Принципиальное устройство жесткого диска

Классификация носителей информации

Когда питание компьютера отключается, содержание оперативной памяти утрачивается вследствии разряда конденсаторов в ячейках. Для сохранения информации используют энергонезависимые запоми­нающие устройства (носители), которые способны удерживать теку­щее состояние элементов памяти в отсутствие внешнего питающего напряжения. Однако для чтения и записи (стирания) информации необходимо подключение таких носителей к соответствующему интер­фейсу и его активизация. Многие виды носителей информации приме­няют не только в компьютерах, но и в бытовой технике. Практически все знакомы с музыкальными компакт-дисками или твердотельными носителями для цифровых фото- и видеокамер.

В настоящее время сложилась следующая классификация носителей информации: жесткие диски; съемные магнитные носители (гибкие диски, MicroDrive, PCMCIA-Disk, Click Drive, ZIP, JAZ, Orb, HiFD, LS-120); компактные твердотельные носители (CompactFlach, Memory Stick, xD Picture Card, SmartMedia, SecureDigital/MultiMedia Card, USB-Drive); оптические носители (CD, DVD); магнитооптические носители; ленточные накопители.

Дисковод жесткого диска (Hard Disk Drive — HDD) «пo умолчанию» устанавливается в большинство настольных компьютеров и поэтому является самым распространенным носителем информации. Жесткий диск считается внутренним устройством компьютера.

Дисковод гибкого диска (Floppy Disk Drive — FDD) формата 3, 5 дюйма занимает место в корпусе современного компьютера скорее по при­вычке, чем по необходимости. Более совершенные устройства практи­чески «перехватили» его функции. Однако даже все вместе прочие магнитные носители занимают небольшую долю рынка.

Оптические носители, особенно компакт-диски (Compact Disk — CD), пожалуй, занимают второе место после жестких дисков по степени распространенности. Сегодня трудно встретить настольный компью­тер, не оснащенный приводом CD-ROM (CD-.RW).

Магнитооптические носители (Magnetic Optical — МО) используют в основном в тех областях, где необходима высокая надежность хране­ния больших объемов данных. Традиционно МО-дисководы популярны в сфере компьютерного дизайна, допечатной подготовки, обработки видео.

Ленточные накопители (стриммеры) обычно используют для архивирования больших объемов данных, особенно в тех областях, где не тре­буется быстрый доступ к информации, но важным критерием является ее полнота и сохранность.

Принципиальное устройство жесткого диска

Накопитель на жестких магнитных дисках содержит четыре основ­ных элемента (блока): пакет дисковых пластин на вращающейся оси, головки чтения-записи, позиционер (актюатор), контроллер.

Пластины. Дисковая пластина состоит из основы и магнитного покры­тия, на которое записываются данные. Основу изготавливают из алю­миниевых сплавов, а в последнее время из керамики или стеклянных компонентов. Магнитное покрытие обычно выполняется из оксида железа. Современные технологии (например, с антиферромагнитной связью), требуют применения двух слоев магнитного покрытия с про­слойкой из парамагнитного материала.

Данные хранятся на пластинах в виде концентрических дорожек, каж­дая из которых разделена на секторы по 512 байт. Ориентация доме­нов в магнитном слое служит для распознавания двоичной информа­ции (0 или 1). Размер доменов определяет плотность записи данных. Магниторезистивные технологии (MR) обеспечивают плотность до 3 Гбайт на одну пластину, технологии GMR — свыше 40 Гбайт (более 20 Гбит на квадратный дюйм).

Пластины посажены на шпиндель, вращаемый сервомотором. В жест­ких дисках с интерфейсом IDE обычно используют 1-5 пластин, с интерфейсом SCSI — до 10. Скорость вращения современных жест­ких дисков достигает 15000 об/мин.

Головки чтения-записи. Принцип работы магнитно-резистивной головки при чтении данных состоит в заметном изменении сопротив­ления протекающему электрическому току при изменении напряжен­ности магнитного поля. Элемент чтения головки представляет собой сверхтонкую пленку из специального материала, который меняет сопротивление в зависимости от ориентации магнитных доменов на поверхности вращающегося диска.

Канал чтения данных непрерывно пропускает ток через головку, и потому изменение сопротивления пленки мгновенно регистрируется. Данные поступают в специальный компаратор, который окончательно определяет, какой бит был считан, и далее направляет сформирован­ный сигнал нуля или единицы.

Позиционер (актюатор) перемещает головки к нужному цилиндру диска. Он также играет большую роль в обеспечении безопасности при ударах, отключении питания и других аварийных ситуациях.

Контроллер управляет всеми электромеханическими и электронными компонентами жесткого диска. Как правило, выполняется на микро­схеме вместе с буфером данных. Контроллер обеспечивает сопряже­ние жесткого диска с интерфейсом компьютера.