Объем, скорость и время доступа

Основными задачами производителей всегда было увеличение объема хранящейся на дисках информации и скорости работы с этой информацией. Как увеличить объем диска? Наиболее очевидным решением является увеличение количества пластин в корпусе жесткого диска. Подобным образом обычно различаются модели в пределах одного модельного ряда. Этот способ является наиболее простым и позволяет на одной и той же элементной базе получать диски различной емкости. Но у этого способа существуют естественные ограничения: количество дисков не может быть бесконечным. Увеличивается нагрузка на мотор, ухудшаются температурные и шумовые характеристики диска, вероятность брака растет пропорционально количеству пластин, а значит, труднее обеспечить надежность. Среди промышленно производимых дисков наибольшим количеством пластин обладает SCSI диск Seagate Barracuda 180 - у этого винчестера аж 12 пластин! Есть и рекордсмены в области упрощения устройства дисков - это, например, рассмотренный нами далее Maxtor 513DX и 541DX, у которого один диск, используемый только с одной стороны.

Технологически более сложный (и более перспективный) метод увеличения объема - увеличение плотности записи информации. Тут возникает целый ряд технологических проблем. Современные пластины изготовляются из алюминия или даже из стекла (некоторые модели IBM). Магнитное покрытие имеет сложную многослойную структуру и покрыто сверху специальным защитным слоем. Размеры частиц магнитного покрытия уменьшаются, а чувствительность их возрастает. Помимо улучшения параметров самих пластин, существенным усовершенствованиям должна подвергнуться система считывания информации. Необходимо уменьшить зазор между головкой и поверхностью пластины, повысить чувствительность головки. Но и тут законы физики накладывают свои естественные ограничения на предел применения подобных технологий. Ведь размеры магнитных частиц не могут уменьшаться бесконечно.

Самый простой способ увеличить скорость считывания - увеличить скорость вращения пластин. По этому пути и пошли конструкторы. Если пластины вращаются с большей скоростью, то за единицу времени под считывающей головкой проходит больше информации. На увеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличение плотности записи информации. Именно по этой причине SCSI диски, как правило, обладают большей скоростью вращения. Однако на такой скорости сложнее точно позиционировать головку считывания, поэтому плотность записи там меньше, чем на некоторых IDE дисках, а стоят такие диски больше.

Так как головка при поиске информации перемещается только поперек диска, она вынуждена "ждать", пока диск повернется и сектор с запрашиваемыми данными окажется доступным для чтения. Это время зависит только от скорости вращения диска и называется временем ожидания информации (latency). Но необходимо понимать, что общее время доступа к информации определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки. Увеличение скорости вращения диска уменьшает лишь последнее значение. Для уменьшения времени поиска нужной дорожки совершенствуют привод считывающей головки и уменьшают диаметр пластин диска. Почти все современные винчестеры выпускаются с пластинами диаметром 2,5 дюйма.

Позиционирование головки вообще является отдельной весьма нетривиальной проблемой. Достаточно сказать, что при современной плотности записи приходится учитывать даже тепловое расширение! Таким образом, увеличение скорости вращения диска существенно затрудняет точное позиционирование головки. И в попытках увеличить быстродействие диска иногда приходится жертвовать объемом, используя пластины с меньшей плотностью записи. Неудивительно, что наиболее дорогие и быстрые винчестеры, отличающиеся более высокой скоростью вращения, не используют максимальной технологически доступной на данный момент плотности записи. За скорость приходится платить.

Так какому диску отдать предпочтение? При одинаковом объеме большего внимание заслуживают модели с большей плотностью записи, по сравнению с моделями с большим количеством дисков, хотя бы потому, что у них выше линейная скорость чтения/записи (большие файлы читаются быстрее). Скорость доступа к информации напрямую зависит от скорости вращения пластин (быстрее работа с большим количеством мелких файлов). Но увеличение скорости приводит к удорожанию изделий, а иногда приходится жертвовать и плотностью записи.

Производители

Изначально на рынке было большое разнообразие жёстких дисков, производившихся множеством компаний. В связи с ужесточением конкуренции, бурным ростом ёмкости, требующим современных технологий, и понижением норм прибыли большинство производителей было либо куплено конкурентами, либо перешло на другие виды продукции.

Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и SCSI-диски, но покинула массовый рынок настольных накопителей в 2001 году из-за фатальной неудачи, связанной с массово выходившей из строя микросхемой контроллера Cirrus Logic на самом диске (в 2009 году производство жёстких дисков было полностью передано компании Toshiba). До этого жёсткие диски Fujitsu считались лучшими в секторе настольных компьютеров, имея превосходные характеристики вращающихся поверхностей, практически без перенесённых на заводе секторов. Toshiba является основным производителем 2,5- и 1,8-дюймовых ЖД для ноутбуков. Достаточно яркий след в истории жёстких дисков оставила компания Quantum, но и она в начале 2000-ных потерпела неудачи, даже ещё более фатальные, чем IBM и Fujitsu. В отличие от IBM, где окислялись контакты неудачно выполненного разъёма гермобанки, в жёстких дисках Quantum серии CX выходила из строя микросхема коммутатора головок, расположенная в гермобанке диска, что приводило к весьма дорогостоящему извлечению данных с вышедшего из строя диска. Жёсткие диски выпускала и компания Nec. Одним из лидеров в производстве дисков являлась компания Maxtor. В 2001 году Maxtor выкупила подразделение жёстких дисков компании Quantum, и тоже не избежала проблем с репутацией из-за так называемых «тонких» дисков. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner Peripherials, которую впоследствии купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала фирма Micropolis, производившая очень дорогие SCSI-диски premium-класса для серверов. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники шпинделя, поставлявшиеся фирмой Nidec, и Micropolis понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была полностью выкуплена компанией Seagate. Бывшее подразделение IBM, чьи диски доселе считались практически эталонными, после фатальных неудач, связанных с массовыми отказами дисков для настольных компьютеров в начале 2000 годов, выкупленное фирмой Hitachi, весной 2011 года приобрела компания Western Digital. В то же время Samsung продала своё HDD подразделение Seagate На 2011 год осталось всего 3 производителя — Seagate Technology, Western Digital и Toshiba. В настоящее время в связи с продвижением на рынок внешних накопителей и развитием технологий типа SSD количество фирм, предлагающих готовые решения, вновь возросло

Вывод

В наш бурный век, когда все сферы жизни постоянно усовершенствуются и развиваются, трудно найти дом, офис или предприятие, в которых не было бы компьютера. Трудно найти и человека, даже среди детей дошкольного возраста, который не имел бы самых простых навыков работы с этой умной машиной. То, что еще несколько десятков лет назад казалось чем-то непонятным, неизвестным, сложным и почти фантастическим, теперь стало обычным и доступным даже ребенку. Многие уже не представляют своей работы, учебы и повседневной жизни без компьютера.  Первые электронные машины были придуманы для того, чтобы помочь человеку производить сложные математические вычисления, хранить в памяти многочисленные огромные формулы. Но со временем оказалось, что эти машины могут хранить и воспроизводить любые другие виды информации. Много функций выполняет это полезное и необходимое устройство: и числовые расчеты, и печать книг, и создание и изменение рисунков, фотографий, кинофильмов, музыки. С помощью компьютера производится управление современными машинами, заводами, самолетами, космическими кораблями. Физика, химия, медицина, машиностроение, промышленность, торговля — какую отрасль ни возьми, все они оснащены компьютерами и работают по заранее заданным программам.  Компьютер превратился в универсальное средство для обработки всех видов информации, используемых человеком. С детских лет мы привыкаем к захватывающим компьютерным играм, увлекательным «обучалкам»; мы учимся читать, писать, рисовать, не отходя от экрана; тут же смотрим фильмы, слушаем музыку. Наши родители с помощью этой машины составляют и передают документы, пишут деловые письма, общаются с коллегами по бизнесу. Современные достижения позволяют быстро связываться с помощью Интернета с любой точкой земного шара и узнавать обо всем самую новую информацию. С помощью компьютера можно разработать обстановку дома, соответствующую всем вкусам и желаниям человека, подобрать подходящий стиль в одежде, прическе, косметике и многое другое.  Конечно, все это очень важно для человека. Поэтому польза от компьютера огромна. 

Пользу от внешнего устройства для хранения данных объемом в полторы — две с половиной сотни гигабайт или портативного объемом в 40 Гб трудно приуменьшить. Правда, и цена таких дисков немаленькая. Однако если необходимо скопировать и перенести больше сотни гигабайт или ощутимо увеличить хранилище данных для ноутбука, то затраты могут себя оправдать.

Список литературы

1. Вычислительные машины, системы и сети: Учебник/А.П. Пятибратов, С.Н. Беляев, Г.М. Козырева и др.; Под ред. проф. А.П. Пятибратов. - М.: Финансы и статистика, 1991. - 400 с.

2. Черняк Н.Г. и др. Архитектура вычислительных систем и сетей: Учеб. пособие / Н.Г. Черняк, И.Н. Буравцева, Н.М. Пушкина. - 2-е изд., переруб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1986. - 318 с.

3. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя, 2-е изд., переруб и доп. - М.: Финансы и статистика, Компьютер Пресс, 1991. - 288 с.

4. Макдона Р. Основы микрокомпьютерных вычислений: Пер. с англ./ Т.Г. Никольской; Под ред. В.Ф. Шаньгина. - М.: Высш. Шк., 1989. - 272 с.

5. Энциклопедия для детей.Аванта, Информатика

6. http://www.radioland.net.ua/contentid-327-page1.html

7. http://psbatishev.narod.ru/u002.htm

8. http://ru.wikipedia

9. http://rlab.ru/doc/hdd_from_inside.html