22. Накопители на жестких магнитных дисках типа "винчестер".
Технически представляет собой устройство записи и хранения информации основанное на принципе магнитной записи. Информация записывается на круглые жесткие диски (пластины) покрытые слоем ферромагнитного материала и расположенные на одной оси привода. Чтение и запись данных осуществляется с помощью подвижных считывающих головок. Принцип напоминает проигрыватель на виниловых пластинках, однако в винчестере считывающие головки не касаются поверхности пластин. В рабочем положении они парят над поверхностью пластин на высоте нескольких нанометров за счет потока набегающего воздуха от быстрого вращения пластин. В выключенном состоянии, головки располагаются в парковочной зоне, чтобы исключить случайное взаимное повреждение деталей от сотрясения винчестера.
Подвижная головка состоит из двух частей: головка чтения и головка записи. Количество пластин в корпусе жесткого диска может быть различно и зависит от его емкости и примененных технологий записи. Меньшее количество пластин уменьшает энергопотребление, снижает количество подвижных частей, улучшает температурный режим работы накопителя, что положительно сказывается на его надежности и долговечности. Чтобы на пластины можно было записывать информацию, их поверхность разбивают на дорожки — концентрические кольцевые области. Все дорожки на всех пластинах HDD находящиеся на одинаковом расстоянии от центра называются цилиндр. В свою очередь, дорожки делятся на равные отрезки называемые секторами. Из объединения соседних секторов в группу образуется кластер.
1 — геометрический сектор 2 — сектор дорожки 3 — дорожка 4 — кластер
Кластер — минимальная логическая ячейка для хранения информации на жестком диске компьютера. В настоящее время стандартным является кластер размером 4 096 байт, состоящий из восьми секторов по 512 байт каждый.
Методы магнитной записи данных на диск
Пластины жесткого диска вращаются с большой скоростью (обычно 5 400 или 7 200 об/мин для персональных компьютеров), а головки парят над ними. При подаче на головку переменного электрического тока возникает переменное магнитное поле изменяющее направление вектора намагниченности доменов находящихся под головкой в данный момент в зависимости от величины сигнала. Другими словами происходит заполнение пластин логическими нулями и единицами или процесс записи. Чтение данных с поверхности пластин происходит в обратном порядке, перемещение намагниченных доменов под считывающей головкой приводит появлению переменного электрического сигнала в катушке головки под влиянием эффекта электромагнитной индукции. Поскольку физические размеры пластин ограниченны и стандартизованы увеличение емкости жестких дисков возможно в двух направлениях: увеличение количества пластин в одном устройстве или увеличение количества записанной информации на одной пластине (плотность записи).
Метод перпендикулярной записи
Данный метод пришел на смену традиционному способу. За счет вертикальной ориентации доменов, плотность записи значительно возросла и следовательно на одну пластину можно записать больше информации.
Основные характеристики жестких дисков
Форм-фактор — определяет ширину жесткого диска в дюймах. Накопители имеют стандартизированные размеры 0.85, 1, 1.3, 1.8, 2.5, 3.5 дюймов. Стандартным для настольных компьютеров является 3.5 дюйма и 2.5 для ноутбуков.
Интерфейс — обеспечивает взаимодействие жесткого диска с материнской платой компьютера. В дисках предназначенных для установки внутри персональных компьютеров используется интерфейс SATA разных версий. Основное различие в скорости передачи данных: Revision 1.0 до 1,5 Гбит/с, Revision 2.0 до 3 Гбит/с (SATA/300), Revision 3.0 до 6 Гбит/с (SATA/600). Винчестеры с интерфейсом PATA (IDE) почти вышли из употребления и используются только со старым оборудованием.
Емкость — максимальное количество информации, которое может хранить жесткий диск, измеряется в гигабайтах. Поскольку производители приравнивают один килобайт к тысяче байт (на самом деле 1 Кбайт = 1 024 байт), то жесткий диск маркированный как 500 ГБ имеет реальную емкость 465.7 ГБ.
Скорость вращения шпинделя — количество оборот шпинделя в минуту. Имеет стандартные скорости, в настольных компьютерах обычно 5 400 или 7 200 об/мин, а в ноутбуках 4 500 или 5 400 об/мин. В жестких дисках для серверов скорость вращения обычно составляет 10 000 или 15 000 об/мин. Чем больше скорость вращения, тем меньше время доступа к информации.
В одном компьютере может быть установлено несколько винчестеров. Общее количество ограничено наличием места в компьютерном корпусе и количеством коннекторов для подключения на материнской плате.