Festplatten, auch Festplatten genannt, gehören zu den wichtigsten Komponenten eines Computersystems. Jeder weiß davon. Aber nicht jeder moderne Benutzer versteht prinzipiell, wie es funktioniert. Festplatte. Das Funktionsprinzip ist im Allgemeinen für ein grundlegendes Verständnis recht einfach, es gibt jedoch einige Nuancen, die weiter unten besprochen werden.

Fragen zum Zweck und zur Klassifizierung von Festplatten?

Die Frage nach dem Zweck ist natürlich rhetorischer Natur. Jeder Benutzer, selbst der Einsteiger, wird sofort antworten, dass eine Festplatte (auch bekannt als Festplatte, auch als Festplatte oder HDD bezeichnet) sofort antwortet, dass sie zum Speichern von Informationen verwendet wird.

Im Allgemeinen ist dies wahr. Vergessen Sie nicht, dass auf der Festplatte neben dem Betriebssystem und den Benutzerdateien auch vom Betriebssystem erstellte Bootsektoren vorhanden sind, dank derer es startet, sowie bestimmte Etiketten, anhand derer Sie schnell die erforderlichen Informationen auf der Festplatte finden können Scheibe.

Moderne Modelle sind sehr unterschiedlich: normale Festplatten, externe Festplatten, Hochgeschwindigkeits-Solid-State-Laufwerke (SSDs), obwohl sie im Allgemeinen nicht als Festplatten klassifiziert werden. Als nächstes schlagen wir vor, das Gerät und das Funktionsprinzip zu betrachten Festplatte, wenn nicht vollständig, dann zumindest ausreichend, um die grundlegenden Begriffe und Prozesse zu verstehen.

Bitte beachten Sie, dass es auch eine spezielle Klassifizierung moderner Festplatten nach einigen grundlegenden Kriterien gibt, darunter die folgenden:

• Methode zum Speichern von Informationen;
• Medientyp;
• Art und Weise, den Zugang zu Informationen zu organisieren.

Warum wird eine Festplatte Festplatte genannt?

Heutzutage fragen sich viele Benutzer, warum sie Festplatten als verwandt bezeichnen kleine Arme. Es scheint, was könnten diese beiden Geräte gemeinsam haben?

Der Begriff selbst tauchte bereits 1973 auf, als die weltweit erste Festplatte auf den Markt kam, deren Design aus zwei separaten Fächern in einem versiegelten Behälter bestand. Die Kapazität jedes Fachs betrug 30 MB, weshalb die Ingenieure der Festplatte den Codenamen „30-30“ gaben, der ganz im Einklang mit der Marke der damals beliebten „30-30 Winchester“-Waffe stand. Zwar wurde dieser Name in den frühen 90er Jahren in Amerika und Europa fast nicht mehr verwendet, im postsowjetischen Raum ist er jedoch immer noch beliebt.

Der Aufbau und das Funktionsprinzip einer Festplatte

Aber wir schweifen ab. Das Funktionsprinzip einer Festplatte kann kurz als der Vorgang des Lesens oder Schreibens von Informationen beschrieben werden. Aber wie passiert das? Um das Funktionsprinzip einer magnetischen Festplatte zu verstehen, müssen Sie zunächst deren Funktionsweise untersuchen.

Die Festplatte selbst besteht aus einem Satz Platten, deren Anzahl zwischen vier und neun liegen kann und die durch eine Welle (Achse), die Spindel genannt wird, miteinander verbunden sind. Die Platten liegen übereinander. Die Materialien für ihre Herstellung sind meist Aluminium, Messing, Keramik, Glas usw. Die Platten selbst haben eine spezielle magnetische Beschichtung in Form eines Materials namens Platte, das auf Gammaferritoxid, Chromoxid, Bariumferrit usw. basiert. Jede dieser Platten ist etwa 2 mm dick.

Radialköpfe (einer für jede Platte) sind für das Schreiben und Lesen von Informationen verantwortlich, und beide Oberflächen werden in den Platten verwendet. Die Drehzahl kann zwischen 3600 und 7200 U/min liegen, für die Bewegung der Köpfe sind zwei Elektromotoren zuständig.

In diesem Fall besteht das Grundprinzip der Funktionsweise einer Computerfestplatte darin, dass Informationen nicht irgendwo aufgezeichnet werden, sondern an genau definierten Orten, sogenannten Sektoren, die sich auf konzentrischen Pfaden oder Spuren befinden. Um Verwirrung zu vermeiden, gelten einheitliche Regeln. Dies bedeutet, dass die Funktionsprinzipien von Festplatten hinsichtlich ihrer logischen Struktur universell sind. Beispielsweise beträgt die Größe eines Sektors, der weltweit als einheitlicher Standard gilt, 512 Byte. Sektoren werden wiederum in Cluster unterteilt, bei denen es sich um Abfolgen benachbarter Sektoren handelt. Und die Besonderheiten des Funktionsprinzips einer Festplatte bestehen in diesem Zusammenhang darin, dass der Informationsaustausch durch ganze Cluster (eine ganze Anzahl von Sektorketten) erfolgt.

Aber wie geschieht das Lesen von Informationen? Die Funktionsprinzipien eines Festplattenlaufwerks für Festplatten sind wie folgt: Mithilfe einer speziellen Halterung wird der Lesekopf in radialer Richtung (Spiralrichtung) zur gewünschten Spur bewegt und beim Drehen über einem bestimmten Sektor und allen Köpfen positioniert kann sich gleichzeitig bewegen und die gleichen Informationen nicht nur von verschiedenen Spuren, sondern auch von verschiedenen Festplatten (Platten) lesen. Alle Gleise mit den gleichen Seriennummern werden üblicherweise als Zylinder bezeichnet.

In diesem Fall lässt sich ein weiteres Prinzip des Festplattenbetriebs erkennen: Je näher der Lesekopf an der magnetischen Oberfläche ist (diese aber nicht berührt), desto höher ist die Aufzeichnungsdichte.

Wie werden Informationen geschrieben und gelesen?

Festplatten oder Festplatten wurden magnetisch genannt, weil sie die von Faraday und Maxwell formulierten Gesetze der Physik des Magnetismus nutzen.

Wie bereits erwähnt, sind Platten aus nicht magnetisch empfindlichem Material mit einer magnetischen Beschichtung versehen, deren Dicke nur wenige Mikrometer beträgt. Im Betrieb entsteht ein Magnetfeld, das eine sogenannte Domänenstruktur aufweist.

Eine magnetische Domäne ist ein magnetisierter Bereich einer Ferrolegierung, der streng durch Grenzen begrenzt ist. Darüber hinaus lässt sich das Funktionsprinzip einer Festplatte kurz wie folgt beschreiben: Wenn sie einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird, beginnt sich das eigene Feld der Festplatte streng entlang der magnetischen Linien auszurichten, und wenn der Einfluss aufhört, treten Zonen mit Restmagnetisierung auf auf den Datenträgern, in denen die Informationen gespeichert sind, die zuvor im Hauptfeld enthalten waren.

Der Lesekopf ist für die Erzeugung eines externen Feldes beim Schreiben verantwortlich, und beim Lesen erzeugt die dem Kopf gegenüberliegende Zone der Restmagnetisierung eine elektromotorische Kraft oder EMF. Außerdem ist alles einfach: Eine Änderung der EMF entspricht eins im Binärcode, und ihre Abwesenheit oder Beendigung entspricht Null. Der Zeitpunkt der EMF-Änderung wird üblicherweise als Bitelement bezeichnet.

Darüber hinaus kann die magnetische Oberfläche rein aus informatischen Überlegungen als eine bestimmte Punktfolge von Informationsbits zugeordnet werden. Da die Position solcher Punkte jedoch nicht absolut genau berechnet werden kann, müssen Sie auf der Festplatte einige vorab festgelegte Markierungen anbringen, die bei der Bestimmung der gewünschten Position helfen. Das Erstellen solcher Markierungen nennt man Formatieren (grob gesagt das Aufteilen der Festplatte in Spuren und Sektoren, die zu Clustern zusammengefasst sind).

Logischer Aufbau und Funktionsprinzip einer Festplatte im Hinblick auf die Formatierung

Was die logische Organisation der Festplatte betrifft, steht hier die Formatierung an erster Stelle, wobei zwei Haupttypen unterschieden werden: Low-Level (physisch) und High-Level (logisch). Ohne diese Schritte ist es nicht möglich, die Festplatte in einen funktionsfähigen Zustand zu versetzen. Wie Sie eine neue Festplatte initialisieren, wird separat erläutert.

Bei der Low-Level-Formatierung wird die Oberfläche der Festplatte physisch beeinflusst, wodurch Sektoren entstehen, die sich entlang der Spuren befinden. Es ist merkwürdig, dass das Funktionsprinzip einer Festplatte so ist, dass jeder erstellte Sektor eine eigene eindeutige Adresse hat, die die Nummer des Sektors selbst, die Nummer der Spur, auf der er sich befindet, und die Nummer der Seite umfasst der Platte. Bei der Organisation des Direktzugriffs greift also derselbe RAM direkt auf eine bestimmte Adresse zu, anstatt auf der gesamten Oberfläche nach den erforderlichen Informationen zu suchen, wodurch Leistung erreicht wird (obwohl dies nicht das Wichtigste ist). Bitte beachten Sie, dass bei der Low-Level-Formatierung absolut alle Informationen gelöscht werden und in den meisten Fällen nicht wiederhergestellt werden können.

Eine andere Sache ist die logische Formatierung (in Windows-Systemen ist dies die Schnellformatierung oder Schnellformatierung). Darüber hinaus sind diese Prozesse auch auf die Erstellung logischer Partitionen anwendbar, bei denen es sich um einen bestimmten Bereich der Hauptfestplatte handelt, die nach den gleichen Prinzipien funktionieren.

Die logische Formatierung betrifft hauptsächlich den Systembereich, der aus den Bootsektor- und Partitionstabellen (Boot-Record), der Dateizuordnungstabelle (FAT, NTFS usw.) und dem Stammverzeichnis (Root Directory) besteht.

Informationen werden über den Cluster in mehreren Teilen in Sektoren geschrieben, und ein Cluster kann nicht zwei identische Objekte (Dateien) enthalten. Tatsächlich trennt die Erstellung einer logischen Partition diese sozusagen von der Hauptsystempartition, wodurch die darauf gespeicherten Informationen bei Fehlern und Ausfällen nicht geändert oder gelöscht werden können.

Hauptmerkmale der Festplatte

Ich denke hinein allgemeiner Überblick Das Funktionsprinzip einer Festplatte ist ein wenig klar. Kommen wir nun zu den Hauptmerkmalen, die ein vollständiges Bild aller Fähigkeiten (oder Mängel) moderner Festplatten vermitteln.

Das Funktionsprinzip einer Festplatte und ihre wesentlichen Eigenschaften können völlig unterschiedlich sein. Um zu verstehen, wovon wir sprechen, wollen wir die grundlegendsten Parameter hervorheben, die alle heute bekannten Informationsspeichergeräte charakterisieren:

• Kapazität (Volumen);
• Leistung (Datenzugriffsgeschwindigkeit, Lese- und Schreibinformationen);
• Schnittstelle (Verbindungsmethode, Controllertyp).

Die Kapazität stellt die Gesamtmenge an Informationen dar, die auf einer Festplatte geschrieben und gespeichert werden können. Die HDD-Produktionsbranche entwickelt sich so schnell, dass heute Festplatten mit Kapazitäten von etwa 2 TB und mehr im Einsatz sind. Und es wird angenommen, dass dies nicht die Grenze ist.

Die Schnittstelle ist die beste wesentliches Merkmal. Es bestimmt genau, wie das Gerät mit dem Motherboard verbunden ist, welcher Controller verwendet wird, wie Lesen und Schreiben erfolgen usw. Die wichtigsten und gebräuchlichsten Schnittstellen sind IDE, SATA und SCSI.

Festplatten mit IDE-Schnittstelle sind kostengünstig, aber zu den Hauptnachteilen zählen eine begrenzte Anzahl gleichzeitig angeschlossener Geräte (maximal vier) und niedrige Datenübertragungsgeschwindigkeiten (selbst wenn sie Ultra DMA-Direktspeicherzugriff oder Ultra ATA-Protokolle (Modus 2 und Modus 4) unterstützen). Obwohl davon ausgegangen wird, dass ihre Verwendung die Lese-/Schreibgeschwindigkeit auf 16 MB/s erhöht, ist die Geschwindigkeit in Wirklichkeit viel geringer. Darüber hinaus müssen Sie für die Verwendung des UDMA-Modus einen speziellen Treiber installieren, was theoretisch der Fall sein sollte komplett mit Mainboard geliefert werden.

Wenn wir über das Funktionsprinzip einer Festplatte und ihre Eigenschaften sprechen, können wir nicht außer Acht lassen, welches der Nachfolger der IDE-ATA-Version ist. Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die Lese-/Schreibgeschwindigkeit durch die Verwendung des Hochgeschwindigkeits-Fireware-IEEE-1394-Busses auf 100 MB/s erhöht werden kann.

Schließlich ist die SCSI-Schnittstelle im Vergleich zu den beiden vorherigen die flexibelste und schnellste (Schreib-/Lesegeschwindigkeiten erreichen 160 MB/s und mehr). Aber solche Festplatten kosten fast das Doppelte. Die Anzahl der gleichzeitig angeschlossenen Informationsspeichergeräte liegt jedoch zwischen sieben und fünfzehn, die Verbindung kann ohne Ausschalten des Computers hergestellt werden und die Kabellänge kann etwa 15 bis 30 Meter betragen. Eigentlich diese Art von Festplatte hauptsächlich Es wird nicht auf Benutzer-PCs, sondern auf Servern verwendet.

Die Leistung, die die Übertragungsgeschwindigkeit und den E/A-Durchsatz charakterisiert, wird normalerweise in Form der Übertragungszeit und der Menge der sequenziell übertragenen Daten ausgedrückt und in MB/s ausgedrückt.

Einige zusätzliche Optionen

Wenn wir darüber sprechen, was das Funktionsprinzip einer Festplatte ist und welche Parameter ihre Funktion beeinflussen, können wir einige zusätzliche Eigenschaften nicht außer Acht lassen, die sich auf die Leistung oder sogar die Lebensdauer des Geräts auswirken können.

Hier steht an erster Stelle die Rotationsgeschwindigkeit, die sich direkt auf die Zeit der Suche und Initialisierung (Erkennung) des gewünschten Sektors auswirkt. Dies ist die sogenannte latente Suchzeit – das Intervall, in dem sich der benötigte Sektor in Richtung Lesekopf dreht. Heutzutage wurden mehrere Standards für die Spindelgeschwindigkeit übernommen, ausgedrückt in Umdrehungen pro Minute mit einer Verzögerungszeit in Millisekunden:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

Es ist leicht zu erkennen, dass je höher die Geschwindigkeit ist, desto weniger Zeit wird für die Suche nach Sektoren aufgewendet, und zwar physikalisch gesehen pro Umdrehung der Platte, bevor der Kopf auf den gewünschten Plattenpositionierungspunkt eingestellt wird.

Ein weiterer Parameter ist die interne Übertragungsgeschwindigkeit. Auf externen Gleisen ist sie minimal, nimmt aber mit einem allmählichen Übergang zu internen Gleisen zu. Somit ist der gleiche Defragmentierungsprozess, bei dem häufig verwendete Daten in die schnellsten Bereiche der Festplatte verschoben werden, nichts anderes als das Verschieben auf die interne Spur mit höhere Geschwindigkeit Lektüre. Die externe Geschwindigkeit hat feste Werte und hängt direkt von der verwendeten Schnittstelle ab.

Schließlich hängt einer der wichtigen Punkte mit dem Vorhandensein eines eigenen Cache-Speichers oder Puffers der Festplatte zusammen. Tatsächlich ähnelt das Funktionsprinzip einer Festplatte hinsichtlich der Puffernutzung in gewisser Weise dem von RAM oder virtuellem Speicher. Je größer der Cache-Speicher (128-256 KB), desto schneller arbeitet die Festplatte.

Hauptanforderungen an die Festplatte

Es gibt in den meisten Fällen nicht so viele grundlegende Anforderungen, die an Festplatten gestellt werden. Hauptsache lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit.

Der Hauptstandard für die meisten Festplatten ist eine Lebensdauer von etwa 5 bis 7 Jahren bei einer Betriebszeit von mindestens fünfhunderttausend Stunden, bei High-End-Festplatten liegt dieser Wert jedoch bei mindestens einer Million Stunden.

Für die Zuverlässigkeit ist die S.M.A.R.T.-Selbsttestfunktion verantwortlich, die den Zustand einzelner Elemente der Festplatte überwacht und eine ständige Überwachung durchführt. Basierend auf den gesammelten Daten kann sogar eine bestimmte Prognose über das Auftreten möglicher Störungen in der Zukunft erstellt werden.

Es versteht sich von selbst, dass der Nutzer nicht abseits stehen sollte. So ist es beispielsweise beim Arbeiten mit einer Festplatte äußerst wichtig, das optimale Temperaturregime (0 - 50 ± 10 Grad Celsius) einzuhalten, Erschütterungen, Stöße und Stürze der Festplatte sowie das Eindringen von Staub oder anderen kleinen Partikeln zu vermeiden usw. Übrigens wird es für viele interessant sein zu wissen, dass die gleichen Tabakrauchpartikel etwa doppelt so groß sind wie der Abstand zwischen dem Lesekopf und der magnetischen Oberfläche der Festplatte und menschliches Haar - 5-10 Mal.

Initialisierungsprobleme im System beim Austausch einer Festplatte

Nun ein paar Worte dazu, welche Maßnahmen ergriffen werden müssen, wenn der Benutzer aus irgendeinem Grund die Festplatte gewechselt oder eine zusätzliche installiert hat.

Wir werden diesen Prozess nicht vollständig beschreiben, sondern uns nur auf die Hauptphasen konzentrieren. Zuerst müssen Sie die Festplatte anschließen und in den BIOS-Einstellungen nachsehen, ob neue Hardware erkannt wurde, diese im Abschnitt zur Festplattenverwaltung initialisieren und einen Boot-Record erstellen, ein einfaches Volume erstellen, ihm eine Kennung (Buchstabe) zuweisen und Formatieren Sie es mit einer Auswahl Dateisystem. Erst danach ist die neue „Schraube“ vollständig einsatzbereit.

Abschluss

Das ist eigentlich alles, was kurz gesagt die grundlegende Funktionsweise und Eigenschaften moderner Festplatten betrifft. Die Funktionsweise einer externen Festplatte wurde hier nicht grundsätzlich betrachtet, da sie sich praktisch nicht von der Funktionsweise stationärer Festplatten unterscheidet. Der einzige Unterschied besteht in der Art und Weise, wie das zusätzliche Laufwerk an einen Computer oder Laptop angeschlossen wird. Der gängigste Anschluss erfolgt über eine USB-Schnittstelle, die direkt mit dem Mainboard verbunden wird. Wenn Sie gleichzeitig maximale Leistung gewährleisten möchten, verwenden Sie besser den USB 3.0-Standard (der Anschluss im Inneren ist farbig). blaue Farbe), natürlich vorausgesetzt, dass die externe Festplatte selbst dies unterstützt.

Ansonsten denke ich, dass viele Leute zumindest ein wenig verstanden haben, wie eine Festplatte jeglicher Art funktioniert. Möglicherweise wurden oben zu viele Themen aufgeführt, insbesondere auch aus einem Schulphysikkurs, ohne dies ist es jedoch nicht möglich, alle Grundprinzipien und Methoden der Technologien zur Herstellung und Verwendung von Festplatten vollständig zu verstehen.

Wenn Sie eine Privatperson sind, stehen Ihnen unsere Spezialisten gerne zur Verfügung breiteste Palette an Computerdienstleistungen. Unsere erfahrenen Techniker sind bereit, jedes Problem zu lösen, das mit Ihrer Systemeinheit oder Ihrem Laptop auftreten kann.

Anruf:

Die Qualität der von uns angebotenen Computerdienstleistungen Sie können sicher sein Denn wir beschäftigen erfahrene und aufmerksame Techniker, die seit vielen Jahren Computerhilfe und Computerreparaturen durchführen, selbstverständlich mit modernstem Profi-Equipment.

Verbinden:

Computer zu Hause einrichten und reparieren – einen Computertechniker anrufen

• Software Installation

• Motherboard-Reparatur

• Computerassistenzdienste

• Ersetzen des Netzteils

Ist Ihr Computer kaputt? Kein Problem. Unsere Spezialisten wissen, wie sie Ihnen helfen können. Für die Computerreparatur verfügen wir über alle notwendigen Ersatzteile von zertifizierten Herstellern. Hausbesuche erfolgen sehr schnell.

Computerhilfe zu Hause 250 Rubel.

Dringende Laptop-Reparatur – Wir schützen vor Überschwemmungen mit Flüssigkeiten und tauschen Teile aus

• Ersetzen der Matrix

• Reinigung der Tastatur

• Austausch der Batterie

• Reparatur des Netzteils

Wenn Ihr Laptop kaputt ist, werden unsere erfahrenen Techniker das Problem schnell beheben. Selbst wenn Sie versehentlich Flüssigkeit darauf verschüttet haben und der Akku und die Festplatte durchgebrannt sind, werden unsere Techniker Ihren Laptop schnell wieder funktionsfähig machen.

Dringende Reparaturen Laptops 550 Rubel.

Computerviren entfernen und behandeln – Banner entfernen

• Installieren des Virenschutzes

• Behandlung von Viren

• Trojaner entfernen

• Firewall-Setup

Kein Computer ist vor Malware-Angriffen gefeit. Heimtückische Viren können den Betrieb Ihres Computers erheblich beeinträchtigen und zu Datenverlusten führen. Unsere Spezialisten entfernen Viren jedoch effektiv und installieren einen Virenschutz.

Virenentfernung 270 Rubel.

Installieren und Konfigurieren von Windows auf einem Computer oder Laptop

• Installation von Windows XP, Vista, Seven

• Windows Setup

• Treiber installieren

• Systemwiederherstellung nach einem Ausfall

Wenn Sie keine Möglichkeit haben, das Windows-Betriebssystem selbst zu installieren, wenden Sie sich einfach an unsere Spezialisten, die die Installation durchführen lizenzierte Version Windows und nimmt alle notwendigen Einstellungen vor.

Windows-Installation 260 Rubel.

Wir speichern Ihre Daten – Informationswiederherstellung

• Von der Festplatte

• Nach der Formatierung

• Von einem Flash-Laufwerk und einer Speicherkarte

• Nach dem Entfernen

Unabhängig davon, was den Datenverlust verursacht hat und auf welchem ​​Medium dieses unangenehme Phänomen aufgetreten ist, werden unsere qualifizierten Techniker alle Ihre Daten wiederherstellen und dabei die Vertraulichkeit der Dateien auf Ihrem Computer wahren.

Datenwiederherstellung 410 Rubel.

IT-Dienste für Organisationen und Abonnementdienste für Organisationen

• Computerverwaltung
• Peripheriereparatur
• Informationssicherheit
• Netzwerkkonfiguration

Ein erfolgreiches Unternehmen ist ohne gut organisierte IT-Dienstleistungen kaum vorstellbar. Denn von gut funktionierenden Computern und einem gut organisierten Datensicherheitssystem hängt viel ab. Kontaktieren Sie uns für IT-Dienstleistungen – wir lassen Sie nicht im Stich.

Ein Festplattenlaufwerk (HDD) \ HDD (Festplattenlaufwerk) \ Festplatte (Medium) ist ein materielles Objekt, das Informationen speichern kann.

Informationsspeichergeräte können nach folgenden Kriterien klassifiziert werden:

• Methode zur Informationsspeicherung: magnetoelektrisch, optisch, magnetooptisch;
• Art des Speichermediums: Laufwerke auf Disketten und Festplatten, optische und magnetooptische Platten, Magnetbänder, Solid-State-Speicherelemente;
• die Methode zur Organisation des Zugriffs auf Informationen – direkte, sequentielle und Blockzugriffslaufwerke;
• Art des Informationsspeichergeräts – eingebettet (intern), extern, eigenständig, mobil (tragbar) usw.

Ein erheblicher Teil der derzeit verwendeten Informationsspeichergeräte basiert auf magnetischen Medien.

Festplattengerät

Die Festplatte enthält eine Reihe von Platten, meist Metallscheiben, die mit einem magnetischen Material – Platte (Gammaferritoxid, Bariumferrit, Chromoxid …) – beschichtet und über eine Spindel (Welle, Achse) miteinander verbunden sind.
Die Scheiben selbst (ca. 2 mm dick) bestehen aus Aluminium, Messing, Keramik oder Glas. (siehe Bild)

Für die Aufnahme werden beide Oberflächen der Discs genutzt. Gebraucht 4-9 Platten. Die Welle dreht sich mit hoher konstanter Geschwindigkeit (3600-7200 U/min)
Die Drehung der Scheiben und die radikale Bewegung der Köpfe erfolgt mit 2 Elektromotoren.
Daten werden mit geschrieben oder gelesen Schreib-/Leseköpfe eine für jede Oberfläche der Festplatte. Die Anzahl der Köpfe entspricht der Anzahl der Arbeitsflächen aller Platten.

Informationen werden an genau definierten Stellen – konzentrisch – auf die Festplatte geschrieben Spuren (Spuren) . Die Tracks sind unterteilt in Sektoren. Ein Sektor enthält 512 Bytes an Informationen.

Der Datenaustausch zwischen RAM und NMD erfolgt sequentiell durch einen Integer (Cluster). Cluster- Ketten aufeinanderfolgender Sektoren (1,2,3,4,...)

Besonders Motor Positioniert den Lese-/Schreibkopf mithilfe einer Halterung über einer bestimmten Spur (bewegt ihn in radialer Richtung).
Beim Drehen der Scheibe befindet sich der Kopf über dem gewünschten Sektor. Offensichtlich bewegen sich alle Köpfe gleichzeitig und lesen Daten. Köpfe bewegen sich gleichzeitig und lesen Informationen von identischen Spuren auf verschiedenen Laufwerken.

Als Festplattenlaufwerke werden Festplattenspuren mit gleicher Seriennummer auf unterschiedlichen Festplattenlaufwerken bezeichnet Zylinder .
Die Lese-/Schreibköpfe bewegen sich entlang der Oberfläche der Platte. Je näher der Kopf an der Oberfläche der Platte ist, ohne diese zu berühren, desto höher ist die zulässige Aufzeichnungsdichte.

Festplattengerät

Magnetisches Prinzip des Lesens und Schreibens von Informationen

Prinzip der magnetischen Informationsaufzeichnung

Die physikalischen Grundlagen der Prozesse der Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen auf magnetischen Medien werden in den Werken der Physiker M. Faraday (1791 – 1867) und D. C. Maxwell (1831 – 1879) gelegt.

Bei magnetischen Speichermedien erfolgt die digitale Aufzeichnung auf magnetisch empfindlichem Material. Zu diesen Materialien gehören einige Arten von Eisenoxiden, Nickel, Kobalt und seinen Verbindungen, Legierungen sowie Magnetoplaste und Magnetoelastika mit viskosen Kunststoffen und Gummi sowie magnetische Mikropulvermaterialien.

Die magnetische Beschichtung ist mehrere Mikrometer dick. Die Beschichtung wird auf eine nichtmagnetische Unterlage aufgebracht, die für Magnetbänder und Disketten aus verschiedenen Kunststoffarten verwendet wird, u. a Festplatte- Aluminiumlegierungen und Verbundsubstratmaterialien. Die magnetische Beschichtung der Platte weist eine Domänenstruktur auf, d.h. besteht aus vielen magnetisierten winzigen Partikeln.

Magnetische Domäne (von lateinisch dominium – Besitz) ist ein mikroskopisch kleiner, gleichmäßig magnetisierter Bereich in ferromagnetischen Proben, der durch dünne Übergangsschichten (Domänengrenzen) von benachbarten Bereichen getrennt ist.

Unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes richten sich die domäneneigenen Magnetfelder entsprechend der Richtung der magnetischen Feldlinien aus. Nachdem der Einfluss des externen Feldes aufhört, bilden sich Zonen mit Restmagnetisierung auf der Oberfläche der Domäne. Dank dieser Eigenschaft werden Informationen in Gegenwart eines Magnetfelds auf einem magnetischen Medium gespeichert.

Beim Aufzeichnen von Informationen wird mithilfe eines Magnetkopfes ein externes Magnetfeld erzeugt. Beim Lesen von Informationen induzieren die dem Magnetkopf gegenüberliegenden Zonen mit Restmagnetisierung beim Lesen eine elektromotorische Kraft (EMF).

Das Schema zum Schreiben und Lesen von einer Magnetplatte ist in Abb. 3.1 dargestellt. Eine Änderung der Richtung der EMF über einen bestimmten Zeitraum wird mit einer binären Einheit identifiziert, und das Fehlen dieser Änderung wird mit Null identifiziert. Der angegebene Zeitraum wird aufgerufen Bitelement.

Die Oberfläche eines magnetischen Mediums wird als eine Folge von Punktpositionen betrachtet, von denen jede mit einer Information verbunden ist. Da die Position dieser Positionen nicht genau bestimmt werden kann, sind für die Aufzeichnung vorab angebrachte Markierungen erforderlich, die das Auffinden der erforderlichen Aufzeichnungspositionen erleichtern. Um solche Synchronisationsmarkierungen anzubringen, muss die Platte in Spuren unterteilt werden
und Branchen - Formatierung

Die Organisation des schnellen Zugriffs auf Informationen auf der Festplatte ist ein wichtiger Schritt bei der Datenspeicherung. Der schnelle Zugriff auf jeden Teil der Plattenoberfläche wird erstens durch eine schnelle Rotation und zweitens durch die Bewegung des magnetischen Lese-/Schreibkopfes entlang des Radius der Platte gewährleistet.
Eine Diskette dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 300–360 U/min und eine Festplatte rotiert mit 3600–7200 U/min.

Logisches Festplattengerät

Die Magnetplatte ist zunächst nicht betriebsbereit. Um es in einen funktionsfähigen Zustand zu bringen, muss es sein formatiert, d.h. Die Festplattenstruktur muss erstellt werden.

Die Struktur (Layout) der Festplatte wird während des Formatierungsvorgangs erstellt.

Formatierung Magnetplatten umfassen 2 Stufen:

1. physische Formatierung ( niedriges Niveau)
2. logisch (hohes Niveau).

Beim physischen Formatieren wird die Arbeitsfläche der Festplatte in einzelne Bereiche unterteilt, die als „Formatierung“ bezeichnet werden Sektoren, die entlang konzentrischer Kreise liegen - Pfade.

Darüber hinaus werden Sektoren ermittelt und gekennzeichnet, die für die Datenaufzeichnung ungeeignet sind schlecht um deren Verwendung zu vermeiden. Jeder Sektor ist die kleinste Dateneinheit auf einer Festplatte und verfügt über eine eigene Adresse, um den direkten Zugriff darauf zu ermöglichen. Die Sektoradresse umfasst die Disc-Seitennummer, die Spurnummer und die Sektornummer auf der Spur. Die physikalischen Parameter der Festplatte werden eingestellt.

Der Anwender muss sich in der Regel nicht um die physische Formatierung kümmern, da Festplatten in den meisten Fällen formatiert ankommen. Im Allgemeinen sollte dies von einem spezialisierten Servicecenter durchgeführt werden.

Low-Level-Formatierung muss in folgenden Fällen durchgeführt werden:

• wenn in Spur Null ein Fehler auftritt, der beim Booten von einer Festplatte Probleme verursacht, beim Booten von einer Diskette aber auf die Festplatte selbst zugegriffen werden kann;
• wenn Sie eine alte Festplatte wieder in einen funktionsfähigen Zustand versetzen, z. B. nachdem Sie sie von einem kaputten Computer neu angeordnet haben.
• wenn die Festplatte für die Verwendung mit einem anderen Betriebssystem formatiert ist;
• wenn die Festplatte nicht mehr normal funktioniert und alle Wiederherstellungsmethoden nicht zu positiven Ergebnissen geführt haben.

Beachten Sie, dass es sich um eine physische Formatierung handelt eine sehr leistungsstarke Operation— Bei der Ausführung werden die auf der Festplatte gespeicherten Daten vollständig gelöscht und eine Wiederherstellung ist völlig unmöglich! Fahren Sie daher nicht mit der Low-Level-Formatierung fort, es sei denn, Sie sind sicher, dass Sie alle wichtigen Daten von der Festplatte gespeichert haben!

Nachdem Sie eine Low-Level-Formatierung durchgeführt haben, besteht der nächste Schritt darin, eine oder mehrere Partitionen der Festplatte zu erstellen logische Laufwerke - Der beste Weg, mit dem Durcheinander von Verzeichnissen und Dateien umzugehen, die auf der Festplatte verstreut sind.

Ohne Hardwareelemente zu Ihrem System hinzuzufügen, haben Sie die Möglichkeit, mit mehreren Teilen einer Festplatte zu arbeiten, beispielsweise mit mehreren Laufwerken.
Dadurch wird die Festplattenkapazität nicht erhöht, ihre Organisation kann jedoch erheblich verbessert werden. Darüber hinaus können unterschiedliche logische Laufwerke für unterschiedliche Betriebssysteme verwendet werden.

Bei logische Formatierung Durch die logische Organisation des Festplattenspeichers werden die Medien schließlich für die Datenspeicherung vorbereitet.
Die Festplatte ist zum Schreiben von Dateien in Sektoren vorbereitet, die durch Low-Level-Formatierung erstellt wurden.
Nach der Erstellung der Festplattenpartitionstabelle folgt der nächste Schritt – die logische Formatierung einzelner Teile der Partition, im Folgenden als logische Festplatten bezeichnet.

Logisches Laufwerk – Dies ist ein Bereich der Festplatte, der genauso funktioniert wie ein separates Laufwerk.

Die logische Formatierung ist ein viel einfacherer Prozess als die Low-Level-Formatierung.
Um es auszuführen, booten Sie von der Diskette, die das FORMAT-Dienstprogramm enthält.
Wenn Sie über mehrere logische Laufwerke verfügen, formatieren Sie diese alle einzeln.

Während des logischen Formatierungsvorgangs wird die Festplatte zugewiesen Systembereich, das aus 3 Teilen besteht:

• Bootsektor und Partitionstabelle (Boot-Record)
• Dateizuordnungstabellen (FAT), in dem die Anzahl der Spuren und Sektoren aufgezeichnet wird, in denen Dateien gespeichert sind
• Stammverzeichnis (Stammverzeichnis).

Informationen werden in Teilen über den Cluster erfasst. Es dürfen sich nicht zwei verschiedene Dateien im selben Cluster befinden.
Darüber hinaus kann der Datenträger an dieser Stelle noch mit einem Namen versehen werden.

Eine Festplatte kann in mehrere logische Laufwerke aufgeteilt werden und umgekehrt können 2 Festplatten zu einem logischen Laufwerk zusammengefasst werden.

Es wird empfohlen, auf Ihrer Festplatte mindestens zwei Partitionen (zwei logische Laufwerke) zu erstellen: Eine davon ist für das Betriebssystem und die Software reserviert, die zweite Festplatte ist ausschließlich für Benutzerdaten reserviert. Somit sind die Daten und Systemdateien werden getrennt voneinander gespeichert und im Falle eines Betriebssystemausfalls besteht eine viel größere Wahrscheinlichkeit, dass Benutzerdaten gespeichert werden.

Eigenschaften von Festplatten

Festplatten (Festplatten) unterscheiden sich in folgenden Eigenschaften voneinander:

1. Kapazität
2. Leistung – Datenzugriffszeit, Geschwindigkeit beim Lesen und Schreiben von Informationen.
3. Schnittstelle (Verbindungsmethode) – der Typ des Controllers, an den die Festplatte angeschlossen werden soll (meistens IDE/EIDE und verschiedene SCSI-Optionen).
4. andere Eigenschaften

1. Kapazität— die Informationsmenge, die auf die Festplatte passt (bestimmt durch den Stand der Herstellungstechnologie).
Heute beträgt die Kapazität 500–2000 oder mehr GB. Sie können nie genug Festplattenspeicher haben.

2. Betriebsgeschwindigkeit (Leistung) Die Festplatte wird durch zwei Indikatoren gekennzeichnet: Festplattenzugriffszeit Und Lese-/Schreibgeschwindigkeit der Festplatte.

Zugriffszeit – die Zeit, die benötigt wird, um die Lese-/Schreibköpfe auf die gewünschte Spur und den gewünschten Sektor zu bewegen (positionieren).
Die durchschnittliche typische Zugriffszeit zwischen zwei zufällig ausgewählten Spuren beträgt etwa 8–12 ms (Millisekunden), schnellere Festplatten haben eine Zeit von 5–7 ms.
Die Übergangszeit zur Nachbarspur (Nachbarzylinder) beträgt weniger als 0,5 - 1,5 ms. Es braucht auch Zeit, sich dem gewünschten Sektor zuzuwenden.
Die gesamte Festplattenrotationszeit für heutige Festplatten beträgt 8–16 ms, die durchschnittliche Sektorwartezeit beträgt 3–8 ms.
Je kürzer die Zugriffszeit, desto schneller arbeitet die Festplatte.

Lese-/Schreibgeschwindigkeit(Eingangs-/Ausgangsbandbreite) oder Datenübertragungsrate (Transfer)– Die Übertragungszeit sequentieller Daten hängt nicht nur von der Festplatte ab, sondern auch von deren Controller, Bustypen und Prozessorgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit langsamer Festplatten beträgt 1,5-3 MB/s, bei schnellen 4-5 MB/s und bei den neuesten 20 MB/s.
Festplatten mit SCSI-Schnittstelle unterstützen eine Rotationsgeschwindigkeit von 10.000 U/min. und durchschnittliche Suchzeit 5 ms, Datenübertragungsgeschwindigkeit 40–80 Mbit/s.

3.Festplattenschnittstellenstandard - d.h. der Typ des Controllers, an den die Festplatte angeschlossen werden soll. Es befindet sich auf der Hauptplatine.
Es gibt drei Hauptverbindungsschnittstellen

1. IDE und ihre verschiedenen Varianten

IDE (Integrated Disk Electronic) oder (ATA) Advance Technology Attachment
Vorteile: Einfachheit und niedrige Kosten

Übertragungsgeschwindigkeit: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mbit/s. Während sich die Daten weiterentwickeln, unterstützt die Schnittstelle die Erweiterung der Geräteliste: Festplatte, Superdiskette, Magneto-Optik,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Einige Elemente der Parallelisierung (Gneuing und Disconnect/Reconnect) und die Überwachung der Datenintegrität während der Übertragung werden vorgestellt. Der Hauptnachteil der IDE ist die geringe Anzahl angeschlossener Geräte (nicht mehr als 4), was für einen High-End-PC eindeutig nicht ausreicht.
Heute sind IDE-Schnittstellen auf die neuen Ultra-ATA-Austauschprotokolle umgestiegen. Erhöhen Sie Ihren Durchsatz deutlich
Modus 4 und DMA (Direct Memory Access) Modus 2 ermöglichen eine Datenübertragung mit einer Geschwindigkeit von 16,6 MB/s, die tatsächliche Datenübertragungsgeschwindigkeit wäre jedoch deutlich niedriger.
Standards Ultra DMA/33 und Ultra DMA/66, entwickelt im Februar 1998. von Quantum verfügen über 3 Betriebsmodi 0,1,2 bzw. 4, wobei der zweite Modus vom Träger unterstützt wird
Übertragungsgeschwindigkeit 33 Mbit/s. (Ultra DMA/33 Modus 2) Um sicherzustellen, dass eine so hohe Geschwindigkeit nur beim Austausch mit dem Laufwerkspuffer erreicht werden kann. Um es auszunutzen
Ultra-DMA-Standards erfordern, dass zwei Bedingungen erfüllt sind:

1. Hardware-Unterstützung auf dem Motherboard (Chipsatz) und auf dem Laufwerk selbst.

2. Unterstützung des Ultra-DMA-Modus, wie bei anderen DMA-Modellen (Direct Memory Access).

Erfordert einen speziellen Treiber für verschiedene Chipsätze. In der Regel liegen sie dem Motherboard bei und können bei Bedarf „heruntergeladen“ werden.
aus dem Internet von der Website des Motherboard-Herstellers.

Der Ultra DMA-Standard ist abwärtskompatibel mit früheren Controllern, die in einer langsameren Version betrieben werden.
Heutige Version: Ultra DMA/100 (Ende 2000) und Ultra DMA/133 (2001).

SATA
Ersatz-IDE (ATA), keine andere High-Speed-Serial-Bus-Fireware (IEEE-1394). Durch den Einsatz neuer Technologie kann die Übertragungsgeschwindigkeit 100 Mbit/s erreichen.
Die Zuverlässigkeit des Systems wird erhöht, dadurch können Sie Geräte installieren, ohne den PC einzuschalten, was bei der ATA-Schnittstelle strengstens verboten ist.

SCSI (Small Computer System Interface)— Geräte sind doppelt so teuer wie herkömmliche Geräte und erfordern einen speziellen Controller auf dem Motherboard.
Wird für Server, Veröffentlichungssysteme und CAD verwendet. Bieten Sie eine höhere Leistung (Geschwindigkeit bis zu 160 Mbit/s) und eine große Auswahl an angeschlossenen Speichergeräten.
Der SCSI-Controller muss zusammen mit der entsprechenden Festplatte erworben werden.

SCSI hat gegenüber IDE einen Vorteil – Flexibilität und Leistung.
Die Flexibilität liegt in der großen Anzahl angeschlossener Geräte (7–15) und für IDE (maximal 4) in einer längeren Kabellänge.
Leistung – hohe Übertragungsgeschwindigkeit und die Möglichkeit, mehrere Transaktionen gleichzeitig zu verarbeiten.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) bis zu 40 Mbit/s 16-Bit-Version Ultra2 – SCSI-Standard bis zu 80 Mbit/s

2. Eine weitere SCSI-Schnittstellentechnologie namens Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) ermöglicht den Anschluss von bis zu 100 Mbit/s bei einer Kabellänge von bis zu 30 Metern. Die FC-AL-Technologie ermöglicht „heiße“ Verbindungen, d. h. unterwegs, verfügt über zusätzliche Leitungen zur Überwachung und Fehlerkorrektur (die Technologie ist teurer als normales SCSI).

4. Weitere Merkmale moderner Festplatten

Die große Vielfalt an Festplattenmodellen macht es schwierig, die richtige Wahl zu treffen.
Neben der benötigten Kapazität ist auch die Leistung sehr wichtig, die vor allem von den physikalischen Eigenschaften bestimmt wird.
Zu diesen Merkmalen gehören die durchschnittliche Suchzeit, die Rotationsgeschwindigkeit, die interne und externe Übertragungsgeschwindigkeit sowie die Größe des Cache-Speichers.

4.1 Durchschnittliche Suchzeit.

Die Festplatte benötigt einige Zeit, um den Magnetkopf von seiner aktuellen Position in die neue Position zu bewegen, die zum Lesen der nächsten Informationen erforderlich ist.
In jeder spezifischen Situation ist diese Zeit unterschiedlich, abhängig von der Entfernung, die der Kopf zurücklegen muss. Typischerweise liefern Spezifikationen nur gemittelte Werte und die von verschiedenen Unternehmen verwendeten Mittelungsalgorithmen unterscheiden sich im Allgemeinen, sodass ein direkter Vergleich schwierig ist.

So nutzen Fujitsu- und Western Digital-Unternehmen alle möglichen Spurpaare; Maxtor- und Quantum-Unternehmen verwenden das Direktzugriffsverfahren. Das resultierende Ergebnis kann weiter angepasst werden.

Die Suchzeit beim Schreiben ist oft etwas höher als beim Lesen. Einige Hersteller geben in ihren Spezifikationen nur den niedrigeren Wert (zum Ablesen) an. In jedem Fall ist es sinnvoll, zusätzlich zu den Durchschnittswerten auch das Maximum (über die gesamte Festplatte) zu berücksichtigen.
und minimale (d. h. Spur-zu-Spur) Suchzeit.

4.2 Rotationsgeschwindigkeit

Unter dem Gesichtspunkt der Zugriffsgeschwindigkeit auf das gewünschte Fragment der Aufzeichnung beeinflusst die Rotationsgeschwindigkeit die sogenannte Latenzzeit, die erforderlich ist, damit sich die Platte mit dem gewünschten Sektor zum Magnetkopf dreht.

Der Durchschnittswert dieser Zeit entspricht einer halben Plattenumdrehung und beträgt 8,33 ms bei 3600 U/min, 6,67 ms bei 4500 U/min, 5,56 ms bei 5400 U/min, 4,17 ms bei 7200 U/min.

Der Wert der Latenzzeit ist mit der durchschnittlichen Suchzeit vergleichbar und kann daher in einigen Modi den gleichen, wenn nicht sogar größeren Einfluss auf die Leistung haben.

4.3 Interne Baudrate

– die Geschwindigkeit, mit der Daten auf die Festplatte geschrieben oder von ihr gelesen werden. Aufgrund der Zonenaufzeichnung hat er einen variablen Wert – höher auf den äußeren Spuren und niedriger auf den inneren.
Bei der Arbeit mit langen Dateien begrenzt dieser Parameter in vielen Fällen die Übertragungsgeschwindigkeit.

4.4 Externe Baudrate

— Geschwindigkeit (Spitze), mit der Daten über die Schnittstelle übertragen werden.

Es hängt vom Schnittstellentyp ab und hat meist feste Werte: 8,3; 11.1; 16,7 MBit/s für Enhanced IDE (PIO-Modus 2, 3, 4); 33,3 66,6 100 für Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mbit/s für synchrones SCSI, Fast SCSI-2 bzw. FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 Bit).

4.5 Ob die Festplatte über einen eigenen Cache-Speicher und dessen Volumen (Festplattenpuffer) verfügt.

Die Größe und Organisation des Cache-Speichers (interner Puffer) kann die Leistung der Festplatte erheblich beeinflussen. Dasselbe wie beim regulären Cache-Speicher,
Ab einem bestimmten Volumen verlangsamt sich das Produktivitätswachstum stark.

Segmentierter Cache-Speicher mit großer Kapazität ist für Hochleistungs-SCSI-Laufwerke relevant, die in Multitasking-Umgebungen verwendet werden. Je größer der Cache, desto schneller arbeitet die Festplatte (128-256 KB).

Der Einfluss jedes Parameters auf die Gesamtleistung ist ziemlich schwer zu isolieren.

Anforderungen an die Festplatte

Die Hauptanforderung an Festplatten ist die Betriebssicherheit, die durch eine lange Lebensdauer der Komponenten von 5 bis 7 Jahren gewährleistet wird. gute statistische Indikatoren, nämlich:

• mittlere Zeit zwischen Ausfällen von mindestens 500.000 Stunden (höchste Klasse 1 Million Stunden oder mehr).
• Integriertes aktives Überwachungssystem für den Zustand von Festplattenknoten SMART/Selbstüberwachungsanalyse- und Berichtstechnologie.

Technologie SCHLAU. (Selbstüberwachende Analysierungs-und Meldetechnik) ist ein offener Industriestandard, der einst von Compaq, IBM und einer Reihe anderer Festplattenhersteller entwickelt wurde.

Der Sinn dieser Technologie liegt in der internen Eigendiagnose der Festplatte, die es Ihnen ermöglicht, diese auszuwerten Aktuellen Zustand und informieren Sie über mögliche zukünftige Probleme, die zu Datenverlust oder Festplattenausfall führen könnten.

Der Zustand aller lebenswichtigen Scheibenelemente wird ständig überwacht:
Köpfe, Arbeitsflächen, Elektromotor mit Spindel, Elektronikeinheit. Wenn beispielsweise eine Signalschwächung erkannt wird, werden die Informationen neu geschrieben und es erfolgt eine weitere Beobachtung.
Wenn das Signal wieder schwächer wird, werden die Daten an einen anderen Ort übertragen, der angegebene Cluster wird als defekt und nicht verfügbar eingestuft und an seiner Stelle wird ein anderer Cluster aus der Festplattenreserve verfügbar gemacht.

Wenn Sie mit einer Festplatte arbeiten, müssen Sie die Temperaturbedingungen einhalten, unter denen die Festplatte betrieben wird. Hersteller garantieren einen störungsfreien Betrieb der Festplatte bei Umgebungstemperaturen von 0 °C bis 50 °C, grundsätzlich können Sie die Grenzen jedoch ohne schwerwiegende Folgen um mindestens 10 Grad in beide Richtungen ändern.
Bei großen Temperaturschwankungen kann es sein, dass sich keine Luftschicht in der erforderlichen Dicke bildet, was zu einer Beschädigung der Magnetschicht führt.

Im Allgemeinen legen Festplattenhersteller großen Wert auf die Zuverlässigkeit ihrer Produkte.

Das Hauptproblem besteht darin, dass Fremdkörper in die Scheibe gelangen.

Zum Vergleich: Ein Tabakrauchpartikel hat den doppelten Abstand zwischen Oberfläche und Kopf, die Dicke eines menschlichen Haares ist 5-10 mal größer.
Für den Kopf führt die Begegnung mit solchen Gegenständen zu einem starken Schlag und in der Folge zu einer teilweisen Beschädigung oder einem völligen Ausfall.
Äußerlich fällt es wie das Erscheinungsbild auf große Menge regelmäßig lokalisierte unbrauchbare Cluster.

Gefährlich sind kurzzeitig große Beschleunigungen (Überlastungen), die bei Stößen, Stürzen etc. auftreten. Beispielsweise trifft der Kopf bei einem Aufprall scharf auf den Magneten
Schicht und verursacht deren Zerstörung an der entsprechenden Stelle. Oder umgekehrt bewegt es sich zunächst in die entgegengesetzte Richtung und schlägt dann unter dem Einfluss der elastischen Kraft wie eine Feder auf die Oberfläche auf.
Dadurch gelangen Partikel der magnetischen Beschichtung in das Gehäuse, die wiederum den Kopf beschädigen können.

Sie sollten nicht glauben, dass sie unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft von der Scheibe – der Magnetschicht – wegfliegen
wird sie fest zu dir ziehen. Im Prinzip sind die schrecklichen Folgen nicht der Aufprall selbst (man kann sich irgendwie mit dem Verlust einer bestimmten Anzahl von Clustern abfinden), sondern die Tatsache, dass sich Partikel bilden, die mit Sicherheit weitere Schäden an der Scheibe verursachen werden.

Um solche sehr unangenehmen Fälle zu verhindern, greifen verschiedene Unternehmen zu allerlei Tricks. Neben der reinen Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Plattenkomponenten kommt auch die intelligente S.M.A.R.T.-Technologie zum Einsatz, die die Zuverlässigkeit der Aufzeichnung und die Sicherheit der Daten auf den Medien überwacht (siehe oben).

Tatsächlich ist die Festplatte nicht immer auf ihre volle Kapazität formatiert; Dies liegt vor allem daran, dass es nahezu unmöglich ist, einen Träger herzustellen
auf dem absolut die gesamte Oberfläche von hoher Qualität wäre, wird es auf jeden Fall schlechte Cluster (Ausfälle) geben. Wenn eine Festplatte auf niedriger Ebene formatiert wird, wird ihre Elektronik so konfiguriert
Dadurch werden diese fehlerhaften Bereiche umgangen und es ist für den Benutzer völlig unsichtbar, dass das Medium einen Defekt aufweist. Wenn sie jedoch sichtbar sind (z. B. nach der Formatierung).
Wenn das Dienstprogramm ihre Zahl ungleich Null anzeigt), ist dies bereits sehr schlecht.

Wenn die Garantie noch nicht abgelaufen ist (und meiner Meinung nach ist es am besten, eine Festplatte mit Garantie zu kaufen), dann bringen Sie die Festplatte sofort zum Verkäufer und verlangen Sie einen Austausch des Datenträgers oder eine Rückerstattung.
Der Verkäufer wird natürlich sofort sagen, dass ein paar fehlerhafte Stellen keinen Grund zur Sorge darstellen, aber glauben Sie ihm nicht. Wie bereits erwähnt, wird dieses Paar höchstwahrscheinlich noch viele weitere verursachen, und in der Folge ist ein kompletter Ausfall der Festplatte möglich.

Eine funktionsfähige Festplatte ist besonders empfindlich gegenüber Beschädigungen. Sie sollten den Computer daher nicht an einem Ort aufstellen, an dem er verschiedenen Stößen, Vibrationen usw. ausgesetzt sein kann.

Vorbereiten der Festplatte für die Arbeit

Fangen wir ganz von vorne an. Nehmen wir an, Sie haben eine Festplatte und ein Kabel dafür separat vom Computer gekauft.
(Tatsache ist, dass Sie beim Kauf eines zusammengebauten Computers eine gebrauchsfertige Diskette erhalten.)

Ein paar Worte zum Umgang damit. Eine Festplatte ist ein sehr komplexes Produkt, das neben der Elektronik auch Präzisionsmechanik enthält.
Daher ist eine sorgfältige Handhabung erforderlich – Stöße, Stürze und starke Vibrationen können zu Schäden führen mechanisches Teil. In der Regel enthält die Antriebsplatine viele kleine Elemente und ist nicht mit haltbaren Abdeckungen abgedeckt. Aus diesem Grund sollte auf die Sicherheit geachtet werden.
Das erste, was Sie tun sollten, wenn Sie eine Festplatte erhalten, ist, die mitgelieferte Dokumentation zu lesen – sie wird wahrscheinlich viele nützliche und interessante Informationen enthalten. In diesem Fall sollten Sie auf folgende Punkte achten:

• das Vorhandensein und die Optionen zum Setzen von Jumpern, die die Einstellungen (Installation) der Festplatte bestimmen, beispielsweise die Bestimmung eines Parameters wie des physischen Namens der Festplatte (sie können vorhanden sein, aber möglicherweise nicht),
• Anzahl der Köpfe, Zylinder, Sektoren auf Festplatten, Vorkompensationsstufe und Festplattentyp. Sie müssen diese Informationen eingeben, wenn Sie vom Computer-Setup-Programm dazu aufgefordert werden.
  Alle diese Informationen werden zum Formatieren der Festplatte und zum Vorbereiten der Maschine für die Arbeit damit benötigt.
• Wenn der PC selbst die Parameter Ihrer Festplatte nicht erkennt, besteht das größere Problem darin, ein Laufwerk zu installieren, für das es keine Dokumentation gibt.
  Auf den meisten Festplatten finden Sie Etiketten mit dem Namen des Herstellers, dem Typ (Marke) des Geräts sowie einer Tabelle mit Titeln, die nicht verwendet werden dürfen.
  Darüber hinaus kann das Laufwerk Informationen über die Anzahl der Köpfe, Zylinder und Sektoren sowie den Grad der Vorkompensation enthalten.

Fairerweise muss man sagen, dass oft nur der Titel auf der Disc steht. Aber auch in diesem Fall finden Sie die benötigten Informationen entweder im Nachschlagewerk,
oder indem Sie die Repräsentanz des Unternehmens anrufen. Es ist wichtig, Antworten auf drei Fragen zu bekommen:

• Wie müssen die Jumper eingestellt werden, um das Laufwerk als Master/Slave zu verwenden?
• Wie viele Zylinder und Köpfe gibt es auf der Platte, wie viele Sektoren pro Spur, wie hoch ist der Vorkompensationswert?
• Welcher der im ROM-BIOS aufgezeichneten Festplattentypen passt am besten zu diesem Laufwerk?

Mit diesen Informationen können Sie mit der Installation der Festplatte fortfahren.

Gehen Sie wie folgt vor, um eine Festplatte in Ihren Computer einzubauen:

1. Trennen Sie die gesamte Systemeinheit vom Strom und entfernen Sie die Abdeckung.
2. Verbinden Sie das Festplattenkabel mit dem Motherboard-Controller. Wenn Sie eine zweite Festplatte installieren, können Sie das Kabel der ersten Festplatte verwenden, wenn diese über einen zusätzlichen Anschluss verfügt. Beachten Sie jedoch, dass die Betriebsgeschwindigkeit verschiedener Festplatten mit der langsameren Seite verglichen wird.
3. Ändern Sie bei Bedarf die Jumper entsprechend der Art und Weise, wie Sie die Festplatte verwenden.
4. Installieren Sie das Laufwerk an einem freien Platz und verbinden Sie das Kabel vom Controller auf der Platine mit dem Festplattenanschluss mit dem roten Streifen zum Netzteil, Netzteilkabel.
5. Befestigen Sie die Festplatte sicher mit vier Schrauben auf beiden Seiten. Ordnen Sie die Kabel im Inneren des Computers so an, dass Sie sie beim Schließen der Abdeckung nicht durchschneiden.
6. Schließen Sie die Systemeinheit.
7. Wenn der PC selbst die Festplatte nicht erkennt, dann ändern Sie die Computerkonfiguration über Setup, damit