Винчестер

Операционная система и все запускаемые приложения должны быть доступны процессору для их загрузки в оперативную память и последующего выполнения.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) - устройства, предназначенные для длительного хранения информации даже после выключения питания. Такое устройство называют энергозависимой памятью. К группе таких устройств относятся жесткие диски (винчестеры), дисководы со сменным носителем, оптические устройства и ленточные накопители. Винчестер представляет собой пакет магнитных дисков, которые вращаются с высокой скоростью, порядка 7-10 тысяч оборотов в минуту.

Над каждой поверхностью каждого диска очень близко планирует магнитная головка, предназначенная для записи и считывания информации. Все магнитные головки жестко соединены между собой в единый блок, поэтому перемещаются одновременно и располагаются над дорожками, имеющими одинаковые номера. Совокупность всех дорожек с одинаковым номером представляет собой рабочий цилиндр. Специальный шаговый двигатель позиционирует головки на рабочий цилиндр, с которого нужно прочитать информацию или на который нужно произвести запись. Высокая плотность записи, а следовательно, и большая емкость винчестера, достигается за счет очень маленького зазора между головками и поверхностями дисков, который возможно достичь только в отсутствие пыли в окружающей газовой среде, обычно это воздух для очистки воздуха принимаются специальные меры при изготовлении этих устройств. Вскрытие винчестеров в обычных условиях приводит к попаданию в них пыли и последующему выходу из строя.

Большая скорость вращения, множество головок и быстрое их позиционирование обеспечивает минимальное время доступа к информации, хранящейся на винчестере. Поэтому винчестеры повсеместно применяются в компьютерах в качестве долговременной памяти.

Существуют два основных режима обмена данными между НЖМД и ОП.

1. PIO (программируемый ввод-вывод) – перемещение данных между НЖМД и ОП происходит при участии процессора. Применяется редко так как загружает процессор.

2. DMA – винчестер общается с ОП без процессора перехватывая управление шиной. С IDE-интерфейсом скорость передачи данных до 66 Мбайт /с, со SCSI-интерфейсом – 80 Мбайт /с

Характеристики винчестера определяют производительность всего ПК.

Интерфейс определяет способ взаимодействия жесткого диска с остальными компонентами компьютера. В 95 % современных ПК установлены жесткие диски с IDE-интерфейсом (интегрированный интерфейс электронных устройств). В остальных 5 % применяются устройства со SCSI-интерфейсом (интерфейс малых компьютерных систем). Устройства с IDE-интерфейсом подключаются непосредственно к материнской плате. Разновидности IDE-интерфейса:

1. Ultra ATA/133 – емкость 250 Гбайт

2. Ultra ATA/100 (Ultra ATA DMA mode 5) – скорость передачи данных 100 Мбит/с. – появился в 2000 г.

Наиболее важный параметр жесткого диска скорость вращения – это число оборотов, которые совершают его пластины за одну минуту. Современные диски со скоростью вращения 7200 оборотов в минуту работают тише дисков предыдущего поколения со скоростью 5400 об/мин, но зато нагреваются больше. Поэтому выбор винчестера зависит от типа корпуса, в котором будет собран компьютер, т.е. сможет ли винчестер эффективно охлаждаться. Существует SCSI-диск с частотой вращения 10000 об/мин и даже – 15000 об/мин.

Надежность. Выпускаемые сегодня устройства имеют высокую надежность и обеспечивают бесперебойную работу на протяжении четырех и более лет.

Кэш-память. У всех жестких дисков имеется собственная оперативная память, которая предназначена для кратковременного хранения информации считываемой или записываемой на диск. Ее объем может составлять от 128 Кбайт до 2 Мбайт.

Время позиционирования. За это время головка чтения/записи жесткого диска перемещается с одной дорожки на другую. Время позиционирования тратится не только на перемещение головки к нужной дорожке, но и на ожидание подхода нужного сектора с данными – задержка считывания: чем выше скорость вращения, тем меньше задержка. Среднее время доступа равняется сумме времени позиционирования и задержки считывания.

Время доступа к информации для винчестера – очень важный параметр. Чем меньше время доступа, тем более высокая производительность компьютера может быть достигнута. Время доступа винчестера зависит от его емкости, скорости вращения и количества дисков. Время доступа колеблется в пределах от долей до двух десятков миллисекунд. Первый же накопитель на жестких дисках имел емкость всего 10 Мбайт (10485760 байт).