Жесткий диск и винчестер два устройства с разным назначением выберите один ответ верно неверно

Обновлено: 08.07.2024

Жёсткий диск или HDD — устройство хранения данных. До появления твердотельных накопителей (SSD) оно использовалось и для установки системы, и для размещения пользовательских файлов. Несмотря на конкуренцию со стороны более совершенной технологии, HDD продолжает оставаться важным элементом компьютером. Чтобы правильно пользоваться накопителем и продлить его работоспособность, нужно знать, из чего он состоит и как устроен.

Основы конструкции

Состав комплектующих в самых общих чертах раскрывается уже в полном названии — накопитель на жёстких магнитных дисках. Но это в большей степени описание технологии, а мы же начнём с элементарного — физического устройство носителя. Если взять его в руки и покрутить, то можно быстро выделить две части:

• Плата управления — служит для подключения диска к компьютеру, руководства всеми процессами внутри HDD и синхронизации с операционной системой.
• Герметичный блок — собранный из алюминия корпус, внутри которого располагаются остальные компоненты жёсткого диска.

Так выглядит стандартный HDD, который можно обнаружить внутри почти любого системного блока Так выглядит стандартный HDD, который можно обнаружить внутри почти любого системного блока

Это очень общая классификация, которая пока ничего не говорит о том, как же всё работает. Чтобы разобраться в деталях, углубимся в разборку накопителя.

Плата управления

Начнём с изучения платы. В самом центре схемы расположен большой чип — микроконтроллер (MCU). Он состоит из двух компонентов:

• Центральный вычислительный блок — выполняет все расчёты.
• Канал чтения и записи — устройство, которое переводит аналоговый сигнал с головки в дискретный и наоборот — из цифрового сигнала в аналоговый.

На микропроцессоре также есть порты ввода/вывода, через которые он управляет остальными элементами в плате и обменивается информацией через интерфейс SATA, используемый для подключения к материнской плате.

Второй чип, который мы обнаруживаем на плате, — DDR SDRAM память. От его объёма зависит количество доступного кэша на диске. Чип разделён на память прошивки, которая частично содержится во флеш-накопителе, и буферную память, используемую процессором для загрузки прошивки.

Третий чип — контроллер управления двигателем и головками (VCM controller). Он также отвечает за работу дополнительных источников питания, расположенных на плате. От них получают энергию микропроцессор и предусилитель-коммутатор — элемент из герметичного блока, о котором мы поговорим ниже. VCM controller потребляет больше энергии, чем остальные компоненты, потому что занимается вращением шпинделя и движением головок.

Этот контроллер управляет механическим движением головок Этот контроллер управляет механическим движением головок

На схеме также есть датчик вибраций, который следит за уровнем тряски. Если интенсивность кажется ему опасной, то он посылает сигнал на контроллер управления двигателями и головками с требованием немедленно припарковать головки или вовсе остановить вращение HDD. Теоретически это должно защитить диск от механических повреждений, но на практике часто приводит к тому, что накопитель выходит из строя. Если его уронить, то датчики начинают реагировать на малейшую вибрацию и блокируют работу носителя.

Защитой HDD также занимается ограничитель переходного напряжения. Его задача — предотвратить выход диска из строя при скачке напряжения. Таких ограничителей на плате может быть несколько.

Благодаря ограничителю напряжения диск защищён от скачков Благодаря ограничителю напряжения диск защищён от скачков

Устройство простое, но очень функциональное. Каждый элемент выполняет свою задачу и обеспечивает общую связь между всеми компонентами жёсткого диска.

Гермоблок

Гермоблок — это не просто коробка, в которой хранятся магнитные диски. Поверхность этого компонента тоже выполняет крайне важные задачи. Если мы открутим плату управления, то увидим под ней контакты от моторов и головок. Они осуществляют связь с платой. Рядом с ними — почти невидимое техническое отверстие, задача которого — выравнивание давления внутри и снаружи герметичной коробки. Внутренняя часть отверстия покрыта фильтром, который не пропускает влагу и пыль в хранилище магнитных дисков.

У гермоблока очень функциональная поверхность под платой управления У гермоблока очень функциональная поверхность под платой управления

Крышка герметичного блока с другой стороны представляет собой пласт металла с резиновой прокладкой, которая защищает внутренности от пыли и влаги. Снимаем её и видим магнитные диски — их ещё называют блинами и пластинами.

На этих пластинах хранится информация, которую мы записываем на жёсткий диск На этих пластинах хранится информация, которую мы записываем на жёсткий диск

Диски обычно делают из стекла или предварительно отполированного алюминия. Пластины покрываются слоями разных веществ, среди которых ферромагнетик. Именно благодаря ему мы получаем возможность записывать, хранить и считывать данные. Над верхним блином и между остальными пластинами располагаются сепараторы. Они выравнивают воздушные потоки и снижают уровень шума. Разделители обычно изготавливают из пластика или алюминия — последние лучше справляются с понижением температуры внутри герметичной зоны.

Блок магнитных головок

Одно из самых сложных устройств в жёстком диске имеет блок магнитных головок (БМГ). Рассмотрим все элементы, которые он содержит. Начнём с головок чтения записи — они расположены на концах кронштейнов. Когда шпиндель остановлен, головки должны располагаться в препаровочной области — это специально выделенное место, которое задействовано, если вал не работает. На некоторых HDD препаровочные области находятся вне пластин.

Для нормального функционирования накопителя требуется чистый воздух с минимальным содержанием посторонних частиц. Для обеспечения такой атмосферы внутри накопителя устанавливаются циркуляционные фильтры. Они выводят частицы смазки и металла, которые собираются в гермокорпусе в процессе работы HDD. Фильтры стоят на пути воздушных потоков, появляющихся при вращении пластин.

В каком году А. Шугарт из компании IBM изобрел устройство хранения информации, известное как флоппи-диск?

Вопрос 2

• 720 Кбайт
• 1200 Кбайт
• 1,44 Мбайт
• 360 Кбайт

Вопрос 3

• 720 Кбайт
• 1440 Кбайт
• 1200 Кбайт
• 1024 Кбайт

Вопрос 4

• окошко, определяющее плотность записи (на другой стороне — переключатель защиты от записи)
• основа диска с отверстиями для приводящего механизма
• защитная шторка открытой области корпуса
• пластиковый корпус дискеты
• антифрикционная прокладка
• магнитный диск
• область записи (красным условно выделен один сектор одной дорожки)

Вопрос 5

Как расшифровывается аббревиатура CD-ROM?

• Compact Disc Read Only Memory
• Compact Disc Recordable On Memory
• Commodore Dynamic Recycled On Maintance
• Crystal Disc Rich Old Mountains

Вопрос 6

Кто разработал технологию лазерной записи информации на компакт-диски и в 1964 году был удостоен Нобелевской премии?

• Александр Прохоров
• Николай Басов
• Билли Джоэл
• Джон Скалли
• Джеймс Рассел

Вопрос 7

Сколько минут аудиозаписи вмещает стандартный компакт диск объемом 700 МБ?

Вопрос 8

Что означает надпись на компакт диске "16х", "48х"?

• количество циклов перезаписи компакт диска CD-R и CD-RW соответственно
• скорость чтения/записи CD кратна 150 Кб/с и равна 2400 и 7200 соответственно
• количество циклов перезаписи компакт диска CD-RW и CD-RW DL соответственно
• период дифракционной отражательной решетки CD и DVD в питах соответственно

Вопрос 9

• углубление, выдавленное в поликарбонатной основе
• шаг дорожек в спирали записанной информации
• лёгкие радиальные царапины
• разница фаз в половину длины волны между рассеянным и отражённы мсветом

Вопрос 10

Почему жесткие диски иногда называют – винчестер?

• конструкция жесткого диска разработана в 1973 г. в филиале фирмы IBM в г. Винчестер (Великобритания).
• первый жёсткий диск был разработан в компании IBM был разбит на 30 дорожек по 30 секторов каждая. Именно обозначение этого диска "30/30" дало повод называть его на сленге "Winchester" – аналогично известной модели американского ружья с маркировкой патронов "30/30"
• у первого накопителя, выпущенного в 1968 году, имелось максимальное значение скорости 3030 Об/мин, что было в полной мере созвучно с маркой популярного в то время ружья «30-30 Winchester»
• в 1973 году появился первый жёсткий диск от компании IBM, конструкция которого состояла из двух отдельных отсеков по 30 Мб, из-за чего диску дали кодовое название «30-30», что было в полной мере созвучно с маркой популярного в то время ружья «30-30 Winchester»

Вопрос 11

С чем связано ограничение максимальной емкости жестких дисков, скомпонованных до 1998 г., и имеющих емкость – до 8,4 Гб ?

• по стандарарту ATA определён интерфейс между контроллером и накопителем, а также принцип адресации CHS
• доступ операционной системы к накопителям в данном случае выполнялся посредством LBA-адресации
• проблемы с ограничением BIOS
• разрядность процессора и, как следствие, операционной системы

Вопрос 12

Чему равна максимальная скорость вращения шпинделя жесткого диска на данный момент?

• 3600 Об/мин
• 4500 Об/сек
• 7200 Об/мин
• 15000 Об/мин
• 5400 Об/мин

Вопрос 13

Установить верную последовательность подготовки жёсткого диска к работе

• подключить жёсткий диск при помощи шлейфов к материнской плате
• посмотреть в настройках BIOS, определилось ли новое оборудование
• в разделе администрирования дисков произвести инициализацию и создать загрузочную запись
• создать простой том и присвоить ему идентификатор (литеру)
• выполнить форматирование с выбором файловой системы
• выполнить проверку диска и таблицы размещения файлов средствами загрузчика операционной системы
• запустить службу S.M.A.R.T. для анализа жёсткого диска и установки параметров чтения/записи

Вопрос 14

• Герметично закрывающаяся крышка
• Прижимная шайба
• Алюминиевая пластина
• Шайба - прокладка между пластинами
• Подвес (актуатор) с головками чтения/записи данных
• Двигатель жёсткого диска
• Постоянный магнитный элемент
• Основа корпуса
• Изолирующая теплопроводная прокладка
• Плата управления - контроллер

Вопрос 15

Что означает аббревиатура USB?

• Universal Serial Bus
• Useless Serial Bus
• United Serial Bug

Вопрос 16

Сколько контактов имеет USB-флешка?

• 4 (2 проводника питания и 2 проводника данных)
• 5 (2 проводника питания, 2 проводника данных, заземление)
• 6 (2 проводника питания и 2 дуплексных проводника данных)
• 7 (2 проводника питания, 2 дуплексных проводника данных, заземление)

Вопрос 17

В каком году появился первый USB-флеш накопитель?

Вопрос 18

К основным недостаткам флеш накопителя можно отнести

• ограниченное число циклов записи/стирания
• ограниченный объем памяти
• чувствительность к радиации
• способствуют распространению вирусов

Вопрос 19

Какова средняя скорость вращения дискеты 3,5"?

• 200 об/мин
• 300 об/мин
• 400 об/мин
• 600 об/мин

Вопрос 20

Установить верную последовательность интерфейсов накопителей на жестких магнитных дисках в порядке появления

Вопрос 21

Какой объем информации можно записать на DVD-5 и DVD-10?

• 4.7 Гб и 9.4 Гб данных соответственно
• 4.7 Гб и 17 Гб данных соответственно
• 8.5 Гб и 9.4 Гб данных соответственно
• 8.5 Гб и 17 Гб данных соответственно

Вопрос 22

Пространство поверхности пластин диска делится на концентрические кольцевые области -

Вопрос 23

Минимальная адресуемая единица хранения информации на дисковых запоминающих устройствах это .

Вопрос 24

Совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жёсткого диска это .

Вопрос 25

Чему равен максимальный размер файловой системы FAT32 в существующих 32-битных реализациях на жёстких дисках?

Вопрос 26

Ограничение схемы адресации CHS и параллельного интерфейса IDE приводит к общему ограничению объема информации на жёстком диске равном .

• 2 Гб
• 504 Мб
• 128 Мб
• 2.1 Г.б

Вопрос 27

Раздел жёсткого диска может быть .

• Первичным
• Дополнительным
• Корневым
• Расширенным

Вопрос 28

Системная утилита, служащая для управления разделами жёсткого диска, использует текстовый интерфейс пользователя - это.

• fdisk
• format
• S.M.A.R.T.
• BIOS

Вопрос 29

Какое устройство обладает наименьшей скоростью обмена информацией?

• дисковод для гибких дисков
• жесткий диск
• CD-ROM дисковод
• твердотельный накопитель

Вопрос 30

К устройствам внешней (энергонезависимой) памяти не относится .

• флэш-карты
• жесткие магнитные диски
• гибкие магнитные диски
• оперативная память

Вопрос 31

Запись и считывание данных в приводах для оптических дисков осуществляются с помощью.

• термоэлемента
• лазера
• магнитной головки
• сенсорного датчика

Вопрос 32

Внешняя память служит для .

• хранения информации внутри ПК
• хранения оперативной, часто изменяющейся информации в процессе решения задачи
• долговременного хранения информации независимо от того, работает ПК или нет
• обработки информации в данный момент времени

Вопрос 33

Информация хранится в памяти ПК .

• на языке высокого уровня (Бейсик, Паскаль и др.)
• в десятичной системе счисления
• в двоичном коде
• в текстовом виде

Вопрос 34

Укажите соответствие для всех 4 вариантов ответа:

• память человека
• записная книжка
• жесткий диск
• память человечества

Вопрос 35

Пакет магнитных дисков, надетых на общую ось это - .

• винчестер компьютера
• флеш-карта
• перфокарта
• CD-ROM

Вопрос 36

Что является оптическим носителем информации?

• Флеш-карта
• CD,DVD-диски
• Винчестер компьютера
• CD-ROM

Вопрос 37

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо оберегать от .

• холода
• света
• перепадов атмосферного давления
• магнитных полей

Вопрос 38

Материальная среда, используемая для записи и хранения информации.

• Кэш
• Носитель
• Хранитель
• Держатель

Вопрос 39

Какой компьютерный носитель информации окончательно вышел из массового употребления?

• CD-диск
• DVD-диск
• Дискета
• Флешка

Вопрос 40

На ЭВМ первого поколения сменным носителем информации для устройст внешней памяти была .

• специальная бумага
• магнитная лента
• медная проволока
• нет правильного ответа

Вопрос 41

Компакт-диск, предназначенный для многократной записи новой информации называется .

Вопрос 42

Устройство, осуществляющее чтение и/или запись информации - это

• накопитель информации
• носитель информации

Вопрос 43

Устройство, на котором непосредственно записана (хранится) информация - это

• накопитель информации
• носитель информации

Вопрос 44

Накопители информации, которые могут находится в составе системного блока:

ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЦЕЛЬ: Создать условия для изучения устройства и принципа работы жесткого диска, его технических характеристик средствами ИКТ.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ЦЕЛЬ– способствовать ознакомлению обучающихся с устройством и принципом работы жесткого диска, его техническими характеристиками(объем диска, скорость вращения дисков, объем кэш-памяти, физический размер, тип интерфейса).

РАЗВИВАЮЩАЯ ЦЕЛЬ – способствовать развитию у обучающихся информационной компетентности, аналитического мышления, памяти, внимательности, навыков само- и взаимоконтроля.

ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ ЦЕЛЬ –способствовать воспитанию ответственности за результаты учебной деятельности, объективности самооценки, толерантности.

ТИП УРОКА: Комбинированный урок (с поэтапным усвоением материала).

ВИД УРОКА: урок-беседа.

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ: эвристический метод, частично поисковый.

ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ: фронтальная, парная, групповая, индивидуальная.

СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ:

модель жесткого диска;

схема устройства жесткого диска (Приложение 2);

таблица для заполнения «Технические характеристики жестких дисков» (Приложение 3);

прайс-лист с техническими характеристиками жестких дисков (Приложение 4);

карточки с задачами(Приложение 5);

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА

Наименование этапа занятия

Деятельность преподавателя

Деятельность обучающихся

Приветствие, работа с классным журналом.

Приветствуют, настраиваются на работу

Приложение 1, слайд №1

Целеполагание и мотивация

Объявляет тему урока.

Рассказывает о сфере применения жестких дисков (далее – ЖД), о важности правильного выбора ЖД и правильной его эксплуатации.

Знакомит с целями урока.

Знакомятся с темой и целями урока

Приложение 1, слайд №2

Фронтальный опрос. Вопросы:

– Что такое «память компьютера»?

– На какие две группы можно разделить все запоминающие устройства?

– Чем отличаются устройства внутреннейпамяти от устройств внешней?

– Для чего предназначены внешние ЗУ?

– Какие устройства к ним относят?

– Что такое носитель информации, накопитель?Привести примеры.

– Какие вы знаете параметры, характеризующие ЗУ (технические характеристики)?

– Что называют объёмом ЗУ? В чем он измеряется?

– Что называют производительностью ЗУ?

Вспоминают изученный ранее материал, отвечают на вопросы.

Первичное усвоение материала

Знакомит обучающихся с назначением ЖД, видами ЖД, внешним и внутренним устройством, основными техническими характеристиками.

Слушают рассказ, рассматривают основные компоненты ЖД на слайде и модели ЖД.

Приложение 1, слайды №№3 – 4; модель ЖД

Осознание и осмысление учебной информации

– других общепринятых названиях ЖД, их смысле;

– о назначении ЖД;

– об основных элементах в устройстве ЖД, их особенностях и назначении (диски, шпиндель, головки чтения и записи, блок головок, шпиндельный двигатель, привод головок, контроллер, кэш-память, интерфейс);

– о принципах работы ЖД;

Слушают рассказ, рассматривают основные компоненты ЖД на слайде и модели ЖД. Записывают:

– другие названия ЖД, назначение ЖД;

– основные элементы в устройстве ЖД, их назначение.

Приложение 1, слайды №№3 – 5; модель ЖД

Систематизация знаний и умений

Формулирует задание: вспомнить и подписать на схеме устройства ЖД названия всех рассмотренных элементов.

Подписывают на схеме элементы, сверяются со схемой на слайде.

Приложение 1, слайды №№6 – 7; Приложение 2.

Применение знаний и умений

Ставит вопрос: учитывая полученные знания об устройстве и принципе работы ЖД, сформулируйте правила, которые необходимо соблюдать при эксплуатации ЖД?

Предлагают правила эксплуатации ЖД, записывают их как вывод.

Осознание и осмысление учебной информации

Рассказывает о характеристиках ЖД, их единицах измерения, их значении при выборе ЖД:

– объем памяти ЖД;

– скорость вращения дисков;

Слушают рассказ, вместе с преподавателем заполняют таблицу (Приложение 3)

Приложение 1, слайды №№8 – 12; Приложение 3.

Применение знаний и умений

Предлагает выполнить задания:

Сравнить по характеристикам два ЖД (Приложение 4)

Выбрать из прайс-листа(Приложение 4) оптимальный вариант в соответствии с поставленной задачей(Приложение 5). Ответ обосновать.

Приложение 1, слайд№12; Приложение 4; Приложение 5.

Проверка уровня усвоения знаний и умений

Предлагает ответить на вопросы теста; организует взаимопроверку.

Выполняют тестовые задания; проверяют работу соседа, ставят оценки.

Приложение 1, слайд №13.

Подведение итогов урока и рефлексия

Проводит анализ результатов теста, разбирает вопросы, в которых встретились затруднения.

Напоминает цели урока.

Спрашивает у обучающихся, все ли смогут самостоятельно выполнить аналогичные задания.

Разбирают с учителем вопросы, в которых встретились затруднения.

Анализируют достижение целей урока, отвечают на вопрос педагога.

Приложение 1, слайд №13.

Постановка домашнего задания

Изучить ассортимент жёстких дисков в магазинах города или в Интернете. Определить самые высокие значения их характеристик.

Фиксируют домашнее задание

Приложение 1, слайд №14.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Схема устройства жесткого диска

Задание : подписать на схеме устройства ЖД названия всех рассмотренныхкомпонентов.

Основные компоненты жёсткого диска

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Таблица для заполнения «Технические характеристики жестких дисков»

Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, это не новое супергеройское трио из вселенной Marvel. Речь идёт о хранении наших драгоценных цифровых данных. Нам нужно где-то их хранить, надёжно и стабильно, чтобы мы могли иметь к ним доступ и изменять за мгновение ока. Забудьте о Железном человеке и Торе — мы говорим о жёстких дисках!

Итак, давайте погрузимся в изучении анатомии устройств, которые мы сегодня используем для хранения миллиардов битов данных.

You spin me right round, baby

Механический накопитель на жёстких дисках (hard disk drive, HDD) был стандартом систем хранения для компьютеров по всему миру в течение более 30 лет, но лежащие в его основе технологии намного старше.

Первый коммерческий HDD компания IBM выпустила в 1956 году, его ёмкость составляла аж 3,75 МБ. И в целом, за все эти годы общая структура накопителя не сильно изменилась. В нём по-прежнему есть диски, которые используют для хранения данных намагниченность, и есть устройства для чтения/записи этих данных. Изменился же, и очень сильно, объём данных, который можно на них хранить.

В 1987 году можно было купить HDD на 20 МБ примерно за 350 долларов; сегодня за такие же деньги можно купить 14 ТБ: в 700 000 раз больший объём.

Мы рассмотрим устройство не совсем такого размера, но тоже достойное по современным меркам: 3,5-дюймовый HDD Seagate Barracuda 3 TB, в частности, модель ST3000DM001, печально известную своим высоким процентом сбоев и вызванных этим юридических процессов. Изучаемый нами накопитель уже мёртв, поэтому это будет больше похоже на аутопсию, чем на урок анатомии.

Перевернув накопитель, мы видим печатную плату и несколько разъёмов. Разъём в верхней части платы используется для двигателя, вращающего диски, а нижние три (слева направо) — это контакты под перемычки, позволяющие настраивать накопитель под определённые конфигурации, разъём данных SATA (Serial ATA) и разъём питания SATA.

Serial ATA впервые появился в 2000 году. В настольных компьютерах это стандартная система, используемая для подключения приводов к остальной части компьютера. Спецификация формата претерпела множество ревизий, и сейчас мы пользуемся версией 3.4. Наш труп жёсткого диска имеет более старую версию, но различие заключается только в одном контакте в разъёме питания.

В подключениях передачи данных для приёма и получения данных используется дифференцированный сигнал: контакты A+ и A- используются для передачи инструкций и данных в жёсткий диск, а контакты B — для получения этих сигналов. Подобное использование спаренных проводников значительно снижает влияние на сигнал электрического шума, то есть устройство может работать быстрее.

Если говорить о питании, то мы видим, что в разъёме есть по паре контактов каждого напряжения (+3.3, +5 и +12V); однако большинство из них не используется, потому что HDD не требуется много питания. Эта конкретная модель Seagate при активной нагрузке использует менее 10 Вт. Контакты, помеченные как PC, используются для precharge: эта функция позволяет вытаскивать и подключать жёсткий диск, пока компьютер продолжает работать (это называется горячей заменой (hot swapping)).

Контакт с меткой PWDIS позволяет удалённо перезагружать (remote reset) жёсткий диск, но эта функция поддерживается только с версии SATA 3.3, поэтому в моём диске это просто ещё одна линия питания +3.3V. А последний контакт, помеченный как SSU, просто сообщает компьютеру, поддерживает ли жёсткий диск технологию последовательной раскрутки шпинделей staggered spin up.

Перед тем, как компьютер сможет их использовать, диски внутри устройства (которые мы скоро увидим), должны раскрутиться до полной скорости. Но если в машине установлено много жёстких дисков, то внезапный одновременный запрос питания может навредить системе. Постепенная раскрутка шпинделей полностью устраняет возможность таких проблем, но при этом перед получением полного доступа к HDD придётся подождать несколько секунд.

Сняв печатную плату, можно увидеть, как она соединяется с компонентами внутри устройства. HDD не герметичны, за исключением устройств с очень большими ёмкостями — в них вместо воздуха используется гелий, потому что он намного менее плотный и создаёт меньше проблем в накопителях с большим количеством дисков. С другой стороны, не стоит и подвергать обычные накопители открытому воздействию окружающей среды.

Благодаря использованию таких разъёмов минимизируется количество входных точек, через которые внутрь накопителя могут попасть грязь и пыль; в металлическом корпусе есть отверстие (большая белая точка в левом нижнем углу изображения), позволяющее сохранять внутри давление окружающей среды.

Теперь, когда печатная плата снята, давайте посмотрим, что находится внутри. Тут есть четыре основных чипа:

• LSI B64002: чип основного контроллера, обрабатывающий инструкции, передающий потоки данных внутрь и наружу, корректирующий ошибки и т.п.
• Samsung K4T51163QJ: 64 МБ DDR2 SDRAM с тактовой частотой 800 МГц, используемые для кэширования данных
• Smooth MCKXL: управляет двигателем, крутящим диски
• Winbond 25Q40BWS05: 500 КБ последовательной флеш-памяти, используемой для хранения встроенного ПО накопителя (немного похожего на BIOS компьютера)

Открыть накопитель просто, достаточно открутить несколько болтов Torx и вуаля! Мы внутри…

Учитывая, что он занимает основную часть устройства, наше внимание сразу привлекает большой металлический круг; несложно понять, почему накопители называются дисковыми. Правильно их называть пластинами; они изготавливаются из стекла или алюминия и покрываются несколькими слоями различных материалов. Этот накопитель на 3 ТБ имеет три пластины, то есть на каждой стороне одной пластины должно храниться 500 ГБ.

Изображение довольно пыльное, такие грязные пластины не соответствуют точности проектирования и производства, необходимого для их изготовления. В нашем примере HDD сам алюминиевый диск имеет толщину 0,04 дюйма (1 мм), но отполирован до такой степени, что средняя высота отклонений на поверхности меньше 0,000001 дюйма (примерно 30 нм).

Базовый слой имеет глубину всего 0,0004 дюйма (10 микронов) и состоит из нескольких слоёв материалов, нанесённых на металл. Нанесение выполняется при помощи химического никелирования с последующим вакуумным напылением, подготавливающих диск для основных магнитных материалов, используемых для хранения цифровых данных.

Этот материал обычно является сложным кобальтовым сплавом и составлен из концентрических кругов, каждый из которых примерно 0,00001 дюйма (примерно 250 нм) в ширину и 0,000001 дюйма (25 нм) в глубину. На микроуровне сплавы металлов образуют зёрна, похожие на мыльные пузыри на поверхности воды.

Каждое зерно обладает собственным магнитным полем, но его можно преобразовать в заданном направлении. Группирование таких полей приводит к возникновению битов данных (0 и 1). Если вы хотите подробнее узнать об этой теме, то прочитайте этот документ Йельского университета. Последними покрытиями становятся слой углерода для защиты, а потом полимер для снижения контактного трения. Вместе их толщина составляет не больше 0,0000005 дюйма (12 нм).

Скоро мы увидим, почему пластины должны изготавливаться с такими строгими допусками, но всё-таки удивительно осознавать, что всего за 15 долларов можно стать гордым владельцем устройства, изготовленного с нанометровой точностью!

Однако давайте снова вернёмся к самому HDD и посмотрим, что же в нём есть ещё.

Жёлтым цветом показана металлическая крышка, надёжно крепящая пластину к электродвигателю привода шпинделя — электроприводу, вращающему диски. В этом HDD они вращаются с частотой 7200 rpm (оборотов/мин), но в других моделях могут работать медленнее. Медленные накопители имеют пониженный шум и энергопотребление, но и меньшую скорость, а более быстрые накопители могут достигать скорости 15 000 rpm.

Чтобы снизить урон, наносимый пылью и влагой воздуха, используется фильтр рециркуляции (зелёный квадрат), собирающий мелкие частицы и удерживающий их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. Над дисками и рядом с фильтром есть один из трёх разделителей пластин: помогающих снижать вибрации и поддерживать как можно более равномерный поток воздуха.

В левой верхней части изображения синим квадратом указан один из двух постоянных стержневых магнитов. Они обеспечивают магнитное поле, необходимое для перемещения компонента, указанного красным цветом. Давайте отделим эти детали, чтобы видеть их лучше.

То, что выглядит как белый пластырь — это ещё один фильтр, только он очищает частицы и газы, попадающие снаружи через отверстие, которое мы видели выше. Металлические шипы — это рычаги перемещения головок, на которых находятся головки чтения-записи жёсткого диска. Они с огромной скоростью движутся по поверхности пластин (верхней и нижней).

Посмотрите это видео, созданное The Slow Mo Guys, чтобы увидеть, насколько они быстрые:

В конструкции не используется чего-то вроде шагового электродвигателя; для перемещения рычагов по соленоиду в основании рычагов проводится электрический ток.

Обобщённо их называют звуковыми катушками, потому что они используют тот же принцип, который применяется в динамиках и микрофонах для перемещения мембран. Ток генерирует вокруг них магнитное поле, которое реагирует на поле, созданное стержневыми постоянными магнитами.

Не забывайте, что дорожки данных крошечны, поэтому позиционирование рычагов должно быть чрезвычайно точным, как и всё остальное в накопителе. У некоторых жёстких дисков есть многоступенчатые рычаги, которые вносят небольшие изменения в направление только одной части целого рычага.

В некоторых жёстких дисках дорожки данных накладываются друг на друга. Эта технология называется черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording), и её требования к точности и позиционированию (то есть к попаданию постоянно в одну точку) ещё строже.

На самом конце рычагов есть очень чувствительные головки чтения-записи. В нашем HDD содержится 3 пластины и 6 головок, и каждая из них плавает над диском при его вращении. Для этого головки подвешены на сверхтонких полосках металла.

И здесь мы можем увидеть, почему умер наш анатомический образец — по крайней мере одна из головок разболталась, и что бы ни вызвало изначальный повреждение, оно также погнуло один из рычагов. Весь компонент головки настолько мал, что, как видно ниже, очень сложно получить её качественный снимок обычной камерой.

Однако мы можем разобрать отдельные части. Серый блок — это специально изготовленная деталь под названием «слайдер»: когда диск вращается под ним, поток воздуха создаёт подъёмную силу, поднимая головку от поверхности. И когда мы говорим «поднимает», то имеем в виду зазор шириной всего 0,0000002 дюйма или меньше 5 нм.

Чуть дальше, и головки не смогут распознавать изменения магнитных полей дорожки; если бы головки лежали на поверхности, то просто поцарапали бы покрытие. Именно поэтому нужно фильтровать воздух внутри корпуса накопителя: пыль и влага на поверхности диска просто сломают головки.

Крошечный металлический «шест» на конце головки помогает с общей аэродинамикой. Однако чтобы увидеть части, выполняющие чтение и запись, нам нужна фотография получше.

На этом изображении другого жёсткого диска устройства чтения и записи находятся под всеми электрическими соединениями. Запись выполняется системой тонкоплёночной индуктивности (thin film induction, TFI), а чтение — туннельным магнеторезистивным устройством (tunneling magnetoresistive device, TMR).

Создаваемые TMR сигналы очень слабы и перед отправкой должны проходить через усилитель для повышения уровней. Отвечающий за это чип находится рядом с основанием рычагов на изображении ниже.

Как сказано во введении к статье, механические компоненты и принцип работы жёсткого диска почти не изменились за многие годы. Больше всего совершенствовалась технология магнитных дорожек и головок чтения-записи, создавая всё более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводило к увеличению объёма хранимой информации.

Однако механические жёсткие диски имеют очевидные ограничения скорости. На перемещение рычагов в нужное положение требуется время, а если данные разбросаны по разным дорожкам на различных пластинах, то на поиски битов накопитель будет тратить довольно много микросекунд.

Прежде чем переходить к другому типу накопителей, давайте укажем ориентировочные показатели скорости типичного HDD. Мы использовали бенчмарк CrystalDiskMark для оценки жёсткого диска WD 3.5" 5400 RPM 2 TB:

В первых двух строчках указано количество МБ в секунду при выполнении последовательных (длинный, непрерывный список) и случайных (переходы по всему накопителю) чтения и записи. В следующей строке показано значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке показана средняя задержка (время в микросекундах) между передачей операции чтения или записи и получением значений данных.

В общем случае мы стремимся к тому, чтобы значения в первых трёх строчках были как можно больше, а в последней строчке — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих числах, мы просто используем их для сравнения, когда будем рассматривать другой тип накопителя: твердотельный накопитель.

Читайте также:

  
• Ms dos проверка диска
  
• Распиновка блока питания seasonic
  
• Как сделать из компьютерных дисков подставку для телефона
  
• Оперативная память на macbook a1342 какая подойдет
  
• Оперативная память 1866 а показывает 1600