρτε το Seagate ST-412, την πρώτη μονάδα δίσκου που χρησιμοποιήθηκε στο αρχικό IBM PC/XT στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Το "12» Ο αριθμός μοντέλου σε αυτό το μοντέλο αναφέρεται στην χωρητικότητα της μονάδας χωρίς διαμόρφωση των 12,76 MB. Μορφοποιημένο, είναι στην πραγματικότητα μια μονάδα δίσκου 10,65 MB.
Η μη μορφοποιημένη χωρητικότητα ενός σκληρού δίσκου είναι γενικά 19% (19 τοις εκατό) υψηλότερη από τη χωρητικότητα του μορφοποιημένου. Δεδομένου ότι κανείς δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει μια μονάδα δίσκου που δεν είναι διαμορφωμένη, το μόνο που έχει σημασία είναι η χωρητικότητα μορφοποίησης και επομένως οι σύγχρονες μονάδες μορφοποιούνται πάντα χαμηλού επιπέδου από τους κατασκευαστές.
Η χωρητικότητα ενός σκληρού δίσκου μπορεί να εκφραστεί με τους ακόλουθους τέσσερις τρόπους:
- Μορφοποιημένη χωρητικότητα σε εκατομμύρια byte
- Μορφοποιημένη χωρητικότητα σε megabyte
- Μη μορφοποιημένη χωρητικότητα σε εκατομμύρια byte
- Μη μορφοποιημένη χωρητικότητα σε megabyte
Τώρα αν έχω σκληρό δίσκο με C–H–S = 1024*63*63 (Σημαίνει ότι ο δίσκος έχει αριθμό κυλίνδρου = 1024, αριθμό κεφαλών ή πλευρών = 63 αριθμό τομέων ανά κομμάτι = 63) και κάθε τομέα με 512 byte. Ο τύπος που θα υπολογίσει το μέγεθος του δίσκου είναι ο εξής:
Total Size of the Disk (Bytes) = (Cylinders) X (Heads) X (Sectors) X
(Bytes per Sector) |
Με αυτόν τον τύπο, όταν υπολογίζουμε το μέγεθος του δεδομένου σκληρού δίσκου σε byte, θα είναι
= 1024 X 63 X 63 X 512
= 2080899072 Bytes
Τώρα αν υπολογίσω το μέγεθος του δίσκου μου σε εκατομμύρια byte, θα είναι περίπου
= 2080.899072
~ 2081 millions of byte
Παραδοσιακά το μέγεθος σε εκατομμύρια byte αντιπροσωπεύεται από το M. Επομένως το μέγεθος του δίσκου μου σε εκατομμύρια byte είναι περίπου 2081 M.
Όταν όμως πω τη χωρητικότητα του σκληρού μου δίσκου σε Megabytes, θα είναι περίπου 1985 και θα γραφτεί ως 1985 Meg.
Με αυτόν τον τρόπο ο γενικός τύπος για τον υπολογισμό της χωρητικότητας του δίσκου σε εκατομμύρια byte θα είναι ο εξής:
Και ο γενικός τύπος για τον υπολογισμό της χωρητικότητας του δίσκου σε Megabyte θα δοθεί ως εξής:
Σελίδα Τροποποιήθηκε στις: 04/01/2022
Home