Κεφάλαιο – 2
Εισαγωγή στους Σκληρούς Δίσκους
Εισαγωγή
Στον σύγχρονο κόσμο των υπολογιστών, οι σκληροί δίσκοι έχουν αποδειχθεί ότι είναι το πιο σημαντικό μέρος ενός υπολογιστή. Σήμερα, ο σκληρός δίσκος είναι η κύρια συσκευή αποθήκευσης που χρησιμοποιείται πιο συχνά για την αποθήκευση όλων των τύπων δεδομένων και είναι επίσης ένα από τα πιο ενδιαφέροντα στοιχεία ενός υπολογιστή.
Θα ήταν πολύ δύσκολο για τους σύγχρονους χρήστες υπολογιστών να φανταστούν ακόμη και πώς θα ήταν η ζωή των υπολογιστών χωρίς σκληρούς δίσκους, καθώς οι περισσότεροι από εμάς σήμερα αποθηκεύουμε δισεκατομμύρια byte πληροφοριών στους υπολογιστές μας.
Οι πρώτοι υπολογιστές δεν είχαν καθόλου αποθηκευτικό χώρο. Κάθε φορά που θέλατε να εκτελέσετε ένα πρόγραμμα, έπρεπε να το εισάγετε χειροκίνητα. Επιπλέον, κατέστησε αδύνατο πολλά από αυτά που σήμερα θεωρούμε υπολογιστές, καθώς δεν υπήρχε εύκολος τρόπος να κάνουμε έναν υπολογιστή να λειτουργεί με τα ίδια δεδομένα ξανά και ξανά. Γρήγορα έγινε σαφές ότι χρειαζόταν κάποιο είδος μόνιμης αποθήκευσης για να γίνουν οι υπολογιστές πραγματικά χρήσιμα εργαλεία.
Το πρώτο μέσο αποθήκευσης που χρησιμοποιήθηκε στους υπολογιστές ήταν το χαρτί. Τα προγράμματα και τα δεδομένα καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας τρύπες σε χαρτοταινία ή διάτρητες κάρτες. Ένας ειδικός αναγνώστης χρησιμοποίησε μια δέσμη φωτός για να σαρώσει κάρτες ή ταινία. Όπου υπήρχε μια τρύπα, έγραφε "1", και όπου το χαρτί εμπόδιζε τον αισθητήρα, έγραφε "0" ή το αντίστροφο.
Αν και αυτό ήταν μια μεγάλη βελτίωση σε σχέση με το τίποτα, αυτές οι κάρτες ήταν ακόμα πολύ δύσχρηστες. Βασικά, έπρεπε να γράψεις ολόκληρο το πρόγραμμα από το μηδέν σε χαρτί και να το κάνεις να δουλέψει στο μυαλό σου προτού αρχίσεις να προσπαθείς να το μεταφέρεις στις κάρτες, γιατί αν έκανες λάθος, έπρεπε να ξανατρυπήσεις πολλές από τις κάρτες. Ήταν πολύ δύσκολο να φανταστείς τι δουλεύεις.
Το επόμενο μεγάλο βήμα από το χαρτί ήταν η δημιουργία μαγνητικής ταινίας. Με την εγγραφή πληροφοριών με παρόμοιο τρόπο με τον τρόπο εγγραφής του ήχου σε κασέτα, αυτές οι μαγνητικές ταινίες ήταν πολύ πιο ευέλικτες, ανθεκτικές και πιο γρήγορες από τις χαρτοταινίες ή τις διάτρητες κάρτες.
Φυσικά, η ταινία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα σε σύγχρονους υπολογιστές, αλλά ως μορφή αποθήκευσης εκτός σύνδεσης ή δευτερεύουσας αποθήκευσης. Πριν εμφανιστούν οι σκληροί δίσκοι, αποτελούσαν τον κύριο χώρο αποθήκευσης για ορισμένους υπολογιστές. Το κύριο μειονέκτημά τους είναι ότι πρέπει να διαβάζονται γραμμικά. Η μετακίνηση από το ένα άκρο της ταινίας στο άλλο μπορεί να διαρκέσει αρκετά λεπτά, καθιστώντας την τυχαία πρόσβαση μη πρακτική.
Λοιπόν, ας επιστρέψουμε στο θέμα μας. Η IBM παρουσίασε τον πρώτο σκληρό δίσκο που ήταν κατάλληλος για εμπορική ανάπτυξη. Δεν ήταν σαν τους δίσκους που χρησιμοποιούμε σήμερα. Χρησιμοποίησαν περιστρεφόμενα κυλινδρικά τύμπανα που αποθήκευαν μαγνητικά μοτίβα δεδομένων. Τα ντραμς ήταν μεγάλα και δύσκολα στη δουλειά. Οι πρώτοι αληθινοί σκληροί δίσκοι είχαν τις κεφαλές του σκληρού δίσκου σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου. Αυτό έγινε για να επιτραπεί στα ηλεκτρονικά χαμηλής ευαισθησίας της εποχής να διαβάσουν καλύτερα τα μαγνητικά πεδία στην επιφάνεια του δίσκου, αλλά οι τεχνολογίες κατασκευής εκείνη την εποχή δεν ήταν τόσο περίπλοκες όσο σήμερα και ήταν αδύνατο να γίνει η επιφάνεια του δίσκου όσο λεία χρειαζόταν για να επιτρέψει στην κεφαλή να γλιστρήσει ομαλά στην επιφάνεια του δίσκου με υψηλή ταχύτητα ενώ ήταν σε επαφή με αυτόν. Με την πάροδο του χρόνου, οι κεφαλές φθείρονται ή η μαγνητική επίστρωση στην επιφάνεια του δίσκου φθείρεται.
Ως κρίσιμη ανακάλυψη της νέας τεχνολογίας της IBM, η οποία δεν απαιτούσε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου, έγινε η βάση για σύγχρονους σκληρούς δίσκους. Ο πρώτος σκληρός δίσκος αυτού του τύπου ήταν ο IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), που παρουσιάστηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 1956. Αυτός ο σκληρός δίσκος μπορούσε να αποθηκεύσει πέντε εκατομμύρια χαρακτήρες, που ήταν περίπου πέντε megabyte, με ρυθμό μεταφοράς δεδομένων 8800 byte ανά δευτερόλεπτο.
Το 1962, η IBM παρουσίασε το 1301 Advanced Disk File. Το βασικό επίτευγμα αυτής της κίνησης ήταν η δημιουργία κεφαλών που επέπλεαν ή πετούσαν πάνω από την επιφάνεια του δίσκου σε ένα ρουλεμάν αέρα, το οποίο μείωσε την απόσταση από τις κεφαλές στην επιφάνεια του δίσκου από 800 σε 250 μικροίντσες.
Το 1973, η IBM παρουσίασε τον σκληρό δίσκο 3340, που γενικά θεωρείται ο πατέρας του σύγχρονου σκληρού δίσκου, ο οποίος είχε δύο ξεχωριστούς άξονες, έναν μόνιμο και έναν αφαιρούμενο, ο καθένας με χωρητικότητα 30 MB. Το Model 3370 της IBM, που παρουσιάστηκε το 1979, ήταν η πρώτη μονάδα δίσκου με κεφαλές λεπτής μεμβράνης. Την ίδια χρονιά, η IBM παρουσίασε την 3310, η οποία ήταν η πρώτη μονάδα δίσκου με δίσκους 8 ιντσών, μια σημαντική μείωση σε μέγεθος από τις πλάκες 14 ιντσών που ήταν το πρότυπο για πάνω από μια δεκαετία.
Ο πρώτος σκληρός δίσκος που σχεδιάστηκε σε μορφή 5,25" που χρησιμοποιήθηκε στους πρώιμους υπολογιστές ήταν ο Seagate ST-506. Είχε τέσσερις κεφαλές και χωρητικότητα 5 MB. Η IBM παρέκαμψε το ST-506 και επέλεξε το ST-412, μια μονάδα δίσκου 10 MB με τον ίδιο παράγοντα μορφής, για το IBM PC/XT, καθιστώντας τον τον πρώτο σκληρό δίσκο PC/Comp στον κόσμο.
Το 1983, η Rodime παρουσίασε τον RO352, τον πρώτο σκληρό δίσκο που χρησιμοποίησε τον παράγοντα μορφής 3,5 ιντσών, ο οποίος έγινε ένα από τα πιο σημαντικά πρότυπα της βιομηχανίας. Το 1985, η Quantum παρουσίασε το Hardcard, έναν σκληρό δίσκο 10,5 MB που εγκαταστάθηκε σε μια κάρτα επέκτασης ISA για υπολογιστές που κυκλοφόρησαν αρχικά χωρίς σκληρό δίσκο.
Το 1986, η Conner Peripherals παρουσίασε το CP340. Ήταν η πρώτη μονάδα δίσκου που χρησιμοποίησε μονάδα φωνητικού πηνίου. Το 1988, η Conner Peripherals παρουσίασε το CP3022, το οποίο ήταν ο πρώτος δίσκος 3,5 ιντσών που χρησιμοποιούσε το μειωμένο ύψος 1 ιντσών που τώρα ονομάζεται "χαμηλό προφίλ" και το πρότυπο για σύγχρονες μονάδες δίσκου 3,5 ιντσών. Την ίδια χρονιά, η PrairieTek παρουσίασε μια μονάδα δίσκου που χρησιμοποιούσε πιατέλες 2,5 ιντσών. Το 1990, η IBM παρουσίασε τη μονάδα δίσκου 681 (Redwing) χωρητικότητας 857 MB. Ήταν το πρώτο που χρησιμοποίησε και τις κεφαλές MR και PRML.
Παρουσιάστηκε το 1991, ο κεντρικός δίσκος Pacifica της IBM ήταν ο πρώτος που αντικατέστησε τα μέσα οξειδίου με μέσα λεπτής μεμβράνης στην επιφάνεια της πλάκας. Την ίδια χρονιά, το 1820 της Integral Peripherals έγινε ο πρώτος σκληρός δίσκος με πλάκες 1,8" που αργότερα χρησιμοποιήθηκε για μονάδες PC-Card. Το 1992, η Hewlett Packard παρουσίασε το C3013A, το οποίο έγινε η πρώτη μονάδα δίσκου 1,3".
Υπήρξαν πολλές εξελίξεις στην ιστορία των σκληρών δίσκων που έχουν δώσει στις σημερινές μονάδες το μοντέρνο σχεδιασμό, το σχήμα, την απόδοση και τη χωρητικότητά τους. Είναι δύσκολο να τα απαριθμήσουμε λεπτομερώς σε αυτό το βιβλίο.
Στοιχεία σκληρού δίσκου
Ένας σκληρός δίσκος αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στοιχεία:
- Πιατέλες δίσκου και μέσα
- Κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής
- Κεφαλή ολισθητήρες, μοχλοί και κίνηση
- Μοτέρ ατράκτου σκληρού δίσκου
- Συνδέσεις και βραχυκυκλωτήρες
- Πίνακας λογικής
- Διάταξη προσωρινής μνήμης και προσωρινής μνήμης
Στοιχεία σκληρού δίσκου
Πιατέλες δίσκου και μέσα
Κάθε σκληρός δίσκος χρησιμοποιεί έναν ή περισσότερους (γενικά περισσότερους από έναν) στρογγυλούς, επίπεδους δίσκους που ονομάζονται platters , επικαλυμμένοι και στις δύο πλευρές με ένα ειδικό υλικό πολυμέσων σχεδιασμένο να αποθηκεύει πληροφορίες με τη μορφή μαγνητικών μοτίβων. Κάθε επιφάνεια κάθε πιατέλας στο δίσκο μπορεί να χωρέσει δισεκατομμύρια bit δεδομένων.
Οι πιατέλες αποτελούνται από δύο κύριες ουσίες, ένα υλικό υποστρώματος που σχηματίζει το μεγαλύτερο μέρος της πιατέλας και της προσδίδει δομή και ακαμψία, και μια επικάλυψη μαγνητικού μέσου που συγκρατεί πραγματικά τους μαγνητικούς παλμούς που αντιπροσωπεύουν τα δεδομένα.
Η ποιότητα των πιατέλων και ιδιαίτερα η επίστρωση μέσων τους είναι κρίσιμη. Το μέγεθος των πλακών στον σκληρό δίσκο είναι ο πρωταρχικός καθοριστικός παράγοντας των συνολικών φυσικών του διαστάσεων, που γενικά ονομάζεται επίσης παράγοντας μορφής μονάδας δίσκου. Οι περισσότερες μονάδες δίσκου παράγονται σε έναν από τους διάφορους τυπικούς παράγοντες μορφής σκληρού δίσκου.
Μερικές φορές οι σκληροί δίσκοι αναφέρονται με μια προδιαγραφή μεγέθους. Εάν κάποιος έχει σκληρό δίσκο 3,5 ιντσών, σημαίνει ότι συνήθως αναφέρεται στον παράγοντα μορφής του δίσκου και κανονικά, ο παράγοντας μορφής ονομάζεται με βάση το μέγεθος της πλάκας. Οι παλαιότεροι σκληροί δίσκοι είχαν ονομαστικό μέγεθος 5,25" αλλά σήμερα το πιο κοινό μέγεθος πλατό σκληρού δίσκου είναι 3,5" .
Οι μονάδες φορητών υπολογιστών είναι συνήθως μικρότερες, λόγω του αναμενόμενου μικρού μεγέθους και του μικρότερου βάρους τους. Οι δίσκοι σε αυτές τις μονάδες έχουν συνήθως διάμετρο 2,5" ή μικρότερη· 2,5" είναι ο τυπικός παράγοντας μορφής, αλλά οι δίσκοι με πλάκες 1,8" ή ακόμη και 1,0" γίνονται πιο συνηθισμένες στον φορητό εξοπλισμό.
Αν και οι μονάδες δίσκου επεκτείνουν τις πιατέλες σε όσο το δυνατόν μεγαλύτερο πλάτος του πακέτου της φυσικής μονάδας δίσκου, για να μεγιστοποιήσουν τον αποθηκευτικό χώρο που μπορούν να συσκευάσουν στη μονάδα δίσκου, ωστόσο η γενική τάση είναι προς μικρότερες πιατέλες. Υπάρχουν οι κύριοι λόγοι για τους οποίους οι εταιρείες πηγαίνουν σε μικρότερες πιατέλες ακόμη και για επιτραπέζιους υπολογιστές:
Οι άκαμπτες και άκαμπτες πλάκες είναι πιο ανθεκτικές σε κραδασμούς και κραδασμούς και είναι πιο κατάλληλες για να συνδυάζονται με άξονες υψηλότερης ταχύτητας και άλλο υλικό υψηλής απόδοσης. Η μείωση της διαμέτρου της πλάκας σκληρού δίσκου κατά δύο περίπου τετραπλασιάζει την ακαμψία της.
Το μειωμένο μέγεθος των πλακών μειώνει την απόσταση που πρέπει να μετακινήσει ο ενεργοποιητής κεφαλής τις κεφαλές πλάι-πλάι για να εκτελέσει τυχαίες αναζητήσεις. Αυτό βελτιώνει τον χρόνο αναζήτησης και κάνει τις τυχαίες αναγνώσεις και γράφει πιο γρήγορα.
Οι πιο πρόσφατοι άξονες σκληρού δίσκου αυξάνονται για λόγους απόδοσης ταχύτητας. Οι μικρότερες πιατέλες περιστρέφονται ευκολότερα και απαιτούν λιγότερο ισχυρούς κινητήρες, καθώς και ταχύτερες περιστροφές μέχρι την ταχύτητα από στάση.
Το μικρότερο μέγεθος πλατό σκληρού δίσκου που διατίθεται σήμερα είναι 1" σε διάμετρο. Η εκπληκτική μονάδα Micro της IBM έχει μια μονή πιατέλα και έχει σχεδιαστεί για να χωράει σε ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, προσωπικές συσκευές οργάνωσης και άλλο μικρό εξοπλισμό. Το μικροσκοπικό μέγεθος των πλακών επιτρέπει στη μονάδα Micro να εξαντλήσει την ισχύ της μπαταρίας, να περιστρέφεται και να δημιουργεί αντίγραφα ασφαλείας σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο.
Από μηχανικής άποψης περισσότερες πιατέλες σημαίνουν επίσης μεγαλύτερη μάζα και επομένως πιο αργή απόκριση στις εντολές εκκίνησης ή διακοπής της μονάδας. Μπορεί να αντισταθμιστεί με έναν ισχυρότερο κινητήρα ατράκτου, αλλά αυτό οδηγεί σε άλλες ανταλλαγές.
Στην πραγματικότητα, η τάση πρόσφατα ήταν προς δίσκους με λιγότερα μπράτσα και πιατέλες, όχι περισσότερο. Η πυκνότητα της περιοχής συνεχίζει να αυξάνεται, επιτρέποντας τη δημιουργία μεγάλων μονάδων δίσκου χωρίς τη χρήση πολλών πλατό. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους κατασκευαστές να μειώσουν τον αριθμό πιατέλας για να βελτιώσουν τον χρόνο αναζήτησης χωρίς να δημιουργούν πολύ μικρές μονάδες δίσκου για την αγορά.
Ο παράγοντας μορφής του σκληρού δίσκου έχει επίσης μεγάλη επίδραση στον αριθμό των platters σε μια μονάδα δίσκου. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που σχετίζονται με τον αριθμό των πλακών που χρησιμοποιούνται στο δίσκο. Οι δίσκοι με πολλές πλάκες είναι πιο δύσκολο να κατασκευαστούν λόγω της αυξημένης μάζας της μονάδας άξονα, της ανάγκης τέλειας ευθυγράμμισης όλων των ηλεκτροκινητήρων και της μεγαλύτερης δυσκολίας διατήρησης του θορύβου και των κραδασμών υπό έλεγχο.
Ακόμη και τότε, αν και οι μηχανικοί σκληρών δίσκων ήθελαν να βάλουν πολλές πιατέλες σε ένα συγκεκριμένο μοντέλο, ο τυπικός παράγοντας μορφής σκληρού δίσκου «λεπτής γραμμής» περιορίζεται σε 1 ίντσα σε ύψος, γεγονός που περιορίζει τον αριθμό των πλακών που μπορούν να τοποθετηθούν σε μία μονάδα. Φυσικά, οι μηχανικοί εργάζονται συνεχώς για να μειώσουν το απαιτούμενο διάκενο μεταξύ των πλατό, ώστε να μπορούν να αυξήσουν τον αριθμό των πιατέλων σε δίσκους ενός δεδομένου ύψους.
Τα μαγνητικά μοτίβα που περιλαμβάνουν τα δεδομένα σας καταγράφονται σε ένα πολύ λεπτό στρώμα μέσων στις επιφάνειες των πλακών του σκληρού δίσκου. το μεγαλύτερο μέρος του υλικού της πιατέλας ονομάζεται υπόστρωμα και δεν κάνει τίποτα άλλο από το να υποστηρίζει το στρώμα μέσων. Για να είναι κατάλληλο, ένα υλικό υποστρώματος πρέπει να είναι άκαμπτο, εύκολο στην εργασία, ελαφρύ, σταθερό, μαγνητικά αδρανές, φθηνό και άμεσα διαθέσιμο. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό για την κατασκευή πιατέλων ήταν παραδοσιακά ένα κράμα αλουμινίου, το οποίο πληροί όλα αυτά τα κριτήρια.
Λόγω του τρόπου με τον οποίο οι πλάκες περιστρέφονται με τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής να επιπλέουν ακριβώς από πάνω τους, οι πλάκες πρέπει να είναι εξαιρετικά λείες και επίπεδες, επομένως έχουν προταθεί εναλλακτικές λύσεις αντί του αλουμινίου, όπως γυαλί, σύνθετα υλικά γυαλιού και κράματα μαγνησίου. Τώρα φαίνεται όλο και πιο πιθανό ότι το γυαλί και τα σύνθετα υλικά που κατασκευάζονται με γυαλί θα είναι το επόμενο πρότυπο για το υπόστρωμα της πιατέλας. Σε σύγκριση με τις πιατέλες αλουμινίου, οι γυάλινες πιατέλες έχουν πολλά πλεονεκτήματα:
- Καλύτερη Ποιότητα:
- Βελτιωμένη ακαμψία:
- Thinner Platters:
- Θερμική σταθερότητα:
Ένα μειονέκτημα του γυαλιού σε σύγκριση με το αλουμίνιο είναι η ευθραυστότητα, ιδιαίτερα όταν είναι πολύ λεπτό.
Το υλικό υποστρώματος από το οποίο κατασκευάζονται οι πιατέλες αποτελεί τη βάση πάνω στην οποία εναποτίθενται τα πραγματικά μέσα εγγραφής. Το στρώμα μέσων είναι μια πολύ λεπτή επίστρωση μαγνητικού υλικού όπου αποθηκεύονται τα πραγματικά δεδομένα. Είναι τυπικά μόνο μερικά εκατομμυριοστά της ίντσας σε πάχος.
Οι παλαιότεροι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούσαν μέσα οξειδίου. Τα μέσα οξειδίου είναι φθηνά στη χρήση, αλλά έχουν επίσης αρκετές σημαντικές ελλείψεις. Το πρώτο είναι ότι είναι ένα μαλακό υλικό και καταστρέφεται εύκολα από την επαφή από μια κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής. Το δεύτερο είναι ότι είναι χρήσιμο μόνο για αποθήκευση σχετικά χαμηλής πυκνότητας. Λειτουργούσε καλά για παλαιότερους σκληρούς δίσκους με σχετικά χαμηλή πυκνότητα δεδομένων, αλλά καθώς οι κατασκευαστές προσπαθούσαν να συσσωρεύσουν όλο και περισσότερα δεδομένα στον ίδιο χώρο, το οξείδιο δεν ήταν ικανό: τα σωματίδια οξειδίου έγιναν πολύ μεγάλα για τα μικρά μαγνητικά πεδία νεότερων σχεδίων.
Οι σημερινοί σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν μέσα λεπτής μεμβράνης. Τα μέσα λεπτής μεμβράνης αποτελούνται από ένα πολύ λεπτό στρώμα μαγνητικού υλικού που εφαρμόζεται στην επιφάνεια των πιάτων. Χρησιμοποιούνται ειδικές τεχνικές κατασκευής για την εναπόθεση του υλικού μέσων στις πιατέλες.
Σε σύγκριση με τα μέσα οξειδίου, τα μέσα λεπτής μεμβράνης είναι πολύ πιο ομοιόμορφα και λεία. Έχει επίσης πολύ ανώτερες μαγνητικές ιδιότητες, επιτρέποντάς του να διατηρεί πολύ περισσότερα δεδομένα στον ίδιο χώρο. Μετά την εφαρμογή των μαγνητικών μέσων, η επιφάνεια κάθε πιατέλας συνήθως καλύπτεται με ένα λεπτό, προστατευτικό στρώμα από άνθρακα. Πάνω από αυτό προστίθεται ένα εξαιρετικά λεπτό λιπαντικό στρώμα. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται για την προστασία του δίσκου από ζημιές που προκαλούνται από τυχαία επαφή από τις κεφαλές ή άλλα ξένα σώματα που μπορεί να εισχωρήσουν στη μονάδα δίσκου.
Κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής
Οι κεφαλές είναι η διεπαφή ανάγνωσης/εγγραφής με τα μαγνητικά φυσικά μέσα στα οποία αποθηκεύονται τα δεδομένα σε έναν σκληρό δίσκο. Οι κεφαλές κάνουν τη δουλειά της μετατροπής των bits σε μαγνητικούς παλμούς και της αποθήκευσης τους στις πλάκες, και στη συνέχεια αντιστρέφουν τη διαδικασία όταν τα δεδομένα πρέπει να αναγνωσθούν. Οι κεφαλές είναι ένα από τα πιο ακριβά μέρη του σκληρού δίσκου που επιτρέπουν την αύξηση της τοπικής πυκνότητας και των ταχυτήτων στυψίματος του δίσκου.
Ωστόσο, οι κεφαλές GMR είναι πιο δημοφιλείς στον σημερινό σκληρό δίσκο, έχουν προταθεί αρκετές τεχνολογίες πολλές φορές για κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής:
- Κεφάλια Φερρίτη
- Κεφαλές Metal-In-Gap (MIG).
- Κεφαλές λεπτής μεμβράνης (TF).
- Ανισότροπες κεφαλές μαγνήτου αντίστασης (AMR/MR).
- Giant Magneto resistive (GMR) Heads
- Colossal Magneto resistive (CMR) Heads
Οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής είναι ένα εξαιρετικά κρίσιμο στοιχείο για τον προσδιορισμό της συνολικής απόδοσης του σκληρού δίσκου, καθώς παίζουν τόσο σημαντικό ρόλο στην αποθήκευση και ανάκτηση δεδομένων. Οι νέες τεχνολογίες κεφαλών αποτελούν συχνά το έναυσμα για την αύξηση της ταχύτητας και του μεγέθους των σύγχρονων σκληρών δίσκων, επομένως οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής είναι το πιο εξελιγμένο μέρος του σκληρού δίσκου, το οποίο είναι από μόνο του ένα τεχνολογικό θαύμα.
Κάθε bit δεδομένων που πρόκειται να αποθηκευτεί καταγράφεται στον σκληρό δίσκο χρησιμοποιώντας μια ειδική μέθοδο κωδικοποίησης που μεταφράζει τα μηδενικά και τα μονά σε μοτίβα αντιστροφών μαγνητικής ροής. Κάθε πιατέλα σκληρού δίσκου έχει δύο επιφάνειες που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση των δεδομένων γενικά και κανονικά υπάρχει μία κεφαλή για κάθε επιφάνεια που χρησιμοποιείται στη μονάδα. Δεδομένου ότι οι περισσότεροι σκληροί δίσκοι έχουν μία έως τέσσερις πλάκες, οι περισσότεροι σκληροί δίσκοι έχουν μεταξύ δύο και οκτώ κεφαλών. Ορισμένες μεγαλύτερες μονάδες δίσκου μπορεί να έχουν 20 κεφαλές ή περισσότερες. Μόνο μία κεφαλή μπορεί να διαβάζει ή να γράφει στον σκληρό δίσκο τη δεδομένη στιγμή. Χρησιμοποιείται ειδικό κύκλωμα για τον έλεγχο της κεφαλής που είναι ενεργή κάθε δεδομένη στιγμή.
Η κεφαλή επιπλέει πάνω από την επιφάνεια του δίσκου και κάνει όλη τη δουλειά της χωρίς ποτέ να αγγίζει φυσικά τις πιατέλες. Το μέγεθος του χώρου μεταξύ των κεφαλών και των πιάτων ονομάζεται ύψος αιώρησης ή ύψος πτήσης ή διάκενο κεφαλής. Τα συγκροτήματα κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής φορτώνονται με ελατήριο χρησιμοποιώντας το χάλυβα ελατηρίου των βραχιόνων κεφαλής που αναγκάζει τους ολισθητήρες να πιέζουν πάνω στις πλάκες όταν ο δίσκος είναι ακίνητος.
Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι οι κεφαλές δεν απομακρύνονται από τις πλάκες, επομένως η διατήρηση ενός ακριβούς ύψους αιώρησης είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία. Όταν ο δίσκος περιστρέφεται μέχρι την ταχύτητα λειτουργίας, η υψηλή ταχύτητα αναγκάζει τον αέρα να ρέει κάτω από τα ρυθμιστικά και να τα σηκώνει από την επιφάνεια του δίσκου. Η απόσταση από τις πιατέλες έως τις κεφαλές είναι μια συγκεκριμένη σχεδιαστική παράμετρος που ελέγχεται αυστηρά από τους κατασκευαστές.
Ένας σύγχρονος σκληρός δίσκος έχει ύψος αιώρησης 0,5 μικρο ίντσες και ακόμη και τα ανθρώπινα μαλλιά έχουν πάχος πάνω από 2.000 μικρο ίντσες, γι' αυτό είναι τόσο σημαντικό να κρατάτε τη βρωμιά μακριά από τον σκληρό δίσκο. Είναι πραγματικά εκπληκτικό πόσο κοντά στην επιφάνεια των δίσκων πετούν τα κεφάλια χωρίς να αγγίζουν. Σωματίδια σκόνης, δακτυλικό αποτύπωμα ακόμα και ένα σωματίδιο καπνού είναι μεγάλο πρόβλημα για την κεφαλή ενός σκληρού δίσκου.
Δομή εγγραφής ανάγνωσης μονάδας σκληρού δίσκου
Όταν η πυκνότητα περιοχής μιας μονάδας δίσκου αυξάνεται για να βελτιωθεί η χωρητικότητα και η απόδοση, τα μαγνητικά πεδία γίνονται μικρότερα και ασθενέστερα. Για να αντισταθμιστεί, είτε οι κεφαλές πρέπει να γίνουν πιο ευαίσθητες είτε το ύψος αιώρησης πρέπει να μειωθεί.
Κάθε φορά που μειώνεται το ύψος επίπλευσης, οι μηχανικές πλευρές του δίσκου πρέπει να ρυθμίζονται για να βεβαιωθείτε ότι οι πλάκες είναι πιο επίπεδες, η ευθυγράμμιση του συγκροτήματος της πλάκας και οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής είναι τέλεια και ότι δεν υπάρχει σκόνη ή βρωμιά στην επιφάνεια των πλακών. Οι κραδασμοί και οι κραδασμοί γίνονται επίσης περισσότερο ανησυχητικά και πρέπει να αντισταθμιστούν.
Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο οι κατασκευαστές στρέφονται σε μικρότερες πιατέλες, καθώς και στη χρήση γυάλινων υποστρωμάτων πιατέλας. Προτιμώνται νεότερες κεφαλές όπως το GMR επειδή επιτρέπουν υψηλότερο ύψος πτήσης από τις παλαιότερες, λιγότερο ευαίσθητες κεφαλές, ενώ όλα τα άλλα είναι ίσα.
Συντριβή κεφαλιού
Εφόσον οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής ενός σκληρού δίσκου αιωρούνται σε ένα μικροσκοπικό στρώμα αέρα πάνω από τις ίδιες τις πλάκες του δίσκου, είναι πιθανό οι κεφαλές να έρθουν σε επαφή με τα μέσα στον σκληρό δίσκο υπό ορισμένες συνθήκες. Κανονικά, οι κεφαλές έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια μόνο όταν η μονάδα είτε ξεκινά είτε σταματά.
Ένας σύγχρονος σκληρός δίσκος γυρίζει 100 φορές το δευτερόλεπτο. Εάν οι κεφαλές έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου ενώ είναι σε ταχύτητα λειτουργίας, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι απώλεια δεδομένων, ζημιά στις κεφαλές, ζημιά στην επιφάνεια του δίσκου ή και τα τρία. Αυτό συνήθως ονομάζεται συντριβή κεφαλιού, δύο από τις πιο τρομακτικές λέξεις για κάθε χρήστη υπολογιστή. Οι πιο συνηθισμένες αιτίες σύγκρουσης κεφαλής είναι η μόλυνση στο λεπτό κενό μεταξύ της κεφαλής και του δίσκου και η κρούση που ασκείται στον σκληρό δίσκο ενώ βρίσκεται σε λειτουργία.
Χώρος στάθμευσης
Όταν οι πιατέλες δεν περιστρέφονται, οι κεφαλές ακουμπούν στην επιφάνεια του δίσκου. Όταν οι πιατέλες περιστρέφονται προς τα πάνω, οι κεφαλές τρίβονται κατά μήκος της επιφάνειας των πιατέλων έως ότου επιτευχθεί επαρκής ταχύτητα ώστε να σηκωθούν και να επιπλέουν στο μαξιλάρι αέρα τους. Όταν η μονάδα περιστρέφεται προς τα κάτω, η διαδικασία επαναλαμβάνεται αντίστροφα. Και στις δύο περιπτώσεις, για ένα χρονικό διάστημα οι κεφαλές έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου ενώ βρίσκονται σε κίνηση.
Αν και οι πλάκες και οι κεφαλές έχουν σχεδιαστεί έχοντας κατά νου ότι αυτή η επαφή θα συμβεί, εξακολουθεί να είναι λογικό να αποφευχθεί αυτό σε μια περιοχή του δίσκου όπου υπάρχουν δεδομένα.
Για το λόγο αυτό, οι περισσότεροι δίσκοι διαθέτουν ένα ειδικό κομμάτι που έχει οριστεί για να τοποθετηθούν οι κεφαλές για απογειώσεις και προσγειώσεις. Αυτή η περιοχή ονομάζεται ζώνη προσγείωσης και δεν τοποθετούνται δεδομένα εκεί. Η διαδικασία μετακίνησης των κεφαλών σε αυτή την καθορισμένη περιοχή ονομάζεται head parking.
Σχεδόν όλα τα νέα λειτουργικά συστήματα διαθέτουν ενσωματωμένη δυνατότητα για αυτόματη στάθμευση της κεφαλής όταν είναι απαραίτητο. Οι περισσότεροι σκληροί δίσκοι που χρησιμοποιούσαν βηματικούς κινητήρες δεν στάθμευαν αυτόματα τις κεφαλές της μονάδας, επομένως ως προφύλαξη ασφαλείας γράφτηκαν πολλά μικρά βοηθητικά προγράμματα που θα εκτελούσε ο χρήστης πριν κλείσει τον υπολογιστή εκείνης της εποχής. Το βοηθητικό πρόγραμμα θα έδινε οδηγίες στο δίσκο να μετακινήσει τις κεφαλές στη ζώνη προσγείωσης και, στη συνέχεια, ο υπολογιστής θα μπορούσε να απενεργοποιηθεί με ασφάλεια.
Μια παράμετρος στη ρύθμιση του BIOS για τον σκληρό δίσκο λέει στο σύστημα ποιο κομμάτι ήταν η ζώνη προσγείωσης για το συγκεκριμένο μοντέλο σκληρού δίσκου. Συνήθως, ήταν το επόμενο διαδοχικό κομμάτι πάνω από το μεγαλύτερο αριθμό που χρησιμοποιήθηκε πραγματικά για δεδομένα. Οι σύγχρονες μονάδες σκληρού δίσκου που ενεργοποιούνται με πηνίο φωνής είναι όλες αυτόματη στάθμευση. Δεν είναι απαραίτητο τώρα να σταθμεύσετε χειροκίνητα τις κεφαλές των σύγχρονων σκληρών δίσκων.
Κεφαλή ολισθητήρες, βραχίονες και ενεργοποιητής
Όταν γίνεται πρόσβαση στις πλάκες του σκληρού δίσκου για λειτουργίες ανάγνωσης και εγγραφής χρησιμοποιώντας τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής που είναι τοποθετημένες στην επάνω και στην κάτω επιφάνεια κάθε δίσκου, είναι προφανές ότι οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής δεν επιπλέουν απλώς στο κενό. Πρέπει να κρατούνται σε μια ακριβή θέση σε σχέση με τις επιφάνειες που διαβάζουν και επίσης, πρέπει να μετακινούνται από τροχιά σε τροχιά για να επιτρέπεται η πρόσβαση σε ολόκληρη την επιφάνεια του δίσκου.
Οι κεφαλές τοποθετούνται σε μια κατασκευή που διευκολύνει αυτή τη διαδικασία, η οποία συχνά ονομάζεται συγκρότημα κεφαλής ή συγκρότημα ενεργοποιητή ή συγκρότημα ενεργοποιητή κεφαλής. Αποτελείται από πολλά διαφορετικά μέρη. Οι ίδιες οι κεφαλές είναι τοποθετημένες σε ρυθμιστές κεφαλής. Οι ολισθητήρες αιωρούνται πάνω από την επιφάνεια του δίσκου στα άκρα των βραχιόνων της κεφαλής. Οι βραχίονες κεφαλής είναι όλοι μηχανικά συγχωνευμένοι σε μια ενιαία δομή που μετακινείται γύρω από την επιφάνεια του δίσκου από τον ενεργοποιητή.
Ρυθμιστικά κεφαλής
Κάθε κεφαλή σκληρού δίσκου είναι τοποθετημένη σε μια ειδική συσκευή που ονομάζεται head slider ή απλώς slider για συντομία. Η λειτουργία του ολισθητήρα είναι να υποστηρίζει φυσικά το κεφάλι και να το κρατά στη σωστή θέση σε σχέση με την πιατέλα καθώς η κεφαλή επιπλέει πάνω από την επιφάνειά της. Οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής σκληρού δίσκου είναι πολύ μικρές για να χρησιμοποιηθούν χωρίς να τις συνδέσετε σε μεγαλύτερη μονάδα.
Οι ολισθητήρες έχουν ένα ειδικό σχήμα που τους επιτρέπει να περνούν με ακρίβεια πάνω από την πιατέλα. Καθώς οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής σκληρού δίσκου έχουν συρρικνωθεί σε μέγεθος, το ίδιο συμβαίνει και με τα ρυθμιστικά που τις φέρουν. Το κύριο πλεονέκτημα της χρήσης μικρών ολισθητών είναι ότι μειώνει το βάρος που πρέπει να τεντωθεί γύρω από την επιφάνεια των πιάτων, βελτιώνοντας τόσο την ταχύτητα τοποθέτησης όσο και την ακρίβεια. Τα μικρότερα ρυθμιστικά έχουν επίσης μικρότερη επιφάνεια για να έλθουν σε επαφή με την επιφάνεια του δίσκου. Κάθε ολισθητήρας είναι τοποθετημένος σε έναν βραχίονα κεφαλής για να του επιτρέπει να μετακινείται πάνω από την επιφάνεια της πιατέλας με την οποία είναι ζευγοποιημένο.
Μπράτσα κεφαλής
Οι βραχίονες της κεφαλής είναι λεπτά κομμάτια μετάλλου, συνήθως τριγωνικού σχήματος, πάνω στα οποία είναι τοποθετημένα τα ρυθμιστικά κεφαλής που φέρουν τις κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής. Υπάρχει ένας βραχίονας ανά κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής και όλοι είναι παραταγμένοι και τοποθετημένοι στον ενεργοποιητή κεφαλής για να σχηματίσουν μια ενιαία μονάδα.
Αυτό σημαίνει ότι όταν ο ενεργοποιητής κινείται, όλες οι κεφαλές κινούνται μαζί με συγχρονισμένο τρόπο. Οι ίδιοι οι βραχίονες είναι κατασκευασμένοι από ένα ελαφρύ, λεπτό υλικό, που τους επιτρέπει να μετακινούνται γρήγορα από το εσωτερικό προς το εξωτερικό μέρος της μονάδας. Τα νεότερα σχέδια έχουν αντικαταστήσει τους συμπαγείς βραχίονες με δομικά σχήματα προκειμένου να μειωθεί το βάρος και να βελτιωθεί η απόδοση.
Οι νεότεροι δίσκοι επιτυγχάνουν ταχύτερους χρόνους αναζήτησης εν μέρει χρησιμοποιώντας ταχύτερους και εξυπνότερους ενεργοποιητές και ελαφρύτερους, πιο άκαμπτους βραχίονες κεφαλής, επιτρέποντας τη μείωση του χρόνου εναλλαγής μεταξύ των κομματιών. Μια πρόσφατη τάση στη βιομηχανία σκληρών δίσκων ήταν η μείωση του αριθμού πλατό σε διάφορες οικογένειες δίσκων. Ακόμη και μερικές ναυαρχίδες σε διάφορες οικογένειες έχουν τώρα μόνο τρεις ή και δύο πιατέλες, όπου τέσσερις ή πέντε ήταν συνηθισμένοι πριν από ένα χρόνο περίπου.
Ένας λόγος για αυτήν την τάση είναι ότι η ύπαρξη μεγάλου αριθμού βραχιόνων κεφαλής καθιστά δύσκολη τη μετάδοση κίνησης με αρκετά υψηλή ακρίβεια ώστε να επιτρέπεται η πολύ γρήγορη τοποθέτηση σε τυχαίες αναζητήσεις. Αυτό οφείλεται στο αυξημένο βάρος στο συγκρότημα ενεργοποιητή από τους επιπλέον βραχίονες, καθώς και στα προβλήματα ευθυγράμμισης όλων των κεφαλών.
Ενεργοποιητής κεφαλής
Ο ενεργοποιητής είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος του σκληρού δίσκου, επειδή η αλλαγή από κομμάτι σε κομμάτι είναι η μόνη λειτουργία στον σκληρό δίσκο που απαιτεί ενεργή κίνηση. Η αλλαγή κεφαλών είναι μια ηλεκτρονική λειτουργία και η αλλαγή τομέων περιλαμβάνει την αναμονή για τον σωστό αριθμό τομέα για να περιστραφεί και να μπει κάτω από το κεφάλι. Η αλλαγή των ιχνών σημαίνει ότι τα κεφάλια πρέπει να μετακινηθούν, και επομένως είναι υψίστης σημασίας να βεβαιωθείτε ότι αυτή η κίνηση μπορεί να γίνει γρήγορα και με ακρίβεια.
Ο ενεργοποιητής είναι η συσκευή που χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση των βραχιόνων κεφαλής σε διαφορετικές ράγες στην επιφάνεια της πλάκας σε διαφορετικούς κυλίνδρους, αφού όλοι οι βραχίονες κεφαλής μετακινούνται ως σύγχρονη μονάδα, οπότε κάθε βραχίονας μετακινείται στον ίδιο αριθμό κομματιού της αντίστοιχης επιφάνειας του. Οι ενεργοποιητές κεφαλής διατίθενται σε δύο γενικές ποικιλίες:
- Stepper Motors
- Πηνία φωνής
Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο σχεδίων είναι ότι ο βηματικός κινητήρας είναι ένα απόλυτο σύστημα εντοπισμού θέσης, ενώ το πηνίο φωνής είναι ένα σχετικό σύστημα εντοπισμού θέσης.
Όλοι οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν ενεργοποιητές πηνίου φωνής. Ο ενεργοποιητής πηνίου φωνής δεν είναι μόνο πολύ πιο προσαρμόσιμος και μη ευαίσθητος σε θερμικά ζητήματα. Είναι πολύ πιο γρήγορο και αξιόπιστο από ένα stepper κινητήρα. Η τοποθέτηση του ενεργοποιητή είναι δυναμική και βασίζεται σε ανατροφοδότηση από την εξέταση της πραγματικής θέσης των ιχνών. Αυτό το σύστημα ανάδρασης κλειστού βρόχου ονομάζεται επίσης μερικές φορές σερβοκινητήρας ή σύστημα εντοπισμού θέσης σερβομηχανισμού και χρησιμοποιείται συνήθως σε χιλιάδες διαφορετικές εφαρμογές όπου η ακριβής τοποθέτηση είναι σημαντική.
Κινητήρας ατράκτου
Ο κινητήρας του άξονα ή ο άξονας του άξονα είναι υπεύθυνος για την περιστροφή των πλακών του σκληρού δίσκου, επιτρέποντας τη λειτουργία του σκληρού δίσκου. Ένας κινητήρας ατράκτου πρέπει να παρέχει σταθερή, αξιόπιστη και συνεπή ισχύ περιστροφής για χιλιάδες ώρες συχνά συνεχούς χρήσης, για να επιτρέψει στον σκληρό δίσκο να λειτουργεί σωστά επειδή πολλές αστοχίες μονάδας είναι στην πραγματικότητα αστοχίες του κινητήρα του άξονα, όχι των συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων.
Ο κινητήρας ατράκτου ενός σκληρού δίσκου πρέπει να έχει την ακόλουθη ποιότητα για να ζει πολύ και να διατηρεί τα δεδομένα σας ασφαλή για μεγάλο χρονικό διάστημα:
- Πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας, ώστε να μπορεί να λειτουργεί για χιλιάδες ώρες και να ανέχεται χιλιάδες κύκλους εκκίνησης και διακοπής, χωρίς να αποτύχει.
- Πρέπει να λειτουργεί ομαλά και με ελάχιστους κραδασμούς, λόγω των στενών ανοχών των πλακών και των κεφαλών μέσα στο δίσκο.
- Δεν πρέπει να δημιουργεί υπερβολικές ποσότητες θερμότητας ή θορύβου.
- Δεν πρέπει να αντλεί υπερβολική ισχύ.
- Πρέπει να έχει διαχείριση της ταχύτητάς του ώστε να στρίβει με την κατάλληλη ταχύτητα.
Για να ανταποκριθούν σε αυτές τις απαιτήσεις, όλοι οι σκληροί δίσκοι των Η/Υ χρησιμοποιούν κινητήρες ατράκτου DC ελεγχόμενους από σερβομηχανισμό. Οι κινητήρες ατράκτου σκληρού δίσκου έχουν διαμορφωθεί για άμεση σύνδεση. Δεν υπάρχουν ιμάντες ή γρανάζια που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεσή τους στον άξονα της πλάκας σκληρού δίσκου. Ο άξονας στον οποίο τοποθετούνται οι πλάκες είναι προσαρτημένος απευθείας στον άξονα του κινητήρα.
Οι πιατέλες είναι επεξεργασμένες με μια τρύπα του ακριβούς μεγέθους της ατράκτου και τοποθετούνται πάνω στην άτρακτο με διαχωριστικούς δακτυλίους μεταξύ τους για να διατηρηθεί η σωστή απόσταση και να παρέχεται χώρος για τους βραχίονες της κεφαλής. Η ποσότητα εργασίας που πρέπει να κάνει ο κινητήρας του άξονα εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:
Το μέγεθος και ο αριθμός των πιατέλων: Μεγαλύτερες πιατέλες και περισσότερες πιατέλες σε μια μονάδα δίσκου σημαίνουν μεγαλύτερη μάζα για να περιστρέφεται ο κινητήρας, επομένως απαιτούνται πιο ισχυροί κινητήρες. Το ίδιο ισχύει και για τις ταχύτερες ταχύτητες.
o Διαχείριση ενέργειας: Σήμερα, οι χρήστες θέλουν ολοένα και περισσότερο σκληρούς δίσκους που θα περιστρέφονται από τη θέση σταματημένης στην ταχύτητα λειτουργίας γρήγορα, κάτι που απαιτεί επίσης ταχύτερους ή ισχυρότερους κινητήρες.
Καθώς στους νεότερους σκληρούς δίσκους η ταχύτητα του άξονα υποτίθεται ότι είναι ένα σημαντικό ζήτημα, έχει γίνει επίσης σημαντικό σημείο στους σκληρούς δίσκους για τον έλεγχο της ποσότητας του θορύβου, της θερμότητας και των κραδασμών που δημιουργούνται από τους σκληρούς δίσκους λόγω της υψηλής ταχύτητας του άξονα.
Ορισμένοι νεότεροι δίσκοι, ειδικά τα μοντέλα 7200 και 10.000 RPM μπορούν να κάνουν πολύ θόρυβο όταν λειτουργούν. Εάν είναι δυνατόν, είναι καλή ιδέα να ελέγξετε έναν σκληρό δίσκο σε λειτουργία πριν τον αγοράσετε, για να αξιολογήσετε το επίπεδο θορύβου του και να δείτε αν σας ενοχλεί. αυτό ποικίλλει πολύ από άτομο σε άτομο. Ο παραγόμενος θόρυβος ποικίλλει επίσης σε κάποιο βαθμό ανάλογα με την ατομική μονάδα δίσκου ακόμα και στην ίδια οικογένεια. Η θερμότητα που δημιουργείται από τον κινητήρα του άξονα μπορεί τελικά να προκαλέσει ζημιά στον σκληρό δίσκο, γι' αυτό οι νεότερες μονάδες δίσκου Οι νεότεροι σκληροί δίσκοι δίνουν μεγαλύτερη προσοχή στην ψύξη τους.
Σύνδεσμοι και βραχυκυκλωτήρες
Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί σύνδεσμοι και βραχυκυκλωτήρες σε έναν σκληρό δίσκο που χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση του σκληρού δίσκου και τη σύνδεσή του με το υπόλοιπο σύστημα. Ο αριθμός και οι τύποι υποδοχών στον σκληρό δίσκο εξαρτώνται από τη διεπαφή δεδομένων που χρησιμοποιεί για τη σύνδεση με το σύστημα, τον κατασκευαστή της μονάδας δίσκου και τυχόν ειδικές δυνατότητες που μπορεί να διαθέτει η μονάδα.
Οι οδηγίες για τη ρύθμιση των κοινών βραχυκυκλωτικών είναι συνήθως τυπωμένες ακριβώς πάνω στη μονάδα δίσκου. Οι μονάδες σκληρού δίσκου χρησιμοποιούν ένα τυπικό βύσμα αρσενικού βύσματος 4 ακίδων που λαμβάνει μία από τις υποδοχές τροφοδοσίας που προέρχονται από το τροφοδοτικό. Αυτός ο πλαστικός σύνδεσμος 4 καλωδίων παρέχει τάση +5 και +12 στον σκληρό δίσκο.
Υπάρχουν δύο τύποι μορφών διεπαφών που συνήθως οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν έναν από αυτούς:
- IDE/ATA: Διαθέτει ορθογώνιο σύνδεσμο 40 ακίδων.
- SCSI: Ένας σύνδεσμος σε σχήμα D 50 ακίδων, 68 ακίδων ή 80 ακίδων. Και οι τρεις αυτοί αριθμοί ακίδων αντιπροσωπεύουν έναν διαφορετικό τύπο δίσκου SCSI όπως:
- Ένας σύνδεσμος 50 ακίδων σημαίνει ότι η συσκευή είναι στενή SCSI.
- 68 ακίδες σημαίνει ευρύ SCSI.
- Οι 80 ακίδες σημαίνουν ευρεία SCSI χρησιμοποιώντας προσάρτημα μονής σύνδεσης (SCA).
Σύνδεσμοι και βραχυκυκλωτήρες
Οι υποδοχές στις μονάδες σκληρού δίσκου έχουν γενικά τη μορφή ενός ορθογώνιου πλέγματος ακίδων 2xN (όπου το N είναι 20, 25, 34 ή 40 ανάλογα με τη διεπαφή) . Οι περισσότερες από τις τρέχουσες υποδοχές διασύνδεσης SCSI είναι πληκτρολογημένες για την αποφυγή εσφαλμένης εισαγωγής επειδή έχουν σχήμα D, αυτό δεν ισχύει πάντα για άλλες διεπαφές.
Για αυτόν τον λόγο, είναι σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι το καλώδιο είναι σωστά προσανατολισμένο πριν το συνδέσετε. Το καλώδιο έχει μια κόκκινη λωρίδα για να υποδεικνύει το καλώδιο 1 και ο σκληρός δίσκος χρησιμοποιεί δείκτες της μιας ή της άλλης μορφής για να υποδείξει τον αντίστοιχο πείρο 1.
Οι σκληροί δίσκοι IDE/ATA είναι αρκετά τυπικοί όσον αφορά τα jumper. Υπάρχουν συνήθως μόνο λίγες ρυθμίσεις βραχυκυκλωτήρα και δεν διαφέρουν πολύ από μονάδα σε μονάδα δίσκου. Ακολουθούν οι ρυθμίσεις του βραχυκυκλωτήρα που θα βρείτε συνήθως σε έναν σκληρό δίσκο:
Επιλογή μονάδας δίσκου: Ενδέχεται να υπάρχουν δύο μονάδες, η κύρια και η υποτελής στο ίδιο κανάλι IDE. Συνήθως χρησιμοποιείται ένας βραχυκυκλωτήρας για να πει σε κάθε μονάδα δίσκου εάν πρέπει να λειτουργεί ως κύριος ή εξαρτώμενος στο κανάλι IDE.
Για μια μεμονωμένη μονάδα δίσκου σε ένα κανάλι, οι περισσότεροι κατασκευαστές καθοδηγούν τη μετατροπή της μονάδας ως κύρια, ενώ ορισμένοι κατασκευαστές, ιδίως η Western Digital, έχουν ξεχωριστή ρύθμιση για μία μονάδα δίσκου σε αντίθεση με την κύρια σε ένα κανάλι με υποτελή. Οι όροι κύριος και σκλάβος είναι παραπλανητικός, καθώς οι μονάδες δίσκου δεν έχουν πραγματικά καμία λειτουργική σχέση.
Slave Present: Ορισμένες μονάδες δίσκου έχουν ένα πρόσθετο βραχυκυκλωτήρα που χρησιμοποιείται για να πει σε μια μονάδα δίσκου που έχει διαμορφωθεί ως κύρια ότι υπάρχει επίσης μια μονάδα slave στο κανάλι ATA. Αυτό απαιτείται μόνο για ορισμένες παλαιότερες μονάδες δίσκου που δεν υποστηρίζουν τυπική σηματοδότηση καναλιού κύριας/υποτελούς IDE.
Επιλογή καλωδίου: Ορισμένες διαμορφώσεις χρησιμοποιούν ένα ειδικό καλώδιο για να προσδιορίσουν ποια μονάδα είναι κύρια και ποια υποτελής, και όταν χρησιμοποιείται αυτό το σύστημα, συνήθως ενεργοποιείται ένας βραχυκυκλωτήρας επιλογής καλωδίου.
Jumper περιορισμού μεγέθους: Ορισμένες μεγαλύτερες μονάδες σκληρού δίσκου δεν λειτουργούν σωστά σε παλαιότερους υπολογιστές που δεν διαθέτουν πρόγραμμα BIOS ή δεν τους αναγνωρίζουν υποστήριξη μεγάλου σκληρού δίσκου. Για να το ξεπεράσετε αυτό, ορισμένες μονάδες δίσκου διαθέτουν ειδικούς βραχυκυκλωτήρες που όταν ρυθμιστούν, θα τους κάνουν να εμφανίζονται σε μέγεθος μικρότερο από ό,τι πραγματικά είναι στο BIOS για συμβατότητα.
Για παράδειγμα, ορισμένοι σκληροί δίσκοι 2,5 GB έχουν ένα βραχυκυκλωτήρα που θα τους κάνει να εμφανίζονται ως σκληρός δίσκος 2,1 GB σε ένα σύστημα που δεν θα υποστηρίζει τίποτα μεγαλύτερο από 2,1 GB. Αυτά ονομάζονται επίσης μερικές φορές βραχυκυκλωτήρες περιορισμού χωρητικότητας και διαφέρουν από κατασκευαστή σε κατασκευαστή.
Παράδειγμα ρύθμισης jumper ενός μοντέλου σκληρού δίσκου Seagate Technology
Οι σκληροί δίσκοι SCSI έχουν πιο εξελιγμένους ελεγκτές από εκείνους των σκληρών δίσκων IDE/ATA, επομένως το SCSI έχει συνήθως πολύ περισσότερους βραχυκυκλωτήρες που μπορούν να ρυθμιστούν για τον έλεγχο της λειτουργίας τους. Τείνουν επίσης να διαφέρουν πολύ περισσότερο από κατασκευαστή σε κατασκευαστή και από μοντέλο σε μοντέλο ως προς τον αριθμό και τους τύπους βραχυκυκλωτικών που διαθέτουν.
Συνήθως τα ακόλουθα είναι τα πιο κοινά και σημαντικά jumpers SCSI drives:
SCSI Device ID: Κάθε συσκευή σε έναν δίαυλο SCSI πρέπει να προσδιορίζεται μοναδικά για σκοπούς διευθυνσιοδότησης. Οι μονάδες Nnarrows SCSI θα έχουν ένα σύνολο τριών βραχυκυκλωτών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αντιστοιχίσετε στον δίσκο έναν αριθμό αναγνωριστικού από το 0 έως το 7. Οι πλατιές μονάδες SCSI θα έχουν τέσσερις βραχυκυκλωτήρες για να ενεργοποιούν τους αριθμούς ID από το 0 έως το 15. Ορισμένα συστήματα δεν χρησιμοποιούν βραχυκυκλωτήρες για τη διαμόρφωση των αναγνωριστικών συσκευών SCSI.
Το SCSI οδηγεί τα jumpers
Ενεργοποίηση τερματισμού: Οι συσκευές στα άκρα του διαύλου SCSI πρέπει να τερματίζουν το δίαυλο για να λειτουργεί σωστά. Εάν ο σκληρός δίσκος βρίσκεται στο τέλος του διαύλου, η ρύθμιση αυτού του βραχυκυκλωτήρα θα τον κάνει να τερματίσει το δίαυλο για σωστή λειτουργία. Δεν υποστηρίζουν όλες οι μονάδες τον τερματισμό.
Απενεργοποίηση αυτόματης εκκίνησης: Εάν υπάρχει, αυτός ο βραχυκυκλωτήρας θα πει στη μονάδα να μην περιστρέφεται αυτόματα όταν χρησιμοποιείται η τροφοδοσία, αλλά αντ' αυτού να περιμένει για μια εντολή εκκίνησης μέσω του διαύλου SCSI. Αυτό γίνεται συνήθως για να αποφευχθεί το υπερβολικό φορτίο εκκίνησης στο τροφοδοτικό. Μερικοί κατασκευαστές αντιστρέφουν την αίσθηση αυτού του βραχυκυκλωτήρα. απενεργοποιούν την εκκίνηση από προεπιλογή και παρέχουν ένα βραχυκυκλωτήρα Ενεργοποίηση αυτόματης εκκίνησης.
Καθυστέρηση αυτόματης εκκίνησης: Αυτός ο βραχυκυκλωτήρας λέει στη μονάδα να ξεκινήσει αυτόματα, αλλά περιμένετε έναν προκαθορισμένο αριθμό δευτερολέπτων από τη στιγμή που θα τροφοδοτηθεί το ρεύμα. Χρησιμοποιείται επίσης για την αντιστάθμιση του φορτίου εκκίνησης του κινητήρα σε συστήματα με πολλούς δίσκους.
Stagger Spin: Όταν ένα σύστημα με πολλούς σκληρούς δίσκους έχει ορίσει αυτήν την επιλογή για κάθε μονάδα, οι μονάδες κλιμακώνουν τον χρόνο εκκίνησης πολλαπλασιάζοντας μια σταθερά καθορισμένη από το χρήστη επί το αναγνωριστικό της συσκευής SCSI. Αυτό διασφαλίζει ότι δεν θα εκκινηθούν ταυτόχρονα δύο μονάδες στο ίδιο κανάλι SCSI.
Στενή ή ευρεία: Ορισμένες μονάδες δίσκου διαθέτουν βραχυκυκλωτήρα για να ελέγξετε εάν θα λειτουργούν σε στενή ή ευρεία λειτουργία.
Force SE: Επιτρέπει στους Ultra2, Wide Ultra2, Ultra160, Ultra160+ ή άλλους δίσκους LVD SCSI να αναγκάζονται να χρησιμοποιούν λειτουργία μονού άκρου (SE) αντί για LVD (διαφορικό χαμηλής τάσης).
Απενεργοποίηση ισοτιμίας: Απενεργοποιεί τον έλεγχο ισοτιμίας στο δίαυλο SCSI, για συμβατότητα με προσαρμογείς κεντρικού υπολογιστή που δεν υποστηρίζουν τις δυνατότητες.
Αυτό δεν είναι όλο. Πολλές μονάδες SCSI διαθέτουν ορισμένες πρόσθετες ειδικές δυνατότητες που ενεργοποιούνται μέσω περισσότερων βραχυκυκλωτικών. Ορισμένες μονάδες δίσκου έχουν αντικαταστήσει ορισμένους από τους βραχυκυκλωτήρες τους με εντολές λογισμικού που αποστέλλονται μέσω της διεπαφής SCSI.
Πίνακας Λογικής
Οι νεότερες μονάδες σκληρού δίσκου έχουν εισαχθεί με πολλές δυνατότητες και μεγαλύτερη ταχύτητα και η ανάπτυξη βρίσκεται ακόμη σε εξέλιξη. Για τον έλεγχο όλων αυτών των λειτουργιών και την παροχή των δυνατοτήτων υψηλής απόδοσης του δίσκου με προηγμένο τρόπο με τον οποίο αναμένεται να είναι, όλοι οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι κατασκευάζονται με μια έξυπνη πλακέτα κυκλώματος ενσωματωμένη στη μονάδα σκληρού δίσκου. Αυτή η πλακέτα κυκλώματος ονομάζεται Λογική πλακέτα σκληρού δίσκου. Ένας λογικός πίνακας χρησιμοποιεί τα ακόλουθα σημαντικά στοιχεία του για να παρέχει μια ποικιλία λειτουργιών και χαρακτηριστικών σε έναν σκληρό δίσκο:
- Κύκλωμα Ελέγχου
- Κυκλώματα αίσθησης, ενίσχυσης και μετατροπής
- Υλικό διεπαφής
- Υλικολογισμικό
- Έλεγχος πολλαπλών εντολών και αναδιάταξη
Και οι δύο Οι δύο πιο κοινές διεπαφές που είναι δημοφιλείς σήμερα για σκληρούς δίσκους Η/Υ IDE (Integrated Drive Electronics) και SCSI (Small Computer Systems Interface) χρησιμοποιούν ενσωματωμένους ελεγκτές . Το πιο σωστό όνομα για τη διεπαφή IDE είναι AT Attachment ή ATA (Advanced Technology Attachment). Οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι έχουν μια πολύ εξελιγμένη πλακέτα λογικής που περιέχει περισσότερη μνήμη και ταχύτερους εσωτερικούς επεξεργαστές από έναν ολόκληρο υπολογιστή ακόμη και στα μέσα της δεκαετίας του 1980.
Ο λογικός πίνακας εκτελεί αρκετές σημαντικές λειτουργίες από πριν. Επομένως, τα λογικά κυκλώματα πρέπει να είναι πιο ισχυρά, για να χειρίζονται αλλαγές όπως μετάφραση γεωμετρίας, προηγμένα χαρακτηριστικά αξιοπιστίας, πιο περίπλοκες τεχνολογίες κεφαλής, ταχύτερες διεπαφές και υψηλότερο εύρος ζώνης ροή δεδομένων από τον ίδιο τον δίσκο.
Η εσωτερική πλακέτα λογικής ενός σκληρού δίσκου περιέχει έναν μικροεπεξεργαστή και εσωτερική μνήμη, καθώς και άλλες δομές και κυκλώματα που ελέγχουν τι συμβαίνει μέσα στη μονάδα. Μερικές από τις πιο σημαντικές λειτουργίες του κυκλώματος ελέγχου της μονάδας είναι οι εξής:
- Έλεγχος του κινητήρα του άξονα, συμπεριλαμβανομένης της διασφάλισης ότι ο άξονας λειτουργεί με τη σωστή ταχύτητα.
- Έλεγχος της κίνησης του ενεργοποιητή σε διάφορες διαδρομές.
- Διαχείριση όλων των λειτουργιών ανάγνωσης και εγγραφής.
- Εφαρμογή χαρακτηριστικών διαχείρισης ενέργειας.
- Χειρισμός μετάφρασης γεωμετρίας.
- Διαχείριση της εσωτερικής κρυφής μνήμης και των δυνατοτήτων βελτιστοποίησης, όπως η προ-ανάκτηση.
- Συντονισμός και ενσωμάτωση των άλλων λειτουργιών που αναφέρονται σε αυτήν την ενότητα, όπως η ροή πληροφοριών μέσω της διεπαφής του σκληρού δίσκου, η βελτιστοποίηση πολλαπλών αιτημάτων, η μετατροπή δεδομένων από και προς τη μορφή που το απαιτούν οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής κ.λπ.
- Εφαρμογή όλων των προηγμένων χαρακτηριστικών απόδοσης και αξιοπιστίας.
Οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι διαθέτουν εσωτερικούς μικροεπεξεργαστές και οι περισσότεροι από αυτούς διαθέτουν και εσωτερικό λογισμικό που τους τρέχει. Αυτές οι ρουτίνες εκτελούν τη λογική ελέγχου και κάνουν τη μονάδα να λειτουργεί. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι πραγματικά λογισμικό με τη συμβατική έννοια, επειδή αυτές οι οδηγίες είναι ενσωματωμένες στη μνήμη μόνο για ανάγνωση. Αυτός ο κώδικας είναι ανάλογος με το BIOS του συστήματος, ρουτίνες ελέγχου χαμηλού επιπέδου, βασισμένες σε υλικό, ενσωματωμένο στη ROM. Συνήθως ονομάζεται υλικολογισμικό.
Αυτός είναι ο λόγος που μερικές φορές το Firmware ονομάζεται ο μεσαίος σύνδεσμος υλικού και λογισμικού. Σε πολλές μονάδες, το υλικολογισμικό μπορεί να ενημερωθεί υπό τον έλεγχο λογισμικού.
Cache και κύκλωμα προσωρινής μνήμης
Η λειτουργία της ενσωματωμένης κρυφής μνήμης (που συχνά ονομάζεται επίσης buffer) ενός σκληρού δίσκου είναι να λειτουργεί ως buffer μεταξύ μιας σχετικά γρήγορης συσκευής και μιας σχετικά αργής συσκευής. Για σκληρούς δίσκους, η κρυφή μνήμη χρησιμοποιείται για τη διατήρηση των αποτελεσμάτων των πρόσφατων αναγνώσεων από το δίσκο, καθώς και για την εκ των προτέρων ανάκτηση πληροφοριών που είναι πιθανό να ζητηθούν στο εγγύς μέλλον, για παράδειγμα, τον τομέα ή τους τομείς αμέσως μετά από αυτόν που μόλις ζητήθηκε.
Επομένως, ο σκοπός αυτής της κρυφής μνήμης δεν είναι ανόμοιος με άλλες κρυφές μνήμες που χρησιμοποιούνται στον υπολογιστή, παρόλο που συνήθως δεν θεωρείται μέρος της κανονικής ιεραρχίας της κρυφής μνήμης υπολογιστή. Θα πρέπει πάντα να έχετε κατά νου ότι όταν κάποιος μιλά γενικά για μια κρυφή μνήμη δίσκου, συνήθως δεν αναφέρεται σε αυτήν τη μικρή περιοχή μνήμης μέσα στο σκληρό δίσκο, αλλά μάλλον σε μια κρυφή μνήμη συστήματος που προορίζεται για την προσωρινή πρόσβαση στο σύστημα του δίσκου.
Η χρήση της κρυφής μνήμης βελτιώνει την απόδοση οποιουδήποτε σκληρού δίσκου, μειώνοντας τον αριθμό των φυσικών προσβάσεων στο δίσκο σε επαναλαμβανόμενες αναγνώσεις και επιτρέποντας τη ροή δεδομένων από το δίσκο χωρίς διακοπή όταν ο δίαυλος είναι απασχολημένος. Οι περισσότεροι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι διαθέτουν εσωτερική μνήμη cache μεταξύ 512 KB και 2 MB, ακόμη και ορισμένες μονάδες SCSI υψηλής απόδοσης έχουν επίσης 16 MB.
Η κρυφή μνήμη ενός σκληρού δίσκου είναι σημαντική λόγω της μεγάλης διαφοράς στις ταχύτητες του σκληρού δίσκου και της διεπαφής του σκληρού δίσκου. Η εύρεση ενός τμήματος δεδομένων στον σκληρό δίσκο περιλαμβάνει τυχαία τοποθέτηση και επιφέρει ποινή χιλιοστών του δευτερολέπτου καθώς μετακινείται ο ενεργοποιητής του σκληρού δίσκου και ο δίσκος περιστρέφεται γύρω από τον άξονα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι σκληροί δίσκοι έχουν εσωτερικά buffer.
Η βασική αρχή πίσω από τη λειτουργία μιας απλής κρυφής μνήμης είναι απλή. Η ανάγνωση δεδομένων από τον σκληρό δίσκο γίνεται γενικά σε μπλοκ διαφόρων μεγεθών και όχι μόνο σε έναν τομέα 512 byte τη φορά. Η κρυφή μνήμη χωρίζεται σε τμήματα ή κομμάτια το καθένα από τα οποία μπορεί να περιέχει ένα μπλοκ δεδομένων.
Όταν υποβάλλεται αίτημα για δεδομένα από τον σκληρό δίσκο, το κύκλωμα της κρυφής μνήμης ερωτάται πρώτα για να διαπιστωθεί εάν τα δεδομένα υπάρχουν σε κάποιο από τα τμήματα της κρυφής μνήμης. Εάν υπάρχει, παρέχεται στη λογική πλακέτα χωρίς να είναι απαραίτητη η πρόσβαση στις πλάκες του σκληρού δίσκου. Εάν τα δεδομένα δεν βρίσκονται στη μνήμη cache, διαβάζονται από τον σκληρό δίσκο, παρέχονται στον ελεγκτή και στη συνέχεια τοποθετούνται στη μνήμη cache σε περίπτωση που ζητηθεί ξανά.
Δεδομένου ότι η κρυφή μνήμη είναι περιορισμένη σε μέγεθος, υπάρχουν τόσα μόνο κομμάτια δεδομένων που μπορούν να διατηρηθούν πριν τα τμήματα πρέπει να ανακυκλωθούν. Συνήθως το παλαιότερο κομμάτι δεδομένων αντικαθίσταται με το νεότερο. Αυτό ονομάζεται κυκλική, πρώτη είσοδος, πρώτη έξοδος (FIFO) ή αποθήκευση στην κρυφή μνήμη.
Σε μια προσπάθεια να βελτιώσουν την απόδοση, οι περισσότεροι κατασκευαστές σκληρών δίσκων σήμερα έχουν εφαρμόσει βελτιώσεις στα κυκλώματα διαχείρισης της κρυφής μνήμης, ιδιαίτερα σε μονάδες SCSI υψηλής τεχνολογίας:
Προσαρμοστική τμηματοποίηση: Οι συμβατικές κρυφές μνήμες τεμαχίζονται σε έναν αριθμό τμημάτων ίσου μεγέθους. Δεδομένου ότι μπορούν να υποβληθούν αιτήματα για μπλοκ δεδομένων διαφορετικών μεγεθών, αυτό μπορεί να οδηγήσει στο να μείνει μέρος της αποθήκευσης της κρυφής μνήμης σε ορισμένα τμήματα και ως εκ τούτου να σπαταληθεί. Πολλές νεότερες μονάδες αλλάζουν δυναμικά το μέγεθος των τμημάτων με βάση τον χώρο που απαιτείται για κάθε πρόσβαση, για να διασφαλιστεί μεγαλύτερη χρήση. Μπορεί επίσης να αλλάξει τον αριθμό των τμημάτων. Αυτό είναι πιο περίπλοκο στον χειρισμό από τα τμήματα σταθερού μεγέθους και μπορεί να οδηγήσει σε σπατάλη εάν δεν γίνει σωστή διαχείριση του χώρου.
Pre-Fettch: Η λογική της προσωρινής μνήμης μιας μονάδας δίσκου, που βασίζεται στην ανάλυση των μοτίβων πρόσβασης και χρήσης της μονάδας δίσκου, επιχειρεί να φορτώσει σε μέρος των δεδομένων προσωρινής μνήμης που δεν έχει ζητηθεί ακόμη, αλλά που αναμένει ότι θα ζητηθεί σύντομα. Συνήθως, αυτό σημαίνει τη φόρτωση πρόσθετων δεδομένων πέρα από αυτά που μόλις διαβάστηκαν από το δίσκο, καθώς είναι στατιστικά πιο πιθανό να ζητηθούν στη συνέχεια. Όταν γίνει σωστά, αυτό θα βελτιώσει την απόδοση σε κάποιο βαθμό.
Έλεγχος χρήστη: Οι μονάδες προηγμένης τεχνολογίας έχουν εφαρμόσει ένα σύνολο εντολών που επιτρέπει στον χρήστη λεπτομερή έλεγχο της λειτουργίας της προσωρινής μνήμης της μονάδας δίσκου. Αυτό περιλαμβάνει το να επιτρέπεται στον χρήστη να ενεργοποιεί ή να απενεργοποιεί την προσωρινή αποθήκευση, να ορίζει το μέγεθος των τμημάτων, να ενεργοποιεί ή να απενεργοποιεί την προσαρμοστική τμηματοποίηση και την εκ των προτέρων λήψη κ.λπ.
Αν και το εσωτερικό buffer βελτιώνει προφανώς την απόδοση, ωστόσο έχει επίσης τους περιορισμούς. Βοηθά ελάχιστα εάν κάνετε πολλές τυχαίες προσβάσεις σε δεδομένα σε διαφορετικά μέρη του δίσκου, γιατί εάν ο δίσκος δεν έχει φορτώσει ένα κομμάτι δεδομένων πρόσφατα στο παρελθόν, δεν θα βρίσκεται στην κρυφή μνήμη.
Το buffer είναι επίσης ελάχιστα χρήσιμο εάν διαβάζετε μεγάλο όγκο δεδομένων από το δίσκο, επειδή κανονικά θα είναι πολύ μικρό εάν αντιγράφετε ένα αρχείο 50 MB. Για παράδειγμα, σε έναν τυπικό δίσκο με buffer 512 Bytes, ένα πολύ μικρό μέρος του αρχείου θα μπορούσε να βρίσκεται στο buffer και το υπόλοιπο πρέπει να διαβαστεί από τον ίδιο τον δίσκο.
Λόγω αυτών των περιορισμών, η προσωρινή μνήμη δεν έχει τόσο μεγάλο αντίκτυπο στη συνολική απόδοση του συστήματος όσο νομίζετε. Το πόσο βοηθά εξαρτάται από το μέγεθός του σε κάποιο βαθμό, αλλά τουλάχιστον τόσο από την ευφυΐα των κυκλωμάτων του. ακριβώς όπως η λογική του σκληρού δίσκου συνολικά. Και ακριβώς όπως η λογική συνολικά, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί σε πολλές περιπτώσεις ακριβώς πώς είναι η λογική της προσωρινής μνήμης σε μια δεδομένη μονάδα δίσκου. Ωστόσο, το μέγεθος της κρυφής μνήμης του δίσκου είναι σημαντικό για τη συνολική επίδραση στη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος.
Η αποθήκευση στην προσωρινή μνήμη αναγνώσεων από τον σκληρό δίσκο και η προσωρινή αποθήκευση εγγραφών στον σκληρό δίσκο είναι παρόμοιες κατά κάποιο τρόπο, αλλά πολύ διαφορετικές σε άλλους. Είναι το ίδιο στο γενικό τους στόχο που είναι η αποσύνδεση του γρήγορου υπολογιστή από την αργή μηχανική του σκληρού δίσκου. Η βασική διαφορά είναι ότι η εγγραφή περιλαμβάνει μια αλλαγή στον σκληρό δίσκο ενώ η ανάγνωση όχι.
Χωρίς αποθήκευση εγγραφής στην κρυφή μνήμη, κάθε εγγραφή στον σκληρό δίσκο περιλαμβάνει μια επιτυχία απόδοσης, ενώ το σύστημα περιμένει να αποκτήσει πρόσβαση ο σκληρός δίσκος στη σωστή θέση στον σκληρό δίσκο και να γράψει τα δεδομένα. Αυτό διαρκεί τουλάχιστον 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου στις περισσότερες μονάδες δίσκου, που είναι μεγάλος χρόνος στον κόσμο των υπολογιστών και πραγματικά επιβραδύνει την απόδοση καθώς το σύστημα περιμένει τον σκληρό δίσκο. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας ονομάζεται προσωρινή αποθήκευση εγγραφής.
Όταν η προσωρινή αποθήκευση εγγραφής είναι ενεργοποιημένη και το σύστημα στέλνει μια εγγραφή στον σκληρό δίσκο, το λογικό κύκλωμα καταγράφει την εγγραφή στην πολύ ταχύτερη κρυφή μνήμη του και στη συνέχεια στέλνει αμέσως μια επιβεβαίωση στο λειτουργικό σύστημα για την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Το υπόλοιπο σύστημα μπορεί στη συνέχεια να προχωρήσει στο δρόμο του χωρίς να χρειάζεται να κάθεται περιμένοντας να τοποθετηθεί ο ενεργοποιητής και να περιστραφεί ο δίσκος κ.λπ. Αυτό ονομάζεται αποθήκευση εγγραφής στην κρυφή μνήμη, επειδή τα δεδομένα αποθηκεύονται στην κρυφή μνήμη και γράφονται μόνο αργότερα στις πλάκες. Φυσικά, η λειτουργία εγγραφής βελτιώνει την απόδοση.
Δεδομένου ότι η προσωρινή μνήμη είναι ασταθής, εάν διακοπεί η τροφοδοσία, το περιεχόμενό της χάνεται. Εάν υπήρχαν εκκρεμείς εγγραφές στην κρυφή μνήμη που δεν είχαν γραφτεί ακόμα στον δίσκο, έχουν φύγει για πάντα και το υπόλοιπο σύστημα δεν έχει κανέναν τρόπο να το γνωρίζει αυτό γιατί όταν λέγεται από τον σκληρό δίσκο ως ολοκλήρωση. Επομένως, όχι μόνο χάνονται ορισμένα δεδομένα, αλλά και το σύστημα δεν γνωρίζει καν ποια δεδομένα, ούτε καν ότι συνέβη. Το τελικό αποτέλεσμα μπορεί να είναι προβλήματα συνέπειας αρχείων, καταστροφή λειτουργικού συστήματος κ.λπ. Λόγω αυτού του κινδύνου, σε ορισμένες περιπτώσεις η προσωρινή αποθήκευση εγγραφής δεν χρησιμοποιείται καθόλου.
Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για εφαρμογές όπου η υψηλή ακεραιότητα δεδομένων είναι κρίσιμη. Λόγω της βελτίωσης της απόδοσης που προσφέρει η προσωρινή αποθήκευση εγγραφής, ωστόσο, χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο παρά τον κίνδυνο και ο κίνδυνος μετριάζεται με τη χρήση πρόσθετης τεχνολογίας.
Η πιο συνηθισμένη τεχνική είναι απλώς η διασφάλιση ότι δεν σβήνει η τροφοδοσία. Για μεγαλύτερη ησυχία, οι καλύτερες μονάδες δίσκου που χρησιμοποιούν αποθήκευση εγγραφής στην κρυφή μνήμη έχουν μια δυνατότητα εγγραφής ξεπλύματος που λέει στη μονάδα δίσκου να γράψει αμέσως στο δίσκο τυχόν εκκρεμείς εγγραφές στη μνήμη cache της. Αυτή είναι μια εντολή που συνήθως αποστέλλεται πριν εξαντληθούν οι μπαταρίες του UPS, εάν ανιχνευόταν διακοπή ρεύματος από το σύστημα ή λίγο πριν τερματιστεί η λειτουργία του συστήματος για οποιονδήποτε άλλο λόγο.
Γεωμετρία σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου
Όταν λέμε γεωμετρία σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου, δεν μας ενδιαφέρει πολύ να γνωρίζουμε το φυσικό κύκλωμα του δίσκου. Εδώ θα συζητήσουμε τους όρους με τους οποίους θα αντιμετωπίσουμε τώρα για να κατανοήσουμε την αντιμετώπιση προβλημάτων δίσκου και τον προγραμματισμό ανάκτησης δεδομένων παραπάνω μετά.
Η γεωμετρία του σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου συνήθως αφορά τους ακόλουθους όρους:
- Τροχιά
- Κύλινδρος
- Τομέας
- Κεφάλι ή Πλαϊνό
Γεωμετρία σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου
Οι πλάκες ενός σκληρού δίσκου έχουν δύο πλευρές για την καταγραφή των δεδομένων. Κάθε επιφάνεια της πλάκας έχει πάνω της αόρατους ομόκεντρους κύκλους, οι οποίοι είναι γραμμένοι στην επιφάνεια ως μαγνητικές πληροφορίες κατά τη μορφοποίηση του σκληρού δίσκου. Αυτοί οι κύκλοι ονομάζονται ίχνη. Όλες οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε έναν σκληρό δίσκο καταγράφονται σε κομμάτια. Τα κομμάτια είναι αριθμημένα, ξεκινώντας από το 0, ξεκινώντας από το εξωτερικό της πιατέλας και αυξάνονται όσο μπαίνεις μέσα.
Σχετικά με τον μέγιστο αριθμό τροχιών και κυλίνδρων, θα συζητήσουμε λεπτομερώς στα επόμενα κεφάλαια. Ωστόσο, προς το παρόν μπορούμε να λάβουμε γνώση της φυσικής γεωμετρίας χαμηλού επιπέδου μέγιστου αριθμού κυλίνδρων, ιχνών, κεφαλών (πλευρών) και τομέων.
| Ονομα |
Ξεκινήστε από |
Όριο τέλους |
Συνολικός αριθμός |
| Κύλινδροι |
0 |
1023 |
1024 |
| Κεφάλια |
0 |
255 |
256 |
| Τομείς |
1 |
63 |
63 |
Στην επιφάνεια της πλάκας ενός σκληρού δίσκου, η πρόσβαση στα δεδομένα γίνεται μετακινώντας τις κεφαλές από το εσωτερικό στο εξωτερικό μέρος του δίσκου. Αυτή η οργάνωση δεδομένων επιτρέπει την εύκολη πρόσβαση σε οποιοδήποτε μέρος του δίσκου, γι' αυτό οι δίσκοι ονομάζονται συσκευές αποθήκευσης τυχαίας πρόσβασης.
Κομμάτι γεωμετρίας σκληρού δίσκου χαμηλού επιπέδου
Κάθε κομμάτι μπορεί να χωρέσει χιλιάδες byte δεδομένων και γενικά αυτή η αποθήκευση είναι πάνω από 5000 byte. Επομένως, αν κάνουμε ένα κομμάτι τη μικρότερη μονάδα αποθήκευσης στο δίσκο, θα είναι η σπατάλη χώρου στο δίσκο, γιατί με αυτόν τον τρόπο τα μικρά αρχεία που έχουν μέγεθος μικρότερο από 5000 byte θα σπαταλήσουν τον χώρο και γενικά είναι πολύ πιθανό να έχουμε έναν αριθμό αρχείων στο δίσκο που είναι πολύ μικρότεροι από αυτό το μέγεθος.
Με αυτόν τον τρόπο, κάνοντας ένα κομμάτι τη μικρότερη μονάδα αποθήκευσης, τα μικρά αρχεία θα σπαταλήσουν μεγάλο χώρο. Επομένως, κάθε κομμάτι χωρίζεται σε μικρότερες μονάδες που ονομάζονται τομείς. Το μέγεθος κάθε τομέα είναι 512 byte, δηλαδή ένας τομέας μπορεί να χωρέσει 512 byte πληροφοριών.
Έτσι η βασική μονάδα αποθήκευσης δεδομένων σε έναν σκληρό δίσκο είναι ο τομέας. Ο τομέας του ονόματος αναφέρεται σε ένα γωνιακό τμήμα ενός κύκλου σε σχήμα πίτας, που οριοθετείται στις δύο πλευρές από ακτίνες και στην τρίτη από την περίμετρο του κύκλου. Μπορείτε να δείτε ένα λογικό σχήμα που αντιπροσωπεύει τομείς σε ένα κομμάτι που δίνεται στη συνέχεια.
Έτσι, σε έναν σκληρό δίσκο που περιέχει ομόκεντρα κυκλικά ίχνη αυτό το σχήμα θα καθόριζε έναν τομέα κάθε τροχιάς της επιφάνειας της πλάκας που έκοψε. Αυτό είναι αυτό που ονομάζεται τομέας στον κόσμο του σκληρού δίσκου είναι ένα μικρό τμήμα κατά μήκος ενός κομματιού.
Σύμφωνα με το πρότυπο, κάθε τομέας ενός σκληρού δίσκου μπορεί να αποθηκεύσει 512 byte δεδομένων χρήστη. Ωστόσο, στην πραγματικότητα ο τομέας περιέχει πολύ περισσότερα από 512 byte πληροφοριών. Απαιτούνται πρόσθετα byte για δομές ελέγχου και άλλες πληροφορίες απαραίτητες για τη διαχείριση της μονάδας, τον εντοπισμό δεδομένων και την εκτέλεση άλλων λειτουργιών υποστήριξης.
Οι ακριβείς λεπτομέρειες για το πώς είναι δομημένος ένας τομέας εξαρτώνται από το μοντέλο της μονάδας και τον κατασκευαστή. Ωστόσο, τα περιεχόμενα ενός τομέα συνήθως περιλαμβάνουν τα ακόλουθα γενικά στοιχεία:
Πληροφορίες ID: Συμβατικά, αφήνεται χώρος σε κάθε τομέα για τον προσδιορισμό του αριθμού και της τοποθεσίας του τομέα. Χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό του τομέα στο δίσκο και περιλαμβάνει επίσης πληροφορίες κατάστασης για τον τομέα σε αυτήν την περιοχή. Για παράδειγμα, ένα bit χρησιμοποιείται συνήθως για να υποδείξει εάν ο τομέας έχει επισημανθεί ως ελαττωματικός και έχει αντιστοιχιστεί εκ νέου.
Πεδία συγχρονισμού: Αυτά χρησιμοποιούνται εσωτερικά από τον ελεγκτή μονάδας για να καθοδηγήσουν τη διαδικασία ανάγνωσης.
Δεδομένα: Τα πραγματικά δεδομένα στον κλάδο.
Κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων (ECC): Οι κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων χρησιμοποιούνται για τη διασφάλιση της ακεραιότητας των δεδομένων.
Κενά: Τα κενά είναι βασικά ένας ή περισσότεροι αποστάτες που προστίθενται όπως είναι απαραίτητο για να διαχωριστούν άλλες περιοχές του τομέα ή παρέχουν χρόνο στον ελεγκτή να επεξεργαστεί αυτό που έχει διαβάσει πριν διαβάσει περισσότερα bit.
Εκτός από τους τομείς, καθένας από τους οποίους περιέχει τα στοιχεία που περιγράφονται, ο χώρος σε κάθε κομμάτι χρησιμοποιείται επίσης για πληροφορίες σερβομηχανισμού. Ο χώρος που καταλαμβάνει κάθε τομέας για τα γενικά στοιχεία είναι σημαντικός, επειδή όσο περισσότερα bit χρησιμοποιούνται για αυτήν τη διαχείριση, τόσο λιγότερα συνολικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για δεδομένα.
Αυτός είναι ο λόγος που οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων προσπαθούν να μειώσουν τον όγκο των πληροφοριών δεδομένων που δεν είναι χρήστης που πρέπει να αποθηκεύονται στο δίσκο. Το ποσοστό των bit σε κάθε δίσκο που χρησιμοποιούνται για δεδομένα, σε αντίθεση με άλλα πράγματα όπως περιγράφηκαν προηγουμένως, είναι γνωστό ως απόδοση μορφοποίησης. Επομένως, η υψηλότερη απόδοση μορφής είναι ένα αναμενόμενο χαρακτηριστικό μιας μονάδας δίσκου.
Στην πιο πρόσφατη προσέγγιση για τη λήψη της υψηλότερης απόδοσης μορφής σήμερα, τα πεδία ID αφαιρούνται από τη μορφή τομέα και αντί να επισημαίνεται κάθε τομέας στην κεφαλίδα τομέα, ένας χάρτης μορφής αποθηκεύεται στη μνήμη και αναφέρεται όταν πρέπει να εντοπιστεί ένας τομέας.
Αυτός ο χάρτης περιέχει επίσης πληροφορίες σχετικά με τους τομείς που έχουν επισημανθεί ως κακοί και έχουν μεταφερθεί όπου οι τομείς είναι σε σχέση με τη θέση των πληροφοριών σερβομηχανισμού και ούτω καθεξής. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της μορφής επιτρέποντας έως και 10% περισσότερα δεδομένα να αποθηκεύονται στην επιφάνεια κάθε πιατέλας, αλλά βελτιώνει και την απόδοση. Δεδομένου ότι αυτές οι κρίσιμες πληροφορίες θέσης υπάρχουν στη μνήμη υψηλής ταχύτητας, είναι δυνατή η πρόσβαση σε αυτήν πολύ πιο γρήγορα.
Ο σκληρός δίσκος hd hdd οδηγεί τη δομή του φυσικού κυκλώματος
Κάθε πιατέλα του σκληρού δίσκου χρησιμοποιεί δύο κεφαλές (εκτός από ορισμένες ειδικές περιπτώσεις) για την εγγραφή και την ανάγνωση δεδομένων, μία για το επάνω μέρος της πλάκας και μία για το κάτω μέρος. Οι κεφαλές που έχουν πρόσβαση στις πλάκες είναι κλειδωμένες μεταξύ τους σε ένα σύνολο βραχιόνων κεφαλής, επομένως όλες οι κεφαλές κινούνται μέσα και έξω μαζί, έτσι κάθε κεφαλή βρίσκεται πάντα φυσικά στον ίδιο αριθμό κομματιού.
Αυτός είναι ο λόγος που δεν είναι δυνατόν να έχουμε μια κεφαλή στην πίστα 0 και άλλη στην πίστα 1.000. Λόγω αυτής της διάταξης, συχνά η θέση της τροχιάς των κεφαλών δεν αναφέρεται ως αριθμός τροχιάς αλλά ως αριθμός κυλίνδρου.
Ένας κύλινδρος είναι βασικά το σύνολο όλων των τροχιών στις οποίες βρίσκονται αυτή τη στιγμή όλες οι κεφαλές. Εάν ένας δίσκος έχει τέσσερις πλάκες, σε γενικές γραμμές θα έχει οκτώ κεφαλές. Τώρα ας υποθέσουμε ότι έχει κυλίνδρους με αριθμό 720.
Η δομή της γεωμετρίας του φυσικού κυκλώματος κυλίνδρων κινεί τον σκληρό δίσκο
Θα αποτελείται από τα οκτώ σετ κομματιών, ένα ανά επιφάνεια πιατέλας με ίχνη με αριθμό 720. Το όνομα προέρχεται από το γεγονός ότι αυτά τα ίχνη σχηματίζουν έναν σκελετικό κύλινδρο επειδή είναι κύκλοι ίσου μεγέθους στοιβαγμένοι ο ένας πάνω στον άλλο στον χώρο, όπως φαίνεται στο σχήμα που δίνεται παραπάνω.
Η αντιμετώπιση των παραγόντων του δίσκου γίνεται παραδοσιακά με αναφορά σε κυλίνδρους, κεφαλές και τομείς (CHS).
Μορφοποίηση
Κάθε μέσο αποθήκευσης πρέπει να μορφοποιηθεί για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί. Τα βοηθητικά προγράμματα που χρησιμοποιούνται για τη μορφοποίηση συμπεριφέρονται διαφορετικά όταν ενεργούν σε σκληρούς δίσκους από ό,τι όταν χρησιμοποιούνται για δισκέτες. Η διαμόρφωση ενός σκληρού δίσκου περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:
Διαμερισμός:
Αυτή η διαδικασία χωρίζει το δίσκο σε λογικά μέρη που εκχωρούν διαφορετικούς τόμους σκληρού δίσκου ή γράμματα μονάδας δίσκου.
Η κατάτμηση σκληρού δίσκου είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους που διατίθενται για την οργάνωση σκληρών δίσκων. Τα διαμερίσματα παρέχουν ένα γενικότερο επίπεδο οργάνωσης από τους καταλόγους και τα αρχεία. Προσφέρουν επίσης μεγαλύτερη ασφάλεια διαχωρίζοντας δεδομένα από λειτουργικά συστήματα και εφαρμογές.
Τα διαμερίσματα σάς επιτρέπουν να διαχωρίζετε αρχεία δεδομένων, τα οποία πρέπει να δημιουργούνται τακτικά αντίγραφα ασφαλείας από αρχεία προγραμμάτων και λειτουργικού συστήματος. Η κατάτμηση γίνεται απαραίτητη για τον σκληρό δίσκο, εάν θέλετε να φορτώσετε περισσότερα από ένα λειτουργικά συστήματα στο δίσκο, διαφορετικά στις περισσότερες περιπτώσεις είναι πιθανό να χάσετε τα δεδομένα σας.
Ο πρώτος τομέας οποιουδήποτε σκληρού δίσκου περιέχει έναν πίνακα κατατμήσεων. Αυτός ο πίνακας διαμερισμάτων έχει χώρο μόνο για να περιγράψει τέσσερα διαμερίσματα. Αυτά ονομάζονται πρωτεύοντα διαμερίσματα. Ένα από αυτά τα κύρια διαμερίσματα μπορεί να οδηγεί σε μια αλυσίδα πρόσθετων κατατμήσεων. Κάθε διαμέρισμα σε αυτήν την αλυσίδα ονομάζεται λογική κατάτμηση. Θα συζητήσουμε λεπτομερώς τις βασικές διαμερίσεις με λογική προσέγγιση, στα επόμενα κεφάλαια.
Μορφοποίηση υψηλού επιπέδου:
Καθορίζει τις λογικές δομές στο διαμέρισμα και τοποθετεί στην αρχή του δίσκου όλα τα απαραίτητα αρχεία του λειτουργικού συστήματος. Αυτό το βήμα είναι επίσης μια εντολή σε επίπεδο λειτουργικού συστήματος.
Η εντολή FORMAT του DOS που είναι FORMAT.COM , συμπεριφέρεται διαφορετικά όταν χρησιμοποιείται σε σκληρό δίσκο από ό,τι όταν χρησιμοποιείται σε δισκέτα. Οι δισκέτες έχουν απλή, τυπική γεωμετρία και δεν μπορούν να χωριστούν, επομένως η εντολή FORMAT είναι προγραμματισμένη να μορφοποιεί αυτόματα μια δισκέτα χαμηλού και υψηλού επιπέδου, εάν είναι απαραίτητο, αλλά στην περίπτωση σκληρών δίσκων, το FORMAT θα κάνει μόνο μορφοποίηση υψηλού επιπέδου.
Όταν ολοκληρώσουμε τη μορφοποίηση χαμηλού επιπέδου, έχουμε έναν δίσκο με κομμάτια και τομείς αλλά τίποτα δεν είναι γραμμένο σε αυτά. Η μορφοποίηση υψηλού επιπέδου είναι η διαδικασία εγγραφής των δομών του συστήματος αρχείων στο δίσκο που επιτρέπουν στον δίσκο να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων.
Εάν χρησιμοποιείτε DOS, η εντολή FORMAT (δηλαδή FORMAT.COM) κάνει τη δουλειά, γράφοντας δομές όπως πίνακες εκχώρησης αρχείων εγγραφής εκκίνησης DOS και καταλόγους ρίζας στο δίσκο. Η μορφοποίηση υψηλού επιπέδου εκτελείται μετά την κατάτμηση του σκληρού δίσκου.
Μορφοποιημένη και μη μορφοποιημένη χωρητικότητα αποθήκευσης
Η συνολική χωρητικότητα ενός σκληρού δίσκου εξαρτάται από το εάν εξετάζετε τη χωρητικότητα μορφοποιημένης ή μη. Μέρος του χώρου στον σκληρό σας δίσκο καταλαμβάνεται από πληροφορίες μορφοποίησης, οι οποίες σηματοδοτούν την αρχή και το τέλος των τομέων, το ECC (κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων) και άλλες πληροφορίες υπηρεσίας. Για το λόγο αυτό, η διαφορά μπορεί να είναι αρκετά σημαντική.
Σε παλαιότερες μονάδες δίσκου, οι οποίες είχαν τυπικά μορφοποιηθεί χαμηλού επιπέδου από τον χρήστη, το μέγεθος αναγραφόταν συχνά σε μονάδες χωρητικότητας χωρίς μορφοποίηση.
Για παράδειγμα, πάρτε το Seagate ST-412, την πρώτη μονάδα δίσκου που χρησιμοποιήθηκε στο αρχικό IBM PC/XT στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Το "12" σε αυτόν τον αριθμό μοντέλου αναφέρεται στην χωρητικότητα της μονάδας χωρίς διαμόρφωση των 12,76 MB. Ο διαμορφωμένος δίσκος έχει στην πραγματικότητα χωρητικότητα 10,65 MB.
Η μη διαμορφωμένη χωρητικότητα ενός σκληρού δίσκου είναι συνήθως 19% (19 τοις εκατό) υψηλότερη από τη χωρητικότητα μορφοποιημένης. Δεδομένου ότι κανείς δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει μια μονάδα χωρίς μορφοποίηση, το μόνο που έχει σημασία είναι η διαμορφωμένη χωρητικότητα και γι' αυτό οι σύγχρονες μονάδες μορφοποιούνται πάντα χαμηλού επιπέδου από τους κατασκευαστές.
Η χωρητικότητα του σκληρού δίσκου μπορεί να εκφραστεί με τους ακόλουθους τέσσερις τρόπους:
- Μορφοποιημένη χωρητικότητα σε εκατομμύρια byte
- Μορφοποιημένη χωρητικότητα σε megabyte
- Χωρητικότητα χωρίς μορφοποίηση σε εκατομμύρια byte
- Χωρητικότητα χωρίς μορφοποίηση σε megabyte
Τώρα αν έχω σκληρό δίσκο με C–H–S = 1024*63*63 (αυτό σημαίνει ότι η μονάδα έχει αριθμό κυλίνδρων = 1024, αριθμό κεφαλών ή πλευρών = 63, αριθμό τομέων ανά κομμάτι = 63) και κάθε τομέας έχει 512 byte. Ο τύπος που θα υπολογίσει το μέγεθος του δίσκου είναι ο εξής:
Συνολικό μέγεθος δίσκου (byte) = (κύλινδροι) X (κεφαλές) X (τομείς) X (byte ανά τομέα) |
Σύμφωνα με αυτόν τον τύπο, όταν υπολογίσουμε το μέγεθος αυτού του σκληρού δίσκου σε byte, θα είναι ίσο με
= 1024 X 63 X 63 X 512
= 2080899072 byte
Τώρα αν υπολογίσω το μέγεθος του δίσκου μου σε εκατομμύρια byte, θα είναι περίπου
= 2080,899072
~ 2081 εκατομμύρια byte
Παραδοσιακά, το μέγεθος σε εκατομμύρια byte συμβολίζεται ως M. Άρα το μέγεθος του δίσκου μου σε εκατομμύρια byte είναι περίπου 2081 M.
Αλλά όταν προσδιορίσω τη χωρητικότητα του σκληρού μου δίσκου σε megabyte, θα είναι κάτι σαν 1985 και θα γράφεται ως 1985 Meg.
Έτσι, ο γενικός τύπος για τον υπολογισμό της χωρητικότητας του δίσκου σε εκατομμύρια byte θα ήταν:
Και ο γενικός τύπος για τον υπολογισμό της χωρητικότητας του δίσκου σε Megabytes θα μοιάζει με αυτό:
