Вся точная механика помещена в гермоблок для защиты от пыли и влаги, там же может находиться пакетик с влагопоглотителем. Гермоблок заполнен очищенным воздухом или другим газом. Поддержание головок на нужной высоте критично к давлению воздуха внутри гермоблока, особенно к падению давления. Поэтому, чтобы при снижении температуры, давление в гермозоне не упало ниже критического, гермоблок имеет отверстие, соединяющее его с окружающим воздухом через пыле и влаго задерживающий фильтр. Вся электроника, кроме предусилителей слабых сигналов головок воспроизведения, расположена на отдельной плате вне гермоблока. При включении HDD, электродвигатель начинает раскручивать шпиндель с дисками. В момент разгона ток, потребляемый HDD, максимальный. Диски достигают своей номинальной скорости (4200 ... 15000 об/мин, в зависимости от модели) и далее скорость вращения стабилизируется благодаря системе авторегулирования. До разгона дисков магнитные головки находятся в парковочной зоне вблизи шпинделя, где линейная скорость дисков минимальна и нет информационных дорожек. При разгоне диск увлекает за собой прилегающий к его поверхности воздух. Это, в свою очередь, приводит к томму, что рабочие поверхности дисков и головок перестают касаться друг друга. С этого момента система позиционирования головок начинает перемещать одну из головок к заданной дорожке, по пути читая сервометки тех дорожек, над которыми головка пролетает. Это позволяет сервосистеме всегда знать, где находится работающая в данный момент головка и, притормозить вовремя, чтобы не пролететь мимо цели. Максимальное время, которое нужно затратить, чтобы при уже разогнанных дисках добраться до заданного места на диске и начать чтение или запись информации типично лежит в пределах 2,5 ... 16 мС. Это в тысячи раз медленнее, чем у электронной памяти на микросхемах. Поэтому, если информация, предназначенная для последовательного чтения или записи на HDD, сильно разбросана по разным дорожкам, то производительность HDD резко падает. В этом случае HDD нуждается в дефрагментации с помощью соответствующих программ. При дефрагментации разбросанные по дорожкам куски файлов собираются в более последовательные участки. Материалы, из которых делают диски, должны обладать высокой геометрической стабильностью. Часто это алюминий или стекло.
Блок электроники содержит устройство управления, буфер памяти, интерфейсный блок, устройство цифровой обработки передаваемых данных и ПЗУ.
Буфер памяти - это быстродействующая статическая оперативная память, которая может временно принимать данные на себя, пока, например, HDD выполняет позиционирование головки. Также небольшая часть буфера отводится для выполнения микропрограммы. Использование буфера позволяет ускорить обмен данными с HDD. Обычно объём буфера 8 ... 32 МВ.
Интерфейсы HDD
Интерфейсы HDD имеют длинную историю. Ограничимся современным состоянием и тенденциями развития. В данный момент параллельно существует более старый параллельный интерфейс и активно продвигаемый новый последовательный интерфейс. Параллельные интерфейсы для HDD существуют в двух вариантах - это применяемый в ПК недорогой, удобный и обладающий высоким уровнем совместимости с устройствами интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), извесный также под названием IDE (Integrated Drive Electronic) и их версии EIDE, UDMA, ATAPI и более сложный и дорогой SCSI (Small Computer System Interface), применяемый в серверах.
Главная проблема, ограничивающая применение параллельных интерфейсов состоит в отсутствующей (пока) возможности увеличить скорость передачи данных без существенного повышения их цены. Дело в том, что все возможности поднять скорость ATA почти полностью исчерпаны, кроме одной - превратить все 16 проводников передачи данных в однородные согласованные линии. Но это существенное удорожание, не считая увеличения физических размеров, ухудшения циркуляции воздуха и это уже будет по физической реализации похоже на SCSI. Если улучшить качество дифференциальных линий, которые уже есть у SCSI, то и без того уже дорогая SCSI станет ещё дороже.
