Жесткий диск вращается с той же скоростью что и дисковод гибких дисков
В первых РС не было накопителей на жестких дисках (Hard Disk Drive - HDD), а для хранения данных применялись гибкие диски (floppy disks). Появление жестких дисков отодвинуло гибкие диски на "вторые роли". Однако накопители на гибком диске (Floppy Disk Drive - FDD) применяются до сих пор, практически не изменившись за последние 15 лет. Благодаря своей универсальности FDD 3.5" 1.44 МБ имеется в любом РС.
- Перенос данных: Гибкий диск до сих пор остается универсальным средством переноса файлов с одного РС на другой. Благодаря утилитам сжатия данных на стандартный диск 1.44 МБ можно записать значительный объем информации. Гибкие диски могут считывать компьютеры всех платформ.
- Хранение и резервирование небольших файлов: Гибкие диски до сих пор применяются для хранения и резервирования небольших объемов данных.
- Распространение программного обеспечения и драйверов: Иногда гибкие диски применяются для распространения программного обеспечения и драйверов, когда объемы их невелики.
Конечно, несмотря на полезную роль гибких дисков в современных РС, их значение снижается и пользователи обращают мало внимания на производительность FDD и выбор модели накопителя. В этом разделе рассмотрены конструкция и работа FDD. Эти сведения потребуются при изучении HDD, так как логическая организация обоих типов накопителей имеет много общего.
You spin me right round, baby
Механический накопитель на жёстких дисках (hard disk drive, HDD) был стандартом систем хранения для компьютеров по всему миру в течение более 30 лет, но лежащие в его основе технологии намного старше.
Первый коммерческий HDD компания IBM выпустила в 1956 году, его ёмкость составляла аж 3,75 МБ. И в целом, за все эти годы общая структура накопителя не сильно изменилась. В нём по-прежнему есть диски, которые используют для хранения данных намагниченность, и есть устройства для чтения/записи этих данных. Изменился же, и очень сильно, объём данных, который можно на них хранить.
В 1987 году можно было купить HDD на 20 МБ примерно за 350 долларов; сегодня за такие же деньги можно купить 14 ТБ: в 700 000 раз больший объём.
Мы рассмотрим устройство не совсем такого размера, но тоже достойное по современным меркам: 3,5-дюймовый HDD Seagate Barracuda 3 TB, в частности, модель ST3000DM001, печально известную своим высоким процентом сбоев и вызванных этим юридических процессов. Изучаемый нами накопитель уже мёртв, поэтому это будет больше похоже на аутопсию, чем на урок анатомии.
Перевернув накопитель, мы видим печатную плату и несколько разъёмов. Разъём в верхней части платы используется для двигателя, вращающего диски, а нижние три (слева направо) — это контакты под перемычки, позволяющие настраивать накопитель под определённые конфигурации, разъём данных SATA (Serial ATA) и разъём питания SATA.
Serial ATA впервые появился в 2000 году. В настольных компьютерах это стандартная система, используемая для подключения приводов к остальной части компьютера. Спецификация формата претерпела множество ревизий, и сейчас мы пользуемся версией 3.4. Наш труп жёсткого диска имеет более старую версию, но различие заключается только в одном контакте в разъёме питания.
В подключениях передачи данных для приёма и получения данных используется дифференцированный сигнал: контакты A+ и A- используются для передачи инструкций и данных в жёсткий диск, а контакты B — для получения этих сигналов. Подобное использование спаренных проводников значительно снижает влияние на сигнал электрического шума, то есть устройство может работать быстрее.
Если говорить о питании, то мы видим, что в разъёме есть по паре контактов каждого напряжения (+3.3, +5 и +12V); однако большинство из них не используется, потому что HDD не требуется много питания. Эта конкретная модель Seagate при активной нагрузке использует менее 10 Вт. Контакты, помеченные как PC, используются для precharge: эта функция позволяет вытаскивать и подключать жёсткий диск, пока компьютер продолжает работать (это называется горячей заменой (hot swapping)).
Контакт с меткой PWDIS позволяет удалённо перезагружать (remote reset) жёсткий диск, но эта функция поддерживается только с версии SATA 3.3, поэтому в моём диске это просто ещё одна линия питания +3.3V. А последний контакт, помеченный как SSU, просто сообщает компьютеру, поддерживает ли жёсткий диск технологию последовательной раскрутки шпинделей staggered spin up.
Перед тем, как компьютер сможет их использовать, диски внутри устройства (которые мы скоро увидим), должны раскрутиться до полной скорости. Но если в машине установлено много жёстких дисков, то внезапный одновременный запрос питания может навредить системе. Постепенная раскрутка шпинделей полностью устраняет возможность таких проблем, но при этом перед получением полного доступа к HDD придётся подождать несколько секунд.
Сняв печатную плату, можно увидеть, как она соединяется с компонентами внутри устройства. HDD не герметичны, за исключением устройств с очень большими ёмкостями — в них вместо воздуха используется гелий, потому что он намного менее плотный и создаёт меньше проблем в накопителях с большим количеством дисков. С другой стороны, не стоит и подвергать обычные накопители открытому воздействию окружающей среды.
Благодаря использованию таких разъёмов минимизируется количество входных точек, через которые внутрь накопителя могут попасть грязь и пыль; в металлическом корпусе есть отверстие (большая белая точка в левом нижнем углу изображения), позволяющее сохранять внутри давление окружающей среды.
Теперь, когда печатная плата снята, давайте посмотрим, что находится внутри. Тут есть четыре основных чипа:
- LSI B64002: чип основного контроллера, обрабатывающий инструкции, передающий потоки данных внутрь и наружу, корректирующий ошибки и т.п.
- Samsung K4T51163QJ: 64 МБ DDR2 SDRAM с тактовой частотой 800 МГц, используемые для кэширования данных
- Smooth MCKXL: управляет двигателем, крутящим диски
- Winbond 25Q40BWS05: 500 КБ последовательной флеш-памяти, используемой для хранения встроенного ПО накопителя (немного похожего на BIOS компьютера)
Открыть накопитель просто, достаточно открутить несколько болтов Torx и вуаля! Мы внутри…
Учитывая, что он занимает основную часть устройства, наше внимание сразу привлекает большой металлический круг; несложно понять, почему накопители называются дисковыми. Правильно их называть пластинами; они изготавливаются из стекла или алюминия и покрываются несколькими слоями различных материалов. Этот накопитель на 3 ТБ имеет три пластины, то есть на каждой стороне одной пластины должно храниться 500 ГБ.
Изображение довольно пыльное, такие грязные пластины не соответствуют точности проектирования и производства, необходимого для их изготовления. В нашем примере HDD сам алюминиевый диск имеет толщину 0,04 дюйма (1 мм), но отполирован до такой степени, что средняя высота отклонений на поверхности меньше 0,000001 дюйма (примерно 30 нм).
Базовый слой имеет глубину всего 0,0004 дюйма (10 микронов) и состоит из нескольких слоёв материалов, нанесённых на металл. Нанесение выполняется при помощи химического никелирования с последующим вакуумным напылением, подготавливающих диск для основных магнитных материалов, используемых для хранения цифровых данных.
Этот материал обычно является сложным кобальтовым сплавом и составлен из концентрических кругов, каждый из которых примерно 0,00001 дюйма (примерно 250 нм) в ширину и 0,000001 дюйма (25 нм) в глубину. На микроуровне сплавы металлов образуют зёрна, похожие на мыльные пузыри на поверхности воды.
Каждое зерно обладает собственным магнитным полем, но его можно преобразовать в заданном направлении. Группирование таких полей приводит к возникновению битов данных (0 и 1). Если вы хотите подробнее узнать об этой теме, то прочитайте этот документ Йельского университета. Последними покрытиями становятся слой углерода для защиты, а потом полимер для снижения контактного трения. Вместе их толщина составляет не больше 0,0000005 дюйма (12 нм).
Скоро мы увидим, почему пластины должны изготавливаться с такими строгими допусками, но всё-таки удивительно осознавать, что всего за 15 долларов можно стать гордым владельцем устройства, изготовленного с нанометровой точностью!
Однако давайте снова вернёмся к самому HDD и посмотрим, что же в нём есть ещё.
Жёлтым цветом показана металлическая крышка, надёжно крепящая пластину к электродвигателю привода шпинделя — электроприводу, вращающему диски. В этом HDD они вращаются с частотой 7200 rpm (оборотов/мин), но в других моделях могут работать медленнее. Медленные накопители имеют пониженный шум и энергопотребление, но и меньшую скорость, а более быстрые накопители могут достигать скорости 15 000 rpm.
Чтобы снизить урон, наносимый пылью и влагой воздуха, используется фильтр рециркуляции (зелёный квадрат), собирающий мелкие частицы и удерживающий их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. Над дисками и рядом с фильтром есть один из трёх разделителей пластин: помогающих снижать вибрации и поддерживать как можно более равномерный поток воздуха.
В левой верхней части изображения синим квадратом указан один из двух постоянных стержневых магнитов. Они обеспечивают магнитное поле, необходимое для перемещения компонента, указанного красным цветом. Давайте отделим эти детали, чтобы видеть их лучше.
То, что выглядит как белый пластырь — это ещё один фильтр, только он очищает частицы и газы, попадающие снаружи через отверстие, которое мы видели выше. Металлические шипы — это рычаги перемещения головок, на которых находятся головки чтения-записи жёсткого диска. Они с огромной скоростью движутся по поверхности пластин (верхней и нижней).
Посмотрите это видео, созданное The Slow Mo Guys, чтобы увидеть, насколько они быстрые:
В конструкции не используется чего-то вроде шагового электродвигателя; для перемещения рычагов по соленоиду в основании рычагов проводится электрический ток.
Обобщённо их называют звуковыми катушками, потому что они используют тот же принцип, который применяется в динамиках и микрофонах для перемещения мембран. Ток генерирует вокруг них магнитное поле, которое реагирует на поле, созданное стержневыми постоянными магнитами.
Не забывайте, что дорожки данных крошечны, поэтому позиционирование рычагов должно быть чрезвычайно точным, как и всё остальное в накопителе. У некоторых жёстких дисков есть многоступенчатые рычаги, которые вносят небольшие изменения в направление только одной части целого рычага.
В некоторых жёстких дисках дорожки данных накладываются друг на друга. Эта технология называется черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording), и её требования к точности и позиционированию (то есть к попаданию постоянно в одну точку) ещё строже.
На самом конце рычагов есть очень чувствительные головки чтения-записи. В нашем HDD содержится 3 пластины и 6 головок, и каждая из них плавает над диском при его вращении. Для этого головки подвешены на сверхтонких полосках металла.
И здесь мы можем увидеть, почему умер наш анатомический образец — по крайней мере одна из головок разболталась, и что бы ни вызвало изначальный повреждение, оно также погнуло один из рычагов. Весь компонент головки настолько мал, что, как видно ниже, очень сложно получить её качественный снимок обычной камерой.
Однако мы можем разобрать отдельные части. Серый блок — это специально изготовленная деталь под названием «слайдер»: когда диск вращается под ним, поток воздуха создаёт подъёмную силу, поднимая головку от поверхности. И когда мы говорим «поднимает», то имеем в виду зазор шириной всего 0,0000002 дюйма или меньше 5 нм.
Чуть дальше, и головки не смогут распознавать изменения магнитных полей дорожки; если бы головки лежали на поверхности, то просто поцарапали бы покрытие. Именно поэтому нужно фильтровать воздух внутри корпуса накопителя: пыль и влага на поверхности диска просто сломают головки.
Крошечный металлический «шест» на конце головки помогает с общей аэродинамикой. Однако чтобы увидеть части, выполняющие чтение и запись, нам нужна фотография получше.
На этом изображении другого жёсткого диска устройства чтения и записи находятся под всеми электрическими соединениями. Запись выполняется системой тонкоплёночной индуктивности (thin film induction, TFI), а чтение — туннельным магнеторезистивным устройством (tunneling magnetoresistive device, TMR).
Создаваемые TMR сигналы очень слабы и перед отправкой должны проходить через усилитель для повышения уровней. Отвечающий за это чип находится рядом с основанием рычагов на изображении ниже.
Как сказано во введении к статье, механические компоненты и принцип работы жёсткого диска почти не изменились за многие годы. Больше всего совершенствовалась технология магнитных дорожек и головок чтения-записи, создавая всё более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводило к увеличению объёма хранимой информации.
Однако механические жёсткие диски имеют очевидные ограничения скорости. На перемещение рычагов в нужное положение требуется время, а если данные разбросаны по разным дорожкам на различных пластинах, то на поиски битов накопитель будет тратить довольно много микросекунд.
Прежде чем переходить к другому типу накопителей, давайте укажем ориентировочные показатели скорости типичного HDD. Мы использовали бенчмарк CrystalDiskMark для оценки жёсткого диска WD 3.5" 5400 RPM 2 TB:
В первых двух строчках указано количество МБ в секунду при выполнении последовательных (длинный, непрерывный список) и случайных (переходы по всему накопителю) чтения и записи. В следующей строке показано значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке показана средняя задержка (время в микросекундах) между передачей операции чтения или записи и получением значений данных.
В общем случае мы стремимся к тому, чтобы значения в первых трёх строчках были как можно больше, а в последней строчке — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих числах, мы просто используем их для сравнения, когда будем рассматривать другой тип накопителя: твердотельный накопитель.
На одном процессоре компьютеры далеко не уехали бы, как и на одной оперативной памяти или накопителях в виде аудиокассет. Несколько компаний стояли у истоков современных видов накопителей — HDD и SSD, переживших гибкие магнитные диски и перфокарты. Сегодня мы поговорим об истории Seagate, представившей в 1980 году первый жёсткий диск ёмкостью 5 мегабайт.
Из истории накопителей
В 1920-1950-х годах в качестве способа хранения и передачи информации для компьютеров использовали перфокарты и перфоленты. Они пришли в компьютерную отрасль из ткацких станков.С помощью перфорации станки делали определённое количество опусканий и подъёмов нитей, чтобы отобразить рисунок на ткани. Скорость работы с этим носителем была невысокой, много времени уходило на перфорацию выведенных в процессе расчётов данных и ввод новых перфокарт в машину для дальнейших вычислений. Изобретатели в то время работали над относительно новыми способами ввода и хранения данных – над магнитными лентами и проволокой.
Способ магнитной записи был запатентован в 1898 году датским физиком и инженером Вальдемаром Поульсеном. В качестве носителя он использовал не ленту, а проволоку. С усилителя сигнал подавался на записывающую головку, вдоль которой с постоянной скоростью перемещалась проволока и намагничивалась соответственно сигналу. В 1927 году немецкий инженер Фриц Пфлеймер нанёс напыление порошка оксида железа на тонкую бумагу и запатентовал метод, но патент отменили из-за изобретения тридцатилетней давности. Обе эти идеи использовала компания AEG, представившая в 1935 году «Магнетофон-К1» на магнитной ленте производства химического концерна BASF.
«Магнетофон-К1»
В 1950 году Национальное бюро стандартов США построило компьютер SEAC. В нём в качестве накопителей использовали металлическую проволоку в кассетах.
Кассета с магнитной проволокой для компьютера SEAC
В 1951 году впервые использовали в компьютере магнитную ленту – в UNIVAC. Компьютер построили для нужд Военно-воздушных сил и топографической службы армии США. В качестве носителя использовали накопитель UNISERVO с лентами из никелированной бронзы шириной 13 миллиметров и длиной до 450 метров. Одна лента вмещала 1 440 000 шестибитных символов.
Ленточные накопители UNISERVO для UNIVAC
Магнитная лента в бытовых компьютерах в 1970-х годах использовалась в виде кассет. Программы воспроизводили либо с помощью специальных накопителей, либо с помощью обычных домашних аудиомагнитофонов. Магнитные ленты до сих пор используются — например, на них хранят результаты работы Большого адронного коллайдера в CERN, с ними работает НАСА и некоторые крупные корпорации с огромными архивами. На них делают бэкапы, когда нужно хранить большие объёмы данных.
Преимущество этого метода хранения состоит в цене. В IBM считают, что до 80% корпоративных данных можно записать на ленту. Но за низкую цену приходится платить низкой скоростью — доступ осуществляется последовательно, так что придётся ждать от нескольких десятков секунд до минуты для получения нужного файла.
Носитель 3.5"
Гибкие диски 3.5" ("микро-диски") похожи на диски 5.25", но имеют несколько достоинств, обеспечивающих их большую долговечность. Во-первых, чехлы сделаны из жесткого пластика. Во-вторых, окно считывания-записи самого диска защищено скользящей металлической крышкой, которая отодвигается, когда диск вставляется в накопитель. Наконец, сам диск меньше, что делает его более прочным.
Вырез защиты от записи заменен отверстием с подвижным кусочком пластика; когда отверстие открыто, диск защищен от записи. Большое отверстие в центре заменено на небольшой металлический диск с индексным отверстием, что также способствует большей долговечности. Отметим, что для дисков 3.5" не требуется защитный чехол.
Прогнозы на будущее
В Википедии твердотельный накопитель определили как «компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти, которое пришло на смену HDD». У нас уже есть SSD и в 500 ГБ, и в 1 ТБ, но мы продолжаем упорно пользоваться жёсткими дисками.
Стоит вспомнить Историю «мягких» (гибких) накопителей: CERN для хранения результатов работы Большого адронного коллайдера использует магнитную ленту, кроме них совмещают облака с магнитными лентами НАСА и телеканал Discovery. А магнитная лента – гораздо более архаичный, на первый взгляд, инструмент для хранения данных.
В 2015 году корпорации собирали менее 30% всей информации, а к 2025 году по прогнозу IDC они будут создавать около 60% мировых данных. За последние десять лет данные создавались в основном за счёт развлекательного контента, теперь объёмы данных будут расти из-за автоматизации и межмашинного взаимодействия. «Классические» жёсткие диски продолжат превалировать на рынке благодаря соотношению цены, скорости и качества. Пока цены на HDD и SSD не сравняются, это вряд ли изменится.
Основание Seagate Technology
В компании разработали интерфейс SCSI (Small Computer System Interface), который изначально неофициально назывался Shugart Associates System Interface.
Символично, что в издании Computerworld за 1976 год на одной странице уместилась заметка о похоронах перфокарт IBM и о запуске продаж мини-флоппи дисководов от Shugart Associates.
Computerworld, 1976 год
5 1⁄4-дюймовый флоппи-дисковод Shugart SA400
В 1979 году Алан Шугарт основал новую компанию — Shugart Technology. Целью предприятия было создание жёсткого диска размером с дисковод для 5,25-дюймовых флоппи-дисков, но в десять раз большей скоростью и в 15 раз большей ёмкостью. Сохранить название не удалось, так как уже существовала Shugart Associates, работавшая в той же отрасли, созданная тем же человеком, но принадлежавшая другой компании. Поэтому Shugart Technology переименовали в Seagate Technology.
Логическая плата
FDD имеет встроенную логическую плату, которая действует как контроллер накопителя. На ней содержатся электронные схемы, которые управляют головками считывания-записи, шпиндельным двигателем, приводом головок и другими компонентами. Схемная плата очень редко вызывает проблемы; теоретически плату можно снять и заменить, но этого никто не делает, а заменяют весь FDD.
Конструкция и работа FDD
Несмотря на то, что FDD имеют разные размеры и используют разные форматы данных, их внутреннее устройство практически одинаково. По конструкции и работе они напоминают HDD, но значительно проще. В FDD применяется сменный магнитный носитель. Далее рассматриваются основные компоненты FDD и принципы его работы.
Твердотельные накопители и гибриды
В 1978 году американская StorageTek разработала на основе RAM-памяти первый полупроводниковый накопитель современного типа. В 1982 году подобные накопители сделала Cray для суперкомпьютеров Cray-1 и Cray X-MP. Эти накопители работали со скоростью 100 МБит/с и 320 МБит/с соответственно.
Диски на flash-памяти появились в 1995 году, их представила израильская компания M-Systems. Они предназначались для нужд военных и созданы для работы при высоких температурах и сильных вибрациях, при которых обычная техника ломалась.
Лишь в 2006 году Samsung анонсировала первый в мире ноутбук с NAND-памятью вместо HDD. Это был Samsung Q30, ноутбук с 12,1-дюймовым дисплеем и 32 гигабайтами памяти SSD. Его продавали только на корейском рынке по цене в 3700 долларов. При этом процессор был не самый шустрый – 1,2 ГГц Celeron M753.
Для сравнения: ThinkPad X60 с 12-дюймовым дисплеем разрешением 1400х1050, HDD на 80 гигабайт и процессором Intel Core 2 Duo L7400 с тактовой частотой 1,5 ГГц стоил в России 2 500 долларов. За 3500 долларов можно было купить ASUS Lamborghini VX2 с Intel Core 2 Duo T7400 с тактовой частотой 2,1 ГГц и видеокартой NVIDIA GeForce Go 7700 на 512 мегабайт, на тот момент самой мощной среди ноутбуков.
Seagate подключилась к производству SSD-накопителей в 2007 году, выпустив гибрид. Через пару лет вышел первый SSD от компании.
В 2016 году, десять лет спустя, Seagate анонсировала 3,5-дюймовый SSD ёмкостью 60 терабайт. Подобные устройства рассматривают как продукт для высоконагруженных научных и/или метеорологических систем, производящих сложные вычисления.
В марте 2016 года Seagate представила самый быстрый PCI Express SSD в мире с пропускной способностью в 10 ГБ/с. Ближайший конкурент от Samsung показал результат только в 5,6 ГБ/с.
Плотность носителя
Плотность (density) поверхности диска показывает, какой объем данных можно сохранить на единице площади. Она зависит от того, сколько дорожек можно образовать на диске (плотность дорожек - track density), и сколько битов можно разместить на каждой дорожке (битовая плотность - bit density). Произведение этих двух величин называется поверхностной плотностью (areal density), которая обычно применяется для описания емкости жестких дисков; для гибких дисков принято указывать две величины: плотность дорожек - число дорожек на дюйм (Tracks Per Inch - TPI) битовая плотность (Bits Per Inch - BPI).
Терминология :
Флоппи-диск(дискета) - съемный гибкий магнитный диск.
Винчестер - не съемный жесткий магнитный диск(пакет дисков).
Дорожка - концентрические окружности на магнитной поверхности диска, где располагается информация.Дорожки нумеруются с 0-ой (дорожка с самым большим радиусом)
Цилиндр - объединение дорожек с одним и тем же номером, расположенных на разных поверхностях диска(для флоппи-диска под цилиндром подразумевается 2 дорожки)
Сектор - каждая дорожка, размещенная на диске, делится на секторы. Каждый сектор имеет размер = 512 байт (для MS DOS)
Кластер - это минимальная порция информации, которую MS DOS считывает/записывает за одно обращение диску.Кластер "содержит" только последовательно расположенные сектора(цель - увеличить скорость обмена с диском).
Размер Кластера = N*(РазмерСектора)= N * 512 байт, где N = 2,4,8 и т.д.
FAT - Таблица размещения файлов
НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНЫХ ДИСКАХ
- контроллер дисковода,
- собственно дисковод,
- интерфейсные кабеля,
- магнитный диск
Дисковод содержит головки чтения/записи, механический привод перемещения головок и электронную схему для управления движением головок, и чтением/записью данных.
Магнитный диск представляет собой основу с магнитным покрытием , которая вращается внутри дисковода вокруг оси.
Магнитное покрытие используется в качестве запоминающего устройства .
Магнитные Диски : жесткие(Винчестер) и гибкие(Флоппи) .
Накопитель на жестких магнитных дисках - НЖМД(HDD).
Накопитель на гибких магнитных дисках - НГМД(FDD).
Винчестер(HDD) - накопитель на несъемном магнитном диске
Магнитный диск Винчестера(на металлической основе) "имеет" большую плотность записи и большое число дорожек. Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков.
Все магнитные диски Винчестера(объединенные в пакет Дисков ) - герметически "упакованы" в общий кожух. Магнитные диски НЕ могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные .
Магнитные головки объединены в единый блок(блок магнитных головок). Этот блок по отношению к дискам перемещается радиально.
Во время работы PC Пакет Дисков все время вращается с постоянной скоростью(3600 об/мин).При считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается(позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации. В силу инерционности процесса обработки информации и большой ско- рости вращения пакета дисков возможна ситуация, когда блок магнит- ных головок не успеет считать очередной сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов(секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того,чтобы нумеро- вать секторы по порядку : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 . , их нумеруют так : 1 7 13 2 8 14 3 9 . В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры, которые обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в чередовании секторов - отпадает.
1. Краткая информация
2. То же прописью
3. Таблички
Немного истории.
Первым носителем данных в компьютерах, как известно, была перфокарта. Затем появились перфорационные бумажные ленты или просто перфоленты. Во времена моего детства перфокарты использовались уже в основном для производства плёток или, если фонтазия побогаче, то всевозможных орнаментов и узоров.
Можно ещё назвать накопители на магнитных лентах, НМЛ, в простонародье - это просто аудиокассеты, на которые записывались данные. Скорость чтения с аудиокассет составляет примерно 10 килобайт в минут, сопровождается специфичными звуками (как и при работе модемов), но самый большой недостаток заключался в том, что приходилось до изнеможения перематывать кассету вперёд-назад, выискивая необходимый файл, ориентируясь в основном на слух. Ёмкость 60-ти минутной кассеты примерно 640 Кб
Всё о дисководах.
Затем диск стал катастрофически уменьшаться в размерах, появилось несколько новых стандартов для дискет, но пальму первенства взяли трёхдюймовые дискеты, а точнее 3,5 дюйма (89 мм). Стартовали они с ёмкостью 720 Кб, и подросли затем до 1,2 Мб, но быстро поднялись до 1,44 Мб, а в последствии энтузиасты довели его ёмкость до 2,88 Мб.
Гибкие диски (дискеты) изначально предназначались для хранения информации, так как при выключении компьютера вся информация из его ОЗУ стиралась. С появлениев винчестеров дискеты стали служить только для переноса документов и программ с одного компьютера на другой,
Эти дискеты заключены в жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность и долговечность. На дискетах 3,5 дюйма имеется специальный переключатель - защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Запись разрешена, если отверстие закрыто.
Флоппи(FDD)(разработка фирмы IBM) - накопитель на съемном гибком магнитном диске(флоппи). Флоппи-диск имеет пластиковую основу и находится в спец.пластиковом кожухе. Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом. Флоппи-диск(в FDD) вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин.
Нанаибольшее распространение получили 2 типа FDD : 5.25" и 3.5"
Дискета 5.25" заключена в гибкий пластиковый кожух.
Дискета 3.5" заключена в жесткий пластиковый кожух.
В качестве носителя информации используется магнитная поверхность диска. Магнитная поверхность "разбита" на дорожки(концентрические окружности. Дорожки нумеруются начиная с 0-ой(максимальный радиус). Магнитная поверхность "разбита" также на секторы. Секторы нумеруются начиная с 1-го.
Размер каждого сектора = 512 байт(для MS DOS).
Рисунок 1: диск 160 Кб изнутри
Диски другой ёмкости имеют аналогичное строение
Если Дискета является системной, то ядро MS DOS размещается начиная с 0-й дорожки, как более надежной(меньшая плотность записи).
Кол-во поверхностей "задается" при изготовлении Дискеты(может быть 1-а или 2-е). Кол-во дорожек и кол-во секторов на дорожке "задается" при форматировании дискеты.
В табл.1 приведен перечень стандартных форматов флоппи-дисков, применяемых в IBM PC.
Кол-во поверх-ностей
Кол-во дорожек на поверхности
Кол-во секторов на дорожке
В зависимости от технологии изготовления дискеты 5.25" могут иметь различные характеристики магнитной поверхности и,следовательно, различные допустимые форматы.
Маркировка Дискет :
DS - Double Side (две стороны,поверхности),
DD - Double Density (удвоенная плотность)
HD - High Density (высокая плотность)
ED - Extra High Density (особо высокая плотность)
Если Дискета имеет маркировку DS/DD, то это значит - 360 Кб,
Если Дискета имеет маркировку DS/HD, то это значит - 1200 Кб,
Односторонние дискеты в настоящее время практически не встречаются.
В случае, если по каким-либо причинам маркировки нет на дискете, то емкость дискеты можно определить косвенно по следующим признакам:
1. магнитная поверхность дискет на 1200 Кб более темная, чем у дискет на 360 Кб,
2. ободок на внутреннем центральном отверстии дискет на 360 Кб более заметен, чем у дискет на 1200 Кб.
Важнейшими характеристиками дискеты являются:
- тип (5.25" или 3.5")
- формат(и,соответственно,емкость)
Приведу только таблицу возможностей программы FFORMAT.EXE:
Накопители на жёстких дисках. В 1973 году фирма IBM выпустила жёсткий диск IBM 3340. Ёмкость диска составляла 16 Кб, он содержал 30 магнитных цилиндров по 30 дорожек в каждом. Из-за этого и был назван “винчестером” (30/30” – марка знаменитой винтовки).
Накопители на жёстком диске ( винчестеры ) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером. Для пользователя накопители не жёстком диске отличаются друг от друга, прежде всего, своей ёмкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Скорость работы диска характеризуется двумя показателями: временем доступа к данным на диске и скоростью чтения и записи данных на диск. Эти характеристики соотносятся друг с другом приблизительно так же, как время разгона и максимальная скорость автомобиля. При чтении или записи коротких блоков данных, расположенных в разных участках диска, скорость работы определяется временем доступа к данным - подобно тому, как при движении автомобиля по городу в час пик с постоянными разгонами и торможениями не так уж важна максимальная скорость, развиваемая автомобилем. Зато при чтении или записи данных (в десятки и сотни килобайт) файлов гораздо важнее пропускная способность тракта обмена с диском - точно также, как при движении автомобиля по скоростному шоссе важнее скорость автомобиля, чем время разгона. Диски хранят данные в последовательной форме, а процессор считывает и записывает данные по параллельной шине данных. Функции преобразования данных выполняет интерфейсная система. В семействе IBM PC накопителями управляет контроллер диска, подключенный плоским кабелем к накопителю. Перед передачей данных накопитель подает сигнал на одну из четырех линий запроса контроллера. Контроллер отвечает выходным сигналом на соответствующей линии подтверждения. После этого контроллер передает сигнал в остальные устройства ввода-вывода. Затем в контроллер загружаются начальный адрес и число передаваемых байтов. Данные начинают передаваться с диска через плату контроллера на шину данных и в запоминающее устройство. После передачи данных управление шиной данных возвращается процессору. В интерфейсе диска необходима микросхема, которая преобразует данные из последовательной формы в параллельную и наоборот. С одной стороны платы имеется вход с шины данных компьютера, а с другой - вход от дискового накопителя. Между ними находится микросхема сдвига, которая преобразует данные.
Принцип работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM) перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Луч лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку, он рассеивается, и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение преобразуется в нули слабое - в единицы. Таким образом, ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические единицы.
Производительность CD-ROM обычно определяется его скоростными характеристиками при непрерывной передаче данных в течение некоторого промежутка времени и средним временем доступа к данным, измеряемыми соответственно в Кбайт/с. Существуют одно-, двух-, трех-, четырех-, пяти, шести и восьмискоростные дисководы, обеспечивающие считывание данных со скоростью 150, 300, 450, 600, 750, 900, 1200 Кбайт/с соответственно. В настоящий момент распространены двух- и четырехскоростные дисководы. В общем случае дисководы с четырехкратной скоростью обладают более высокой производительностью, однако, оценить чистое преимущество дисковода с четырехкратной скоростью по сравнению с дисководом с удвоенной скоростью бывает не так просто. Прежде всего, это зависит от того с какой операционной системой и с каким типом приложения ведется работа. При высокой интенсивности повторяющегося доступа к CD-ROM и считывании небольшого количества данных (например, при работе с базами данных) ”импульсная” скорость считывания информации приобретает важное значение. Например, по данным журнала InfoWorld, производительность дисководов с четырехкратной скоростью, по сравнению с дисководами с удвоенной скоростью, в случае операции доступа к базе данных в среднем повышается вдвое. В случае простого копирования данных выигрыш составляет от 10 до 30%. Однако, наибольшее преимущество получится при работе с полноформатным видео. Для повышения производительности дисководов их снабжают буферной памятью (стандартные объемы КЭШа: 64, 128, 256, 512, 1024 Кбайт). Буфер дисковода представляет собой память для кратковременного хранения данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату контролера, а затем в ЦП. Такая буферизация дает возможность дисковому устройству передавать данные в процессор небольшими порциями, а не занимать его время медленной пересылкой постоянного потока данных. Например, согласно требованиям стандарта MPC уровня 2 накопитель CD-ROM удвоенной скоростью должен занимать не более 60% ресурсов ЦП. Важной характеристикой дисковода является степень заполнения буфера, которая влияет на качество воспроизведения анимационных изображений и видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа блоков данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем до момента начала их выдачи на системную шину, к общему числу блоков, которые способен вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может привести к задержкам при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны, буфер со слишком малой степенью заполнения будет требовать больше внимания со стороны процессора. Обе эти ситуации приводят к скачкам и срывам изображения во время воспроизведения.
DVD-ROM
DVD - оптических диски, подобны CD. Под таким девизом уже начат выпуск новых устройств, знаменующих переход к 17-гигабайтным носителям данных и цифровому видео. О том, что обычные диски CD-ROM, рожденные для записи звука, не так уж хорошо подходят для компьютеров. 8 декабря 1995 года крупнейшие производители приводов CD-ROM и связанных с ними устройств подписали окончательное соглашение, утвердив не только ”тонкости” формата, но и название новинки DVD ( Digital Video Disk ), HDCD ( High Den city CD - диск высокой плотности записи), MMCD ( MultiMedia CD ), SD ( Super Density - сверхвысокой плотности). Впрочем, споры вокруг нового стандарта не завершились с принятием соглашения - даже название не находит единогласной поддержки в рядах основателей: весьма распространенной является версия расшифровки аббревиатуры как Digital Versatile Disk - цифровой многофункциональный диск.
DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая простая из них отличается от обычного диска только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1,2 мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0,6 мм). Вторая половина - это плоский верхний слой. Емкость такого диска достигает 4,7 ГБ и обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию, то суммарная емкость составляет 8,5 ГБ (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью сократить взаимные помехи при считывании дальнего слоя). Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 ГБ.
Уже этой характеристики достаточно, чтобы представить себе воздействие, которое может оказать такой диск на кино/видеоиндустрию. Цифровые системы, как известно, сохраняют качество сигнала при копировании и уже не служат препятствием для создания нелицензионных копий. Радикальная мера - модификация архитектуры ПК с целью принципиального исключения возможности попадания DVD-данных на системную шину, откуда они далее могут быть скопированы емкости самого простого однослойного DVD достаточно для воспроизведения более 2 часов видео телевизионного (студийного.) качества, при этом количество информации на диске составляет 4,7 ГБ. Двухслойный диск хранит 8,5 ГБ. Как же достигается столь значительное увеличение объема информации на DVD диске? Для ответа на этот вопрос сравним его со знакомым нам CD-ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина волны 780 нм) в красный (с длиной волны 650 нм или 635 нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива до 0,6 (против 0,45 в CD) достигается более чем двух кратное уплотнение дорожек и укорочение длины питов (отражающих выступов/впадин).
Из неназванных еще характеристик отметим номинальную скорость передачи данных — 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости (CLV — constant lineal velocity) 4 м/с. Но не следует особо обольщаться - увеличивается на порядок также и объем данных, которые нам хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности неизбежно приведет к увеличению количества случайных сбоев при чтении.
Подавляющее большинство производителей готовит устройства способные считывать CD-ROM за счет использования специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки, или даже за счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно полагать, что новые устройства смогут читать привычные для нас ”старые” диски.
Хотя дисководы WORM похожи на CD ROM, они способны записывать ”внутрь” диска. Как и в CD ROM, WORM-устройства запоминают данные с помощью физических изменений поверхности диска, но делают они это по-другому. Нанести ямки в WORM-среде трудно, так как поверхность защищена прозрачным пластиком. Вместо образования ямок в WORM-дисках применяется затемнение. То есть, WORM-системы просто затемняют поверхность или, точнее, испаряют ее часть. Однажды записав на диск информацию, в дальнейшем можно будет только считывать информацию с WORM-диска. Долговечность WORM-дисков оценивается, как минимум, в 10 лет. Объем данных, хранимых на одном диске WORM и CD ROM, составляет 650 Мбайт.
Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, это не новое супергеройское трио из вселенной Marvel. Речь идёт о хранении наших драгоценных цифровых данных. Нам нужно где-то их хранить, надёжно и стабильно, чтобы мы могли иметь к ним доступ и изменять за мгновение ока. Забудьте о Железном человеке и Торе — мы говорим о жёстких дисках!
Итак, давайте погрузимся в изучении анатомии устройств, которые мы сегодня используем для хранения миллиардов битов данных.
Головки считывания-записи
Головки считывания-записи (read/write heads) применяются для преобразования двоичных данных в электромагнитные импульсы при записи на диск и для обратного преобразования при считывании с диска. Такие же функции выполняют головки считывания-записи и в HDD.
Головки считывания-записи FDD и HDD имеют несколько важных отличий. Головки для FDD больше и "грубее", так как плотность дорожек (track density) гибких дисков намного меньше, чем жестких дисков. На жестких дисках плотность составляет несколько тысяч дорожек на дюйм, а на гибких дисках - всего 135 дорожек на дюйм (Tracks Per Inch - TPI).
В FDD до сих пор используются ферритовые головки, которые применялись в первых HDD. Головка представляет собой железный сердечник с обмоткой, образующий управляемый электромагнит. В FDD применяется технология контактной записи, т.е. головка прямо контактирует с носителем, а не "летает" над поверхностью диска как в HDD. Контактная запись обеспечивает более надежную передачу данных в этой более простой технологии; для гибких дисков невозможно поддерживать постоянный зазор между головкой и носителем.
Так как гибкие диски вращаются с намного меньшей скоростью (обычно от 300 до 360 об/мин), чем жесткие диски (минимум 3600 об/мин), головки могут контактировать с носителем, не вызывая износа магнитного покрытия диска. Однако со временем износ происходит и частицы оксида железа и пыль попадает на головки, поэтому их необходимо периодически чистить. В общем, FDD намного менее надежны, чем HDD.
В FDD в дополнение к обычной головке считывания-записи имеются две головки стирания. Они называются головками туннельного стирания (tunnel-erase heads) и располагаются позади с каждой стороны головки считывания-записи. Функция головок стирания заключается в том, чтобы в процессе операции записи стирать всю паразитную магнитную информацию, которую головка считывания-записи записала вне отведенной дорожки. Благодаря этому каждая дорожка четко определена и отделена от других. В противном случае между дорожками неизбежна интерференция.
Все современные гибкие диски двухсторонние и в FDD имеются две головки считывания-записи по одной для каждой стороны (side) диска. Головки для разных FDD несколько варьируются в зависимости от формата накопителя и плотности.
Привод головок
Привод головки (head actuator) - это устройство, которое физически позиционирует головки считывания-записи на нужную дорожку поверхности гибкого диска. Обычно на каждой стороне гибкого диска имеется 80 дорожек. Приводом управляет шаговый двигатель (stepper motor). При вращении шаговый двигатель проходит через различные позиции останова и при этом перемещает головки вне или наружу на одну или несколько позиций. Каждая из этих позиций определяет дорожку на поверхности диска.
Шаговые двигатели вначале применялись и в HDD, но были заменены более надежными и быстрыми приводами со звуковой катушкой (Voice Coil Actuator - VCA). Поскольку шаговый двигатель рассчитан на предопределенное размещение дорожек, тепловое расширение дисков в старых HDD вызывало появление ошибок. Для FDD этой проблемы не существует из-за намного меньшей плотности дорожек.
Однако со временем могут возникнуть трудности, если в приводе появляется люфт и позиционирование дорожек оказывается нарушенным, - возникает проблема выравнивания головки (head alignment). Когда головки оказываются невыровненными, можно заметить, что диски, которые правильно форматируются, записываются и считываются в одном FDD, не считываются в других FDD. Это объясняется тем, что места размещения данных определяются форматированием (formatting) гибкого диска. Раньше, когда FDD стоили 500 долл, были разработаны процедуры выравнивания головок, но сейчас с этим никто не связывается, так как стоимость выравнивания больше стоимости нового накопителя.
Привод головок в FDD очень медленный, поэтому время поиска (seek time) оказывается значительным. Если в HDD привод может переместить головки с внутренней дорожки на внешнюю (full-stroke seek) примерно за 20 мс, то в FDD эта операция длится в 10 и более раз дольше.
Шпиндельный двигатель
Шпиндельный двигатель (spindle motor) в FDD вращает гибкий диск. Когда диск вставляется в накопитель, его захватывают зажимы, которые связаны со шпиндельным двигателем. Скорость шпиндельного двигателя зависит от типа FDD:
Малая скорость вращения шпинделя объясняет низкую производительность FDD, так как она определяет запаздывание (latency) и скорость передачи данных (Data Transfer Rate - DTR). Однако такая малая скорость позволяет использовать в FDD контактную запись. Шпиндельный двигатель имеет ничтожную мощность и выделяет при работе очень мало тепла.
Слияния и поглощения
В 2006 году Seagate, выбранная Forbes компанией года, поглотила своего конкурента – компанию Maxtor Corporation. Maxtor до сделки была третьим в мире по величине производителем жёстких дисков, она была основана в 1982 году тремя бывшими сотрудниками IBM. Сумма сделки составила 1,9 миллиардов долларов. Samsung HDD обошлась компании дешевле — в 1,4 миллиарда долларов.
В 2011 году у компаний Western Digital, Hitachi, Seagate, Samsung HDD и Toshiba возникли проблемы с производством дисков. Предприятия в Таиланде, где изготавливали некоторые важные детали для дисков, затопило. Тогда же Seagate завершила покупку Samsung HDD. По условиям сделки Seagate получила все активы подразделения Samsung HDD, включая большинство предприятий, технологий, патентов и сотрудников. Вместе с подразделением в Seagate перешли несколько менеджеров высшего звена Samsung.
Спустя год Seagate приобрела 64,5% акций французской компании LaCie, с которой долгое время сотрудничала и выпускала некоторые модели жёстких дисков. Стоимость контрольного пакета акций оценили в 186 миллионов долларов, что немало, даже для крупных компаний.
Крупнейшие на данный момент игроки рынка HDD – Western Digital, Seagate и Toshiba. Доли практически не меняются с 2012 года: WD забрала 43-44%, Seagate – 39-40%, а Toshiba медленно выросла с 13,35% в 2012 году до 17% в 2016.
Носитель и структуры данных низкого уровня
В отличие от жестких дисков, в которых носитель встроен в сам накопитель (поэтому жесткие диски иногда называются фиксированными дисками - fixed disks), носитель FDD является сменным (removable). Далее подробно рассмотрен носитель гибкого диска и использование его в накопителе FDD.
Разъемы и перемычки
Для подключения FDD к компьютеру предусмотрены два основных разъема. Имеются также перемычки, которые используются для конфигурирования FDD, но на практике их обычно не трогают. Перемычка выбора накопителя (drive select - DS) применяется для выбора того, какой FDD - А: или В: - имеется в РС, но обычно для управления тем, какой FDD является накопителем А:, а какой накопителем В:, используется кабель. Почти все FDD конфигурированы как накопитель "B" и кабель (а не перемычки) определяет, какой будет "виден" как накопитель an "A". Некоторые типы FDD имеют перемычки для управления их работой, но они почти всегда остаются в состоянии по умолчанию.
Примечание: В некоторых РС применяются гибкие диски с интерфейсом SCSI, которые имеют другие перемычки.
Один из разъемов для подключения FDD - разъем питания одного из двух типов. В старых 5.25" FDD применяются такие же 4-проводные разъемы, как для HDD, CD-ROM и других устройств. В большинстве 3.5" FDD используется меньший по размеру мини-разъем. Все современные блоки питания имеют этот мини-разъем для подачи питания на FDD.
Второй разъем служит интерфейсным кабелем данных. Во всех FDD применяется стандартный интерфейс со специальным 34-контактным разъемом. Кабель имеет важное значение, так как позволяет управлять буквой накопителя.
На корпусе 5.25" FDD имеется краевой разъем, а на корпусе 3.5" FDD есть набор из 34 штырьков, аналогичный разъему внутреннего HDD, но меньшего размера. Такой разъем не имеет ключа и кабель по ошибке можно подключить неправильно. В этом случае FDD не работает, а его индикатор активности постоянно включен. Для устранения неисправности достаточно просто правильно подключить кабель данных.
Корпус, размеры и монтирование
Почти все FDD являются внутренними накопителями и имеют лицевую панель для доступа к дверце. Размер лицевой панели определяет, какой отсек накопителя (drive bay) требуется для накопителя, причем FDD 3.5" могут размещаться в обоих типах отсеков: 3.5" или 5.25". В последнем случае требуется специальный адаптер.
Высота FDD 3.5" составляет один дюйм, соответствуя высоте жестких дисков, которые часто вставляются в такие же отсеки. Старые FDD 5.25" имели высоту 3.5" (full-height), а для новых стандартной стала высота 1.75" (half-height).
В FDD 5.25" имеется поворотный рычажок, который прижимает головки считывания-записи к поверхности носителя. В FDD 3.5" происходит автоматический захват диска при вставке, а для извлечения диска применяется кнопка.
Большинство FDD имеют винтовые отверстия по бокам и/или внизу для простой установки накопителей. В старых РС применялись направляющие для механического "вдвигания" накопителя в отсек. В новых РС накопители крепятся непосредственно в отсеках.
Поскольку при считывании диск удерживается механизмом зажима, ориентация накопителей не вызывает никаких проблем. Более того, во многих настольных корпусах отсек накопителя 3.5" ориентирован вертикально.
Носитель 5.25"
Первые гибкие диски имели диаметр 8", а мини-диск 5.25" имеет много схожего с первыми гибкими дисками, имея меньшие размеры. Диск 5.25" состоит из двух основных компонентов: собственно носитель и защитный чехол. Диск сделан из тонкого пластика (майлара - mylar) и покрыт тонким слоем магнитного материала. В центре имеет большое отверстие, которое захватывает зажим и вращает диск внутри чехла. В чехле имеется вырез для головок считывания-записи. Небольшой вырез сбоку чехла предназначен для управления защитой от записи; если заклеить этот вырез, то записать на диск в стандартном накопителе невозможно.
Диски требуют аккуратного и осторожного обращения. Окно считывания-записи открыто, поэтому диск можно легко повредить, если не хранить его в защитном бумажном конверте. Кроме того, нельзя писать на конверте шариковой ручкой.
Датчик смены диска
В современных FDD имеется специальный датчик и проводник в кабеле, которые сообщают контроллеру, когда диск вынимается и вставляется новый. Этот сигнал применяется для улучшения производительности, поскольку отсутствие сигнала смены диска означает, что диск не сменялся. В этом случае система не должна постоянно проверять при обращении к FDD, что в накопителе находится прежний диск. В противном случае при каждом обращении к FDD необходимо считывать служебные структуры диска, что снижает производительность.
Иногда датчик смены диска или схемы выходят из строя, что вызывает появление странных проблем. В этом случае при смене диска система не распознает этого и считает, что в FDD находится старый диск. Поэтому при попытке обратиться к файлу, который имеется на новом диске, система сообщает о том, что файл не найден. Фактически система даже не ищет файл, а просто проверяет содержание последнего диска, которое все еще находится в памяти. Попытка записать на новый диск приводит к искажению его содержания, так как контроллер полагает, что запись производится на старый диск.
Гонка за ёмкостью и скоростью
Спустя год после основания Seagate Technology компания представила жёсткий диск ST 506 ёмкостью 5 мегабайт. Продажи шли успешно благодаря двум факторам: ряд компаний взял диски Seagate за стандарт, и IBM выбрала этот диск для своего компьютера IBM PC/XT.
В 1981 наступил переломный момент: компания выпустила ST-412 — жёсткий диск, вмещавший 10 Мб, в котором для записи использовался метод RLL. Метод прибавлял диску до 50% скорости передачи данных благодаря более плотной упаковке данных.
Семейство персональных компьютеров PC/XT компания IBM представила 8 марта 1983 года. Новые модели ПК получили 5,25-дюймовые жёсткие диски объёмом от 10 или 20 мегабайт.
В 1982 году Seagate захватила половину рынка с продажами более 40 миллионов долларов США, а в 1984 году стала крупнейшим производителем, продав жёстких дисков на 344 миллиона долларов. В 1986 году компания производила 200 000 дисков в месяц, в 1988 отгрузила более пяти миллионов жёстких дисков — в том числе благодаря успешным продажам Commodore 64 PC.
В начале 1980-х годов появился первый коммерчески успешный портативный компьютер — 11-килограммовый Osborne-1 с флоппи-дисководами. Чуть позже появился Compaq PORTABLE с похожим дизайном. Commodore SX-64 стал первым лэптопом с цветным дисплеем.
В 1990-х устройства стали гораздо более лёгкими и компактными, на рынок вышли NEC UltraLite, который впервые получил обозначение «ноутбук», Apple PowerBook 100 и IBM ThinkPad. Компактным моделям было нужно подходящее по размерам устройство для хранения данных. В 1990-м Seagate предложила 2,5-дюймовый жёсткий диск.
В 1992 году на арену вышли диски Barracuda — первые HDD со шпинделем, вращающимся со скоростью 7200 оборотов в минуту. Их ёмкость составила 6,8 гигабайт — этого хватало для хранения почти полутора сотен музыкальных альбомов. Через четыре года спустя вышла новая линейка — Cheetah со скоростью вращения шпинделя 10 000 оборотов в минуту.
В 1993 году, когда Всемирная паутина состояла из 130 сайтов, Seagate стала первой компанией, продавшей 50 миллионов HDD. Через пару лет в США количество домохозяйств с одним компьютером или более превысило 36 миллионов.
За 20 лет ёмкость жёстких дисков увеличилась в тысячи раз. В 2005 году в моём компьютере стоял диск на 500 гигабайт. К марту 2012 года Seagate удалось добиться плотности записи в 1 терабит на квадратный дюйм.
Не обошлось и без проблем. В 2009 году в Barracuda 7200.11 нашли ошибку, которая приводила к блокировке жёсткого диска и невозможности получить доступ к данным без специального оборудования. Некоторым пользователям удавалось восстанавливать данные самостоятельно, с помощью информации от друзей и на форумах.
Читайте также: