Твърд диск: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
→Капацитет: В търговската мрежа най-големите дискове са около 10 ТБ. Етикети: Редакция чрез мобилно устройство Редакция чрез мобилно приложение |
кор.; форматиране |
||
Ред 6:
=== Конструкция ===
[[File:HardDisk1.ogg|thumb|Видео на съвременен твърд диск (капака е свален)]]
Запаметяващото устройство използва набор от една или повече дискови плочи ([[диск]]а) около обща [[ос]] в т.нар. дисков пакет. Всяка плоча е покрита с магнитен слой, върху който информацията се записва и чете от [[магнитна глава]]. Данните се записват върху концентрични окръжности, които се наричат „пътечки“ (писти). Пистите се номерират за всяка плоча поотделно, като се започва от нулева (най-външната работна) до последната (с най-голям номер). Обикновено след нея има и няколко резервни (запасни)
Целият дисков пакет се върти с постоянна [[ъглова скорост]] около оста си, задвижван от електродвигател. При старите и големи устройства той е дори мощен трифазен електродвигател, свързан чрез ремъчна предавка с [[шпиндел]], на който е фиксиран дисковия пакет. В съвременните устройства двигателят за пакета е най-често миниатюрен и плосък, куплиран директно към шпиндела, и управляван от специализиран контролер, стабилизиращ скоростта му на въртене.
При първото устройство на IBM от така наречен тип „Уинчестър“ : IBM 3340, се преминава към производство на изделия, в които магнитните дискове и глави се обединяват в един неразглобяем модул. При спирането на устройството магнитните глави или „кацат“ на повърхността на диска или се разтоварват (отделят) от нея. За да не се получи задиране на магнитните глави при кацането, обикновено върху повърхността е нанесен много тънък смазващ (намаляващ триенето) слой. За спиране и кацене на магнитните глави, блока глави се позиционира най-често на най-вътрешния диаметър на диска, където линейната скорост е най-ниска и височината на летене съответно най-малка.▼
За двете работни повърхности на всяка плоча има отделна глава за запис и четене. Блокът [[магнитна глава|магнитни глави]] се задвижва чрез рамо, извършвайки операцията [[позициониране]] на главите чрез [[радиус|радиално]] преместване. В устройствата със сменяеми дискови пакети главите типично позиционират по права линия (радиално; към центъра на шпиндела на пакета), задвижвани от [[линеен двигател]]. При тези устройства, за да се постигне съвместимост на запис и четене на информацията от всеки сменяем пакет е необходимо да се настроят магнитните глави в радиална и тангенциална посока. За целта са използвани така наречени контролни пакети. При тези устройства магнитните глави се извеждат извън сменяемия дисков пакет и след това той може да се спре и смени.
В повечето от съвременните запаметяващи устройства с твърд магнитен диск, рамото се върти около ос, разположена извън пакета и успоредна на оста му, при което върхът на рамото и главите, закрепени на него, извършват движение по дъга от окръжност, ориентирана приблизително по радиуса на дисковия пакет. <br>Записът става чрез промяна на ориентацията на отделните [[магнитен домен|магнитни домейни]]. До края на 20 век записът се извършва надлъжно – ориентацията на домените е по протежение на пътечките, срещу или по посоката на въртене. Нуждата от повишаване на плътността на запис довежда до напречен запис – с ориентация на домените наляво или надясно, напречно на дължината на пистата, както и до перпендикулярен запис – перпендикулярно на повърхността, в дълбочината на магнитния слой, с ориентация на домейните нагоре или надолу. <br>От гледна точка на оптимизацията на достъпа до данните върху пакета във физическата им организация е въведено понятието [[цилиндър]], обединяващо мислено пистите с еднакъв диаметър от всички работни повърхности. Цилиндрите съответстват по брой и номерация на пистите по коя да е повърхност. При само една работна повърхност (но не плоча, т.к. плочата често използва глава за всяка от двете си работни повърхности) понятието цилиндър няма смисъл. Поцилиндровите операции от тип търсене, четене или запис на информация често водят до съществена икономия във времето на достъп, доколкото в рамките на цилиндъра пистите се избират (сменят) чрез много бърза, електронна комутация на работната глава, а не се налага бавното препозициониране на друг номер писта (с друг радиус).▼
▲При първото устройство на IBM от така наречен тип
При въртенето на магнитния диск, магнитната глава „лети“ на определена височина от диска, следвайки профила му. При първите дискови устройства тази височина е 2 – 3 микрона, а при по-късно произвежданите устройства е под 0,1 микрона. В съвремените устройства с напредъка на качеството на единичните дискове и магнитните глави намалява драстично и тази височина. При тези условия наличието на замърсявания във въздушната среда на дисковото устройство, влошава рязко надеждността и живота на устройството. Поради това монтажа на дисковото устройство с твърд диск в частта дискове и глави се извършва в [[чиста стая]]. След това този модул на дисковото устройство се затваря херметично.▼
В повечето от съвременните запаметяващи устройства с твърд магнитен диск рамото се върти около ос, разположена извън пакета и успоредна на оста му, при което върхът на рамото и главите, закрепени на него, извършват движение по дъга от окръжност, ориентирана приблизително по радиуса на дисковия пакет.
Записът става чрез промяна на ориентацията на отделните [[магнитен домен|магнитни домейни]]. До края на 20 век записът се извършва надлъжно – ориентацията на домените е по протежение на пътечките, срещу или по посоката на въртене. Нуждата от повишаване на плътността на запис довежда до напречен запис – с ориентация на домените наляво или надясно, напречно на дължината на пистата, както и до перпендикулярен запис – перпендикулярно на повърхността, в дълбочината на магнитния слой, с ориентация на домейните нагоре или надолу.
▲
▲При въртенето на магнитния диск, магнитната глава „лети“ на определена височина от диска, следвайки профила му. При първите дискови устройства тази височина е 2 – 3
==== Съставни части ====
[[File:Hard disk dismantled.jpg|thumb|left|Твърд диск със свалени дискове и капак. Виждат се медните намотки на статора около лагерите в центъра на шпиндел двигателя. Вляво горе
Твърдият диск има два електрически двигателя: шпинделен двигател за въртене на дисковете и позиционер на главите (линеен двигател). Шпинделният двигател е с външен ротор, а
[[File:Kopftraeger WD2500JS-00MHB0.jpg|thumb|Блок глави с бобината на линейния двигател отляво и главите запис/четене вдясно]]
В корпуса на твърдия диск има и два филтъра: единия е циркулационен
==== Единичен магнитен диск ====
Основният материал на единичните дискове са обикновено алуминиеви, магнезиеви сплави или стъкло. Използва се покритие под магнитния запомнящ слой за намаляване на дифузията и подобряване на механическите качества на подложката. Магнитния слой в съвременните твърди дискове се нанася чрез разпрашване на материали като кобалт или например по-съвременните CoCrPt с дебелина под
==== Глави запис/четене ====
Магнитната глава представлява миниатюрна електромагнитна система, която намагнитва отделни участъци от магнитния запомнящ слой и по този начин извършва записа на информацията върху него. При въртенето на единичният диск, той създава въздушна възглавница върху летящото тяло на главата, на което се намира този електромагнит и съответна подемна сила. Летящото тяло е закрепено на плоска пружина, която го притиска към повърхността и осигурява една постоянна височина на летене. През годините тази височина се намалява непрекъснато, за да достигне в днешно време по някои данни до 0,003
Магнитната система на главата първоначално се изработва от феритен магнитопровод и емайлиран проводник за намотката. Ограничените възможности за развитие на тази технология е причина още от 80-те години заедно с развитието на дисковите устройства, да се работи по разработката на тънкослойните магнитните глави. Първоначално те са аналог на индуктивните глави – намотка и магнитопровод изработени с помощта на тънкослойни технологии. По-късно се преминава към магниторезистивни глави.
Line 40 ⟶ 48:
==== Серво запис ====
За да може записаната информация да бъде прочетена, необходимо е
*С предварително настройване на положението на магнитните глави (радиално и тангенциално) с използването на така наречени контролни пакети (при сменяемите дискови пакети).
*С използването на отделна повърхност в пакета от магнитни дискове –
*Разпределена сервоинформация – всяка двойка диск и глава съдържа необходимата за позиционирането си на съответната пътека информация.
=== Съвремено развитие ===
==== Твърд диск с хелий ====
[[Western Digital]] със своята дъщерна фирма HGST разработва и през 2013 г. започва производството на твърд диск напълнен
*Хелият като много по-лек газ от въздуха (седем пъти по-лек) има голяма разлика в поведението при летенето на магнитните глави. При въздуха, който е по
*Създават се топлинни загуби, които не позволяват увеличаването на броя на единичните магнитни дискове. При твърдите дискове с хелий на мястото на пет диска могат да се поставят седем при по-малки топлинни загуби
*Хелият е газ, който много трудно може да се уплътни херметично поради малкия размер на молекулата му, но при изпълнение на тази
*Тези устройства имат 20% по-малък разход на енергия, по-тихи са и с по-ниска работна температура.
*Увеличава се надеждността на твърдия диск. Обявеният от Western Digital параметър MTBF e 2,5 милиона часа.
В края на 2015
==== SMR ====
Line 69 ⟶ 76:
При стандартния магнитен запис отделните пътеки за магнитния запис са паралелни и отделени на определено разстояние, така че да не си влияят по време на запис и четене. При новия метод на запис припокриването при запис, позволява получаването на пътеки със записана информация по-тесни от широчината на записващата глава. Това позволява увеличение на обема на записаната информация с 25 процента.
Поради това че при запис се засяга и съседната пътека, се променя
Seagate доставя такива дискове от септември 2013 г.
Line 76 ⟶ 83:
HAMR ({{lang-en|на=от|Heat-Assisted Magnetic Recording}}) е [[топлинно-асистиран магнитен запис]] (или хибриден запис), и с него се означава един метод за магнитен запис, който трябва да осигури много по-голяма плътност на запис от сега произвежданите серийно устройства.
Seagate показва през 2002
== Характеристики ==
=== Капацитет ===
Капацитетът на твърдия диск е количеството данни, които могат да се запишат на него. Модерните твърди дискове достигат капацитет 10
=== Размери ===
Преди появата на персоналните компютри твърдите дискове се произвеждат в множество различни размери, като обикновено се поставят в самостоятелни или в стандартни 19-инчови шкафове. Тъй като първите персонални компютри имат вградени флопидискови устройства, твърдите дискове за този пазар започват да се конструират със същите размери – първоначално стандартните за флопидисковите устройства ширини 8", 5,25" и 3,5". По-късно се появяват и твърди дискове с по-малки размери. Към 2009
Стандартните размери твърди дискове са:
Line 126 ⟶ 133:
=== Други ===
'''Интерфейс'''
'''Време за произволен (случаен) достъп''' ({{lang-en|random access time}}) – от 3 до 15 [[милисекунда|
'''Скорост на въртене на шпиндела''' ({{lang-en|spindle speed}}) – брой обороти на шпиндела за минута. От нея зависят времето за достъп и скоростта на предаване на данните. Към 2007 г. се произвеждат твърди дискове със скорости на въртене
'''Надеждност''' ({{lang-en|reliability}}) – средно време за амортизация (до първия отказ) (''Mean Time Between Failures'', ''[[MTBF]]'').
'''Количество входно-изходни операции за секунда''' – съвременните дискове позволяват около 50 оп./
'''Консумация на енергия''' – важен фактор при мобилните устройства.
Line 147 ⟶ 154:
== Контролери ==
Дисковите контролери са доста по-бързи от това, което могат да постигнат дисковете. Голям принос за това има вградената [[кеш-памет]] на диска. Дисковете имат кеш-памет и малки вградени микропроцесори, които заедно позволяват много бърз трансфер между компютъра и кеш-паметта, едновременно с по-бавния трансфер между кеш-паметта и подложките на диска и обратно. Вградената кеш памет на дисковете варира от 32
При големите компютри се използват така наречените дискови пакети. Дисковите пакети са носители от 5 до 10 диска и могат да се сменят в дискови устройства, в които са главите, шпиндела, двигателите и управляващата електроника.
Line 161 ⟶ 168:
Тези контролери се различават по метода на запис, скорост на обмен на данни. Интерфейсът [[:en:SCSI|SCSI]] е по-скоро шина, тъй като към порт SCSI могат да се свържат верижно от 7 до 15 периферни устройства чрез една и съща интерфейсна платка.
'''''
'''''
# '''Дискове''' – въпреки, че SCSI не е ориентиран специално към дискове, повечето устройства, включени към шина SCSI са всъщност твърди дискове.
# '''''CD-ROM''''' – шината SCSI е пакетна, което означава, че SCSI контролерът изпраща пълни командни последователности на устройствата. Също така SCSI има общо множество от команди, включително такива като за четене и запис, които работят с повечето от свързаните устройства.
Line 171 ⟶ 178:
serial ata.jpg|Кабели за SATA стандарт
</gallery>
Това е сравнително нов интерфейс за дискове. Той е свързан към твърдия диск чрез тънък четирижилен кабел, вместо с 40- или 80-
== Причини за повреди и мерки за сигурност ==
Line 186 ⟶ 193:
*Да се прави редовно копиране на важните документи от твърдия диск.
Средният брой работни часове, преди един диск да се повреди, се означава като MTTF (Mean Time To Failure), а при твърдите дискове, които се ремонтират
== История ==
На 4 септември 1956 г. [[
През следващите десетилетия капацитетът на твърдите дискове нараства експоненциално. Докато при първите [[Персонален компютър|персонални компютри]] устройство с капацитет 20 MB се смята за голям, в средата на 90-те години обичайният капацитет вече е около 1 GB, а в началото на 2009 г. масовите устройства са с капацитет 320 – 500 GB.
През 90-те години нуждата от мащабно и надеждно съхранение на данни довежда до създаването на системи като [[RAID контролер|RAID]], [[NAS]] и [[SAN]], които позволяват надежден достъп до големи обеми от данни. В началото на 21 век твърди дискове започват да се използват освен в компютри с общо предназначение и в специализирани устройства, като [[видеокамера|видеокамери]], [[мобилен
=== В България ===
[[File:IBM1311.jpg|thumb|Твърд диск IBM 1311, послужил при изготвянето на технологичния проект за завода в Стара Загора<ref>{{cite book |title= Златните десетилетия на българската електроника |last=Димитрова |first= Милена|year= 2008|publisher= Труд |location= София |isbn= 9789545288456 |url= https://books.google.bg/books?id=jqJ6Ocql0XIC&printsec=frontcover&hl=bg#v=onepage&q&f=false|pages=161}}</ref>]]
През 1969 г. като част от програмата за развитие на [[Производство на компютри в България|производството на изчислителна техника в България]] се създава предприятието Завод за периферна техника (ЗПУ) в [[Стара Загора]], по-късно ЗЗУ, а още по-късно [[ДЗУ]]. Основната задача е производството на дискови запомнящи устройства. През 1972
Независимо от това, че фирмата IBM e доминираща в областта на изчислителната техника и е стандарт за всички, които искат да влязат в това производство, независимо от това, че първият технологичен проект на ДЗУ е на базата на образец на IBM, разработката на първото дисково устройство е на базата на Memorex 630. В момента на появата на това запомнящо устройство на пазара и разглеждането му и от проф. [[Иван Попов (учен)|Иван Попов]], то е оценено като изключително
Това и редица успешни технически решения по-късно довежда до това, че през следващите години [[ДЗУ]] става основният производител на запаметяващи устройства на твърди дискове в [[СИВ]] и най-големия по обем на продукцията и печалбата завод в България.
През годините се произвеждат дискове с капацитет 6,35 МВ, 27 МВ, 100 МВ, 200 МВ, 317 МВ (технология
== Производители на твърди дискове ==
През 2014
{| class="wikitable"
Line 212 ⟶ 219:
! Име !! Пазарен дял<br />2014<ref name="forbes2014" />
|-
| [[Western Digital]] || 43
|-
| [[Seagate Technology|Seagate]] || 41
|-
| [[Toshiba]] || 16
|}
| |||