1. Жесткий диск

Первый накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) появился в далеком июне 1956 г. И даже его создатель Рейнолд Джонсон, руководитель одной из исследовательских лабораторий IBM, скорее всего, вряд ли мог предположить, сколь огромное влияние окажет его изобретение на все последующее развитие компьютерной индустрии.

В любом компьютере обычно установлено несколько накопителей информации, которые различают принципом работы, характеристиками и т.д. Среди них можно назвать накопители на гибких и жестких магнитных дисках, внешние подключаемые накопители на магнитных лентах, кассетах и др. Они способны сохранять огромные объемы информации. Для получения доступа к этой информации необходимо выполнить двух шаговую процедуру (в отличие от памяти оперативной, где это происходит за один шаг): сначала считать информацию в оперативную память компьютера, а затем переслать ее в процессор.

Емкость и время считывания единичного объема информации из накопителя в оперативную память и являются определяющими параметрами накопителей информации. Эти параметры могут значительно различаться в зависимости от вида накопителя информации. Большинство накопителей, используемых в настоящее время, создано на базе магнитных носителей. Им отдается предпочтение на протяжении всей истории развития компьютеров.

Устройства хранения информации могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. По способу хранения информации - магнитоэлектрические, оптические, магнитооптические и др.

2. По виду носителя информации - накопители на гибких и жестких магнитных дисках, оптических и магнитооптических дисках, магнитной ленте, твердотельные элементы памяти.

3. По способу организации доступа к информации - накопители прямого, последовательного и блочного доступа.

4. По размеру используемого носителя информации.

5. По типу устройства хранения информации - встраиваемые (внутренние), внешние, автономные, мобильные (носимые) и др.

Эволюция персональных компьютеров связана с изменениями накопителей на жестких дисках. Первые накопители не имели таких накопителей, в компьютерах PC XT эти устройства уже использовались, а в PC/AT жестким диском придавалось особое значение.

Наименование диска - жесткий - подчеркивает его отличие от гибкого диска: магнитное покрытие наноситься на жесткую подложку. Кстати, термин жесткий диск (hard disk) используется, в основном, в англоязычных странах. Первый накопитель на жестких дисках был создан по технологии фирмы IBM и имел кодовое обозначение «30/30» (30 Мегабайт 30 секунд доступа). Это кодовое обозначение совпадало с обозначением калибра легендарного охотничьего ружья «винчестер», использовавшегося при завоевании Дикого Запада. Такие же намерения были и у разработчиков жесткого диска; наименование «винчестер» получило широкое распространение.

1.1. Принцип действия.

В принципе жесткие диски подобны дискетам. Информация в них также записывается на магнитный слой диска. Однако, этот диск, в отличие от дискет, сделан из жесткого материала, чаще всего алюминия (отсюда и название Hard Disk). В корпусе винчестера из прессованного алюминия находятся конструктивные элементы винчестера: рабочий двигатель, носитель информации (диски), головки чтения/записи и электроника (рис.23).

Рис.1. Основные узлы винчестера

Если дискета физически состоит из одного диска, то винчестер – из нескольких одинаковых дисков, расположенных друг над другом (рис.24). От количества дисков в этой “стопке” зависит общий объем памяти HDD.

Рис.2. Блок магнитных дисков винчестера

Головки чтения/записи соответствуют рабочим головка дисковода. Для каждого диска в “стопке” имеется пара таких головок, которые приводятся в движение и позиционируются шаговым двигателем. Все головки расположены “гребнем”. Позиционирование одной головки обязательно вызывает перемещение всего блока головок.

Рабочий двигатель приводит пакет дисков во вращение, скорость которого в зависимости от модели находится в пределах 3000-3600 об/мин, а у самых современных до 7200 об/мин. Жесткий диск вращается непрерывно даже тогда, когда к нему не происходит обращение, поэтому винчестер должен быть установлен только вертикально или горизонтально. В отличие от дисководов, где головки имеют непосредственный контакт с магнитным диском, у винчестеров головки чтения/записи “парят” на воздушной подушке. Расстояние между диском и головкой составляет » 0,00005-0,00001 мм. Мнение, что внутри корпуса дисковода создается вакуум, является ошибочным, так как там, где есть вакуум, естественно, не может быть воздушных подушек. Вследствие большой скорости вращения диска и малого расстояния, на котором расположена от диска головка, столкновение рабочей головки с частичной грязи, попавшей в винчестер, подобно сильному удару, что может привести к поломке винчестера. К таким же последствиям может привести вибрация или перемещение винчестера во время процесса чтения/записи.

Внутри корпуса винчестера находится воздушная щель, которая снабжена микрофильтром для того, чтобы защитить материал дисков от пыли. Через эту воздушную щель выравнивается давление воздуха между дисководом и окружающей средой. Другой фильтр удаляет частицы, образующиеся в результате работы механических частей диска (рис.25).

Рис.3. Циркуляция воздуха в накопителе

При частом включении и выключении компьютера происходит сокращение срока службы винчестера. Современные винчестеры имеют функцию автоматической парковки. При парковке головки автоматически блокируются, и их дальнейшая работа невозможна. При включении компьютера головки снова разблокируются.

В более ранних винчестерах нужно устанавливать головки в парковочную позицию при помощи специальных утилит. При этом в качестве парковочной позиции автоматически определяется последний цилиндр.