1. Физическое устройство жёсткого диска
В накопителях на жёстких дисках для каждой из сторон каждого диска предустмотренна собственная головка чтения/записи (см. рис. 3.1). Все головки смонтированы на общем подвижном каркасе и перемещаются одновременно. Каждая головка установленная на конце рычага закреплённая на пружине и слегка прижимающего её к диску. Механизм, который устанавливает их в нужное положение называется приводом головок.
Рис. 3.1 Жёсткий диск
2. Принцип работы контроллера и накопителя винчестера.
Двигатель вращается с постоянной скоростью измеряемой в оборотах в минуту, данные организованы на диске в цилиндрах дорожках и секторах. Цилиндр – концентрические дорожки на дисках расположенные одна над другой. Дорожки разделяются на сектора. При подаче напряжения начинает работать микропроцессор контроллера, вначале он выполняет самотестирование и в случае его успеха запускает схему управления двигателем вращения двигателем шпинделя. Диски начинают вращаться вовлекая за собой прилегающие слои воздуха и при достижении номинальной скорости давлением налегающего воздуха преодолевает силу пружин прижимающих их к дискам на доли микрона. С этого момента и вплоть до остановки диска головки не касаются дисков. Тем временем двигатель шпинделя продолжает раскручивать поверхности. Поскольку в любой зоне присутствует серворазметка то сервоимпульсы начинают поступать с головок сразу же после того как начнется вращение и по их частоте контроллер судит о скорости вращения дисков. После достижения дисков номинальной скорости вращения освобождается фиксатор позиционера головок чтения-записи и система его управления проверяет способность поворачиваться и удерживаться над выбранной дорожкой, путем произвольного выборочного позиционера, при этом делается серия быстрых поворотов в разные стороны. Во время перемещения позиционера происходит снижение за поступающими с головок сервоимпульсами и система управления всегда знает над сколькими дорожками прошли головки. Аналогично происходит и удержание головок над выбранной дорожкой. Во время тестирования привода головок за одно делается и его калибровка – подбор параметров управляющих сигналов для наиболее быстрого и точного перемещения позиционера при минимальном количестве промахов. После начальной настройки электроники и механики микропроцессор ЖД переходит в режим ожидания команд контроллера расположенного на системной плате, который в свою очередь программируется процедурой в собственной BIOS, или BIOS компьютера под управлением ОС. Получив команду он позиционирует на нужный цилиндр, по сервоимпульсам отыскивает нужную дорожку, дожидается пока до головки дойдет нужный сектор и выполняет считывание или запись информации. Если контроллер запросил чтение-запись не одного сектора, а нескольких, то накопитель может работать в блочном режиме. При выключении питания двигатель шпинделя работает в режиме генератора обеспечивая питание плат электроники на время необходимое для корректного завершения работы. Прежде всего, блокируется подача тока записи в магнитные головки, чтобы они не испортили информацию на поверхности, а остаток энергии подается в обмотки привода головок толкая их к центру дисков. Как правило, для того, как запарковать достаточно одной скатывающей силы. Дойдя до посадочной зоны привод головок, защелкивается магнитным или механическим фиксатором еще до того как головки успеют коснуться поверхности в результате падения скорости вращения дисков.
Рис. 3.2 Электроника жёсткого диска
Рис. 3.3 Жёсткий диск
3. Основные физические параметры жесткого диска
Ø скорость передачи данных – количество переданных данных за единицу времени. Измеряется в Мбайтах\с;
Ø количество секторов на дорожке;
Ø время поиска;
Ø время переключения головок;
Ø время переключения между цилиндрами – время, требуемое для перемещения головок на один цилиндр вперёд или назад;
Ø задержка позиционирования;
Ø ёмкость;
Ø среднее время доступа -среднее время доступа к различным объектам на диске;
Ø максимальное время доступа - интервал времени необходимый гребёнке с головками, чтобы однократно переместится по всей поверхности диска;
Ø среднее время поиска – время в течение которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому;
Ø скорость вращения дисков;
Ø время безотказной работы – среднестатистическое время между сбоями, характеризующее надёжность устройства, которое обычно составляет 500тыс.-1млн. часов;
Ø диаметр дисков;
Ø число цилиндров;
Ø число секторов;
Ø размер КЭШ буфера котроллера.
4. Физическое и логическое подключение винчестера
Жёсткий диск можно подключить при помощи шлейфа к последовательному порту который находится на системной плате. Также можно подключить к порту USB, используя специальные контейнеры для винчестеров.
