Жесткий диск

Жесткий диск (винчестер, HDD - Hard Disk Drive) используется для длительного хранения больших объемов информации.

Три основных требования к жесткому диску – это емкость, быстродействие и минимальные габариты.

Емкость измеряется в Гбайтах (Гигабайт): 2Гб; 4Гб; 10Гб, 40Гб, 80Гб.

Скорость работы диска характеризуется двумя показателями: 1) временем доступа к данным на диске; 2) скоростью чтения и записи данных на диск.

Эти характеристики соотносятся друг с другом приблизительно так же, как время разгона и максимальная скорость автомобиля. При чтении или записи коротких блоков данных, расположенных в разных участках диска, скорость работы определяется временем доступа к данным – подобно тому, как при движении автомобиля по городу в час пик с постоянными разгонами и торможениями не так уж важна максимальная скорость, развиваемая автомобилем. Зато при чтении или записи данных (в десятки, сотни килобайт, мегабайт) файлов гораздо важнее пропускная способность тракта обмена с диском – точно так же, как при движении автомобиля по скоростному шоссе важнее скорость автомобиля, чем время разгона.

Следует заметить, что время доступа и скорость чтения–записи зависят не только от самого дисковода, но от параметров всего тракта обмена с диском: от быстродействия контроллера диска, системной шины и процессора компьютера.

Конструкция жесткого диска.

Жесткий диск представляет собой несколько соосных магнитных дисков, постоянно вращающихся с высокой скоростью. Каждый из отдельных дисков имеет две стороны с магнитным покрытием, и всю конструкцию условно рассматривают как один диск, имеющий много поверхностей. Над каждой поверхностью располагается считывающая головка. При высоких скоростях вращение дисков головки «парят» над их поверхностями на воздушной подушке.

Типы.

Их всего два. Они отличаются методом управления и связью с остальными участниками компьютерной системы (интерфейсом).

Наиболее часто применяются жесткие диски с интерфейсом IDE (Integrated Disk Electronics) или ATA, ATAPI.

Жесткие диски подключаются к специальному дисковому контроллеру, входящему в состав материнской платы.

Структура хранения информации на жестком диске.

Компьютеру важно не просто записать информацию на диск, а так записать, ее, чтобы потом найти, причем быстро и безошибочно. Поэтому на жестком диске создается специальная структура для хранения данных. Операция создания такой структуры называется форматированием диска. После форматирования каждый файл, записанный на диск, может иметь собственный адрес, выраженный в числовой форме.

Физически жесткий диск состоит из n-дисков и имеет поверхностей. Поверхность разбивается на концентрические дорожки. Каждая дорожка имеет свой уникальный номер. Дорожки, в свою очередь, разбиваются на секторы. Длина каждого сектора равна 512 байт. Таким образом, сектор наименьший элемент структуры жесткого диска. Так как реальный жесткий диск имеет много поверхностей, таким образом, дорожки с одинаковыми номерами, но принадлежащие разным поверхностям, образуют один цилиндр. Каждый цилиндр имеет номер, совпадающий с номером входящих в него дорожек.

Для того, чтобы записать, а затем затребовать информацию, необходимо задать адрес, состоящий из трех чисел: номера цилиндра, номера поверхности и номера сектора.

Что такое таблица размещения файлов.

Вам известно понятие «реестр». Роль реестра на жестком диске выполняет специальная таблица, которая называется FAT (File Allocation Table) - таблица размещения файлов.

Она находится на служебной дорожке жесткого диска. Физическое повреждение секторов, в которых записана эта таблица, равносильна краху всей информации на жестком диске, поэтому эта таблица всегда продублирована.

В зависимости от типа (FAT 32, FAT 64), имеет разную структуру.

Что такое кластер?

Адрес файла выражается 16-разрядным числом (2 байта). Имея 16 двоичных разрядов можно задать 2¹⁶=65536 разных адресов, или столько же файлов.

Предельный размер диска 2 Гбайт. Если мы поделим этот размер на 65536 адресов, то получится, что минимально адресуемое пространство жесткого диска составляет 32 Кбайт. Эта единица и называется кластером. Кластер – это несколько секторов, рассматриваемые операционной системой как одно целое. Переход к кластерам произошел потому, что размер таблицы FAT был ограничен, а размер диска менялся.

Размер кластера зависит от размера жесткого диска. Если 4 Гбайт, таким образом, размер кластера равно 16 Кбайт.

Кластер – это минимальное адресуемое дисковое пространство; ни один файл не может занимать меньше места, чем составляет кластер.

Файл 1 байт займет всего 32 Кбайт. Файл 2 байта займет всего 32 Кб.

Если файл 32, 1 Кб, то займет 2 кластера, т.е. 64 Кб.

Метод борьбы с кластеризацией.

Очень перспективный метод предлагает операционная система Windows 98. В ней реализован новый формат таблицы размещения файлов, который называется FAT 32.

В этом формате на адресацию файла выделено 35 бита (4 байта) и поэтому получаемый размер кластера намного меньше. Для жестких дисков, имеющих размер до 8 Гб, размер кластера составляет всего 4 Кб. 16 Гб размер кластера 8Кб; до 32 Гб – 16Кб; 32 Гб и выше 32Кб.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology)

S.M.A.R.T. – технология самотестирования, разработанная производителями жестких дисков для обеспечения более высокой степени надежности хранения информации. Суть S.M.A.R.T. технологии заключается в том, что сам винчестер отслеживает состояние своей работоспособности и способен заранее предупредить пользователя о своем предаварийном состоянии.

Пользователь компьютера оснащенного S.M.A.R.T. HDD и специальной программой S.M.A.R.T. диагностики будет заранее знать о возможном предаварийном состоянии HDD и, следовательно, сможет избежать потери данных, хранящихся на винчестере.