Устройство и принципы работы современного жесткого диска
|
|
Для многих людей жесткий диск представляется как черный ящик, который как-то хранит информацию. |
|
Но если вы рассматриваете жесткий диск не только как устройство хранения информации, тогда вы должны узнать, на каких принципах основана его работа. |
|
К счастью, внутреннее устройство большинства жестких дисков практически одинаково. |
|
Давайте рассмотрим взаимодействие различных компонентов диска при получении запроса к данным. |
|
Это и будет вводный текст для описания компонентов. |
|
В винчестерах используются круглые диски, называемые пластинами, они покрыты с обеих сторон специальным материалом, разработанным для хранения информации в виде намагниченных цепочек. |
|
Пластины крепятся на шпиндель. |
|
Они вращаются на большой скорости, приводимые от специального шпиндельного мотора. |
|
Специальные электромагнитные читающие/пишущие устройства, называемые головками, используются для записи и чтения информации с поверхности пластин. |
|
Каждая поверхность пластины может вмещать в себя десятки гигабайт информации. |
|
Так же пластина имеет две головки, по одной с каждой стороны. |
|
Так, например, диск с тремя пластинами будет иметь шесть головок. |
|
На каждой пластине информация записывается на концентрических окружностях, называемых трэками (track), каждый трэк разбивается на части, называемые секторами, каждый из которых, в свою очередь, хранит в себе 512 байт данных. |
|
Весь винчестер должен быть произведен с особой точностью в силу очень большой миниатюрности компонентов. |
|
Пластины, головки, шпиндель, соленоидный привод закрыты в специальном объеме, называемом гермозоной, или "банкой". |
|
Это сделано для того, чтобы гермозона была защищена от пыли, которая может разрушить головки или стать причиной царапин на пластинах. |
|
Внутри гермозоны находится воздух, а не вакуум, как думают многие. |
|
Она связана с внешним миром системой выравнивания давления, в которой имеется воздушный фильтр. |
|
Таким образом, давление воздуха внутри гермозоны всегда выровнено с окружающим воздухом, этим же образом решена проблема с выпадением конденсата - когда вы приносите винчестер с улицы, достаточно 2-3 часов, чтобы он нагрелся и испарился конденсат с поверхности пластин. |
|
Так что, ни какого вакуума или "жидкого вакуума", как говорят многие "специалисты" по винчестерам, внутри гермозоны нет. |
|
Приведем пример того, что случается каждый раз, когда нам надо считать данные с винчестера. |
|
Это схематичный пример, в котором мы не будем касаться таких вещей, как кэширование диска, коррекции ошибок и многих других специальных приемов, которые используются в современных жестких дисках и позволяют улучшить скорость и надежность работы. |
|
Первый шаг в доступе к диску - это знание того, где искать информацию. |
|
Между запросом к данным и вычислением точного места поиска, происходит несколько преобразований: преобразование адреса данных в файле в адрес на логическом диске; преобразование адреса на логическом диске в адрес сектора на диске (это производится в компьютере, далее вступает работа самого винчестера). |
|
Управляющая программа жесткого диска сначала проверяет наличие запрашиваемой информации у себя в кэше. |
|
Если она есть, контроллер сразу же выдает информацию, без доступа к поверхности диска. |
|
В большинстве случаев, жесткий диск уже крутится, если это не так (в случае активизации процесса сохранения энергии), производится раскрутка пластин. |
|
Контроллер переводит полученный адрес сектора в физический адрес на диске: номер головки, номер цилиндра, номер сектора. |
|
Это производится с помощью специальной подпрограммы контроллера жестких дисков, называемой транслятором. |
|
Котроллер выдает команду соленоидной системе на перемещение головок к нужному трэку. |
|
Когда головки находятся над нужным трэком, выбирается интересующая нас головка и производится ожидание момента, когда перед головкой должен пролететь нужный нам сектор. |
|
Затем происходит считывание сектора. |
|
Контроллер считывает сектор в свой буфер, после чего он выдает эту информацию компьютеру с помощью интерфейса. |