Но есть другой путь - SATA - Serial ATA. Здесь только две, но качественные дифференциальные экранированные линии передачи - одна линия передаёт данные в одну сторону, вторая - в другую. Видимо на ближайшие годы этот интерфейс станет основным для HDD, поскольку предлагает 6 Gb/s или 600 MB/s скорость передачи данных (2009 г Serial ATA Revision 3.0 specification) при наилучшей адаптации под HDD. Этот интерфейс позволит снять ограничение на назревший рост внутренних скоростей записи-чтения самих HDD, которые сейчас (2009 г) достигли порядка 150 MB/s для чтения и 90 MB/s для записи. Доминирование SATA в ближайшие годы выглядит ещё более убедительно, если учесть, что этот интерфейс предназначен даже в большей степени для перспективных SSD (Solid State Drive - твёрдотельных накопителей) а также для других применений. Подробнее в интерфейсы ПК*. SATA имеет также версии для внешнего по отношению к ПК подключения устройств - eSATA и xSATA.
Перспектива HDD
Перспектива HDD в переходе на перпендикулярную запись. В отличие от более старой технологии рис. 1 с продольной записью, при перпендикулярной записи намагниченные участки ориентированы перпендикулярно ферромагнитному слою и позволяют повысить плотность записи. В настоящее время эта технология уже присутствует на рынке и продолжает совершенствоваться. Кроме того, возлагают надежды на помощь лазера - TAR (Termally-Assisted Recording). Лазер нагревает место, на которое воздействует более слабое магнитное поле записывающей головки до точки Кюри, что позволяет легко намгнитить нагретую область, которая остывая, фиксирует намагниченность этой области магнитного материала. Иначе говоря, лазер сводит размер намагниченных областей до размеров своего пятна даже если "пятно" от магнитного поля головки записи большего размера. Эти и другие технические решения, как полагают разработчики повысят постепенно к 2020 году ёмкость 3,5-дюймовых HDD до 50 TB, а 2,5-дюймовых HDD до 12 TB. Для роста скорости хорошей перспективы, видимо нет. Поэтому, там, где скорость приоритетна, к тому же 2020 г HDD будут вытеснены SSD, у которых есть физическая возможность параллельной записи и чтения данных, в отличие от HDD, где магнитная головка пишет и читает последовательно вдоль дорожки данные. Правда, в магнитной записи на ленту параллельная запись на несколько дорожек применяется и, хотя, о такой перспективе повышения скорости в разы для HDD мнений разработчиков не обнаружено, нельзя исключать такую возможность.
Характеристики HDD
Ёмкость. Производители HDD обычно приводят ёмкость накопителей в GB или TB, т.е. в миллиардах байт или тысячах миллиардов байт. Microsoft Windows даёт отчёт о ёмкости HDD одновременно корректно в байтах и в двоичном счислении с некорректными для этого десятичными приставками. Например, производитель указывает, что ёмкость его HDD равна 2TB или 2000GB, а Microsoft Windows даст корректно 2 000 000 000 000 Byte и рядом некорректно 1,81TB, вместо корректного обозначения 1,81TiB.* Действительная отформатированная ёмкость будет немного меньше, в зависимости от файловой системы.
Интерфейс. Набор средств связи, включающий оговоренную конструкцию проводов и разъёмов, с указанием номеров конкретных контактов, электрических характеристик сигналов и правил обмена информации.
Физический размер (форм-фактор). Практически все современные HDD для ПК имеют размер (ширина) 3,5 дюйма для настольных ПК и 2,5 дюйма для ноутбуков (102 и 69,9 мм, соответственно).
Время произвольного доступа. Время, за которое HDD гарантированно начнёт записывать или читать информацию, обычно в миллисекундах.
Количество операций ввода-вывода в секунду. Обычно несколько десятков при произвольном доступе и в 2 раза больше при последовательном доступе. Производители HDD редко нормируют эту величину.
Скорость передачи данных. Обычно приводят две скорости - от буфера к диску и между буфером и хостом, т.е. внешняя максимальная скорость, определяемая интерфейсом HDD.
Размер буфера памяти. Обычно это 8, 16 или 32 MB.
Готовность к работе. Обычно от нескольких секунд до 15 секунд после подачи питания.
Скорость вращения шпинделя. В пределах 15 000 оборотов в минуту.
Номинальные напряжения питания и допустимые предельные отклонения. Обычно +5В и +12В.
Пусковые и установившееся значения токов потребления.
Характеристики надёжности. Здесь, часто приводят такие характеристики
- Средняя вероятность отказа за год (англ. AFR - Annualized Failure Rate), %.
- Среднее время между отказами (англ. MTBF - Mean Time Between Failures), часы.
- Количество старт-стопов электродвигателя.
- Среднее количество бит, которые приходятся на одну неисправленную ошибку при чтении, обычно 10 в 14-й или 15-й степени.
Условия, при которых получают эти характеристики могут очень сильно отличаться даже у разных моделей одного и того же производителя HDD.
Акустический шум. Обычно его приводят в различных режимах работы HDD.
Допустимые внешние влияния в рабочем и нерабочем состоянии. Это диапазоны температур в сочетании с влажностью, удары и вибрация.
Гарантия.
Буфер памяти - это быстродействующая статическая оперативная память, которая может временно принимать данные на себя, пока, например, HDD выполняет позиционирование головки. Также небольшая часть буфера отводится для выполнения микропрограммы. Использование буфера позволяет ускорить обмен данными с HDD. Обычно объём буфера 8 ... 32 МВ.
Интерфейсы HDD
Интерфейсы HDD имеют длинную историю. Ограничимся современным состоянием и тенденциями развития. В данный момент параллельно существует более старый параллельный интерфейс и активно продвигаемый новый последовательный интерфейс. Параллельные интерфейсы для HDD существуют в двух вариантах - это применяемый в ПК недорогой, удобный и обладающий высоким уровнем совместимости с устройствами интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment), извесный также под названием IDE (Integrated Drive Electronic) и их версии EIDE, UDMA, ATAPI и более сложный и дорогой SCSI (Small Computer System Interface), применяемый в серверах.
Главная проблема, ограничивающая применение параллельных интерфейсов состоит в отсутствующей (пока) возможности увеличить скорость передачи данных без существенного повышения их цены. Дело в том, что все возможности поднять скорость ATA почти полностью исчерпаны, кроме одной - превратить все 16 проводников передачи данных в однородные согласованные линии. Но это существенное удорожание, не считая увеличения физических размеров, ухудшения циркуляции воздуха и это уже будет по физической реализации похоже на SCSI. Если улучшить качество дифференциальных линий, которые уже есть у SCSI, то и без того уже дорогая SCSI станет ещё дороже.
Но есть другой путь - SATA - Serial ATA. Здесь только две, но качественные дифференциальные экранированные линии передачи - одна линия передаёт данные в одну сторону, вторая - в другую. Видимо на ближайшие годы этот интерфейс станет основным для HDD, поскольку предлагает 6 Gb/s или 600 MB/s скорость передачи данных (2009 г Serial ATA Revision 3.0 specification) при наилучшей адаптации под HDD. Этот интерфейс позволит снять ограничение на назревший рост внутренних скоростей записи-чтения самих HDD, которые сейчас (2009 г) достигли порядка 150 MB/s для чтения и 90 MB/s для записи. Доминирование SATA в ближайшие годы выглядит ещё более убедительно, если учесть, что этот интерфейс предназначен даже в большей степени для перспективных SSD (Solid State Drive - твёрдотельных накопителей) а также для других применений. Подробнее в интерфейсы ПК*. SATA имеет также версии для внешнего по отношению к ПК подключения устройств - eSATA и xSATA.
Перспектива HDD
Перспектива HDD в переходе на перпендикулярную запись. В отличие от более старой технологии рис. 1 с продольной записью, при перпендикулярной записи намагниченные участки ориентированы перпендикулярно ферромагнитному слою и позволяют повысить плотность записи. В настоящее время эта технология уже присутствует на рынке и продолжает совершенствоваться. Кроме того, возлагают надежды на помощь лазера - TAR (Termally-Assisted Recording). Лазер нагревает место, на которое воздействует более слабое магнитное поле записывающей головки до точки Кюри, что позволяет легко намгнитить нагретую область, которая остывая, фиксирует намагниченность этой области магнитного материала. Иначе говоря, лазер сводит размер намагниченных областей до размеров своего пятна даже если "пятно" от магнитного поля головки записи большего размера. Эти и другие технические решения, как полагают разработчики повысят постепенно к 2020 году ёмкость 3,5-дюймовых HDD до 50 TB, а 2,5-дюймовых HDD до 12 TB. Для роста скорости хорошей перспективы, видимо нет. Поэтому, там, где скорость приоритетна, к тому же 2020 г HDD будут вытеснены SSD, у которых есть физическая возможность параллельной записи и чтения данных, в отличие от HDD, где магнитная головка пишет и читает последовательно вдоль дорожки данные. Правда, в магнитной записи на ленту параллельная запись на несколько дорожек применяется и, хотя, о такой перспективе повышения скорости в разы для HDD мнений разработчиков не обнаружено, нельзя исключать такую возможность.
Характеристики HDD
Ёмкость. Производители HDD обычно приводят ёмкость накопителей в GB или TB, т.е. в миллиардах байт или тысячах миллиардов байт. Microsoft Windows даёт отчёт о ёмкости HDD одновременно корректно в байтах и в двоичном счислении с некорректными для этого десятичными приставками. Например, производитель указывает, что ёмкость его HDD равна 2TB или 2000GB, а Microsoft Windows даст корректно 2 000 000 000 000 Byte и рядом некорректно 1,81TB, вместо корректного обозначения 1,81TiB.* Действительная отформатированная ёмкость будет немного меньше, в зависимости от файловой системы.
Интерфейс. Набор средств связи, включающий оговоренную конструкцию проводов и разъёмов, с указанием номеров конкретных контактов, электрических характеристик сигналов и правил обмена информации.
Физический размер (форм-фактор). Практически все современные HDD для ПК имеют размер (ширина) 3,5 дюйма для настольных ПК и 2,5 дюйма для ноутбуков (102 и 69,9 мм, соответственно).
Время произвольного доступа. Время, за которое HDD гарантированно начнёт записывать или читать информацию, обычно в миллисекундах.
Количество операций ввода-вывода в секунду. Обычно несколько десятков при произвольном доступе и в 2 раза больше при последовательном доступе. Производители HDD редко нормируют эту величину.
Скорость передачи данных. Обычно приводят две скорости - от буфера к диску и между буфером и хостом, т.е. внешняя максимальная скорость, определяемая интерфейсом HDD.
Размер буфера памяти. Обычно это 8, 16 или 32 MB.
Готовность к работе. Обычно от нескольких секунд до 15 секунд после подачи питания.
Скорость вращения шпинделя. В пределах 15 000 оборотов в минуту.
Номинальные напряжения питания и допустимые предельные отклонения. Обычно +5В и +12В.
Пусковые и установившееся значения токов потребления.
Характеристики надёжности. Здесь, часто приводят такие характеристики
- Средняя вероятность отказа за год (англ. AFR - Annualized Failure Rate), %.
- Среднее время между отказами (англ. MTBF - Mean Time Between Failures), часы.
- Количество старт-стопов электродвигателя.
- Среднее количество бит, которые приходятся на одну неисправленную ошибку при чтении, обычно 10 в 14-й или 15-й степени.
Условия, при которых получают эти характеристики могут очень сильно отличаться даже у разных моделей одного и того же производителя HDD.
Акустический шум. Обычно его приводят в различных режимах работы HDD.
Допустимые внешние влияния в рабочем и нерабочем состоянии. Это диапазоны температур в сочетании с влажностью, удары и вибрация.
Гарантия.
<Предидущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Следующая>