Позиционер

Позиционер (actuator) — «средство доставки» головок к нужному цилиндру диска. Понятно, что от скорости и точности его работы зависит как время доступа к данным, так и допустимое расстояние между дорожками, т. е. в итоге плотность записи. В первых НЖМД приводом позиционера служил шаговый двигатель. Но рост требований к скорости и точности позиционирования привел к тому, что повсеместно стал применяться привод на основе соленоида, или «звуковой катушки» (аналогичный по принципу действия тому, который используется в акустических динамиках для раскачки диффузора), дополненного сервосистемой с обратной связью для точного и быстрого вывода головок в нужную позицию.

Контроллер

Контроллер управляет всеми электронными и электромеханическими компонентами накопителя и содержит все необходимые для чтения и записи данных аналоговые и цифровые схемы. Он строится, как правило, на базе специализированного процессора, оснащенного буферной памятью для промежуточного хранения данных записи-чтения и программируемым ПЗУ со встроенным программным обеспечением. Контроллер вместе с позиционером обеспечивает безопасность диска в случае пропадания питания или остановки двигателя, выводя головки из зоны возможного соприкосновения (интересно, что при пропадании питания это делается за счет энергии, рекуперируемой от продолжающего вращаться по инерции двигателя). Это достигается благодаря постоянному контролю напряжений питания и скорости вращения шпинделя. Кроме того, контроллер обеспечивает перевод диска в режим экономии энергии при отсутствии обращений к нему в течение некоторого времени (это особенно важно для накопителей, устанавливаемых в ноутбуки, так как может заметно увеличить время их автономной работы). Современные адаптивные алгоритмы экономии энергии основываются на собираемой контроллером статистике использования диска, т. е. как бы подстраиваются под стиль работы конкретного пользователя. Одна из важнейших функций контроллера — реализация протоколов всех уровней выбранного для данной модели накопителя интерфейса связи с компьютером. Это может быть один из уходящих в историю, но пока еще применяемых параллельных интерфейсов — ATA, SCSI, PCMCIA, CompactFlash или последовательный — Serial ATA (SATA), Serial Attached SCSI (SAS), Fibre Channel, IEEE 1394 (FireWire), USB. Большинство современных жестких дисков широкого применения для настольных и портативных ПК имеют интерфейс Serial ATA, а дисков для серверов и мощных рабочих станций — Ultra320 SCSI или SAS.

Производительность

Производительность диска является функцией времени обслуживания, которое включает в себя три основных компонента: время доступа, время ожидания и время передачи данных. Время доступа - это время, необходимое для позиционирования головок на соответствующую дорожку, содержащую искомые данные. Оно является функцией затрат на начальные действия по ускорению головки диска (порядка 4-6 мс), а также функцией числа дорожек, которые необходимо пересечь на пути к искомой дорожке. Характерные средние значения времени доступа лежат в диапазоне 8 - 18 мс. Время перехода с дорожки на дорожку много меньше и обычно составляет 2 мс. Вторым компонентом времени обслуживания является время ожидания. Чтобы искомый сектор повернулся до совмещения с положением головки требуется некоторое время. После этого данные могут быть записаны или считаны. Для современных дисков время полного оборота лежит в диапазоне 8-16 мс, а среднее время ожидания составляет 4-8 мс.

Последним компонентом является время передачи данных, т.е. время, необходимое для физической передачи байтов. Время передачи данных является функцией от числа передаваемых байтов (размера блока), скорости вращения, плотности записи на дорожке и скорости электроники. Типичная скорость считывания информации равна 5 - 15 Мбайт/с.

Пример:

HAD компании Seagate Technology, объем – 9 Гбайт, среднее время доступа – 8 мс, скорость – 7200 об/мин, интерфейс Fast SCSI -2, скорость считывания – 13 Мбайт/сек.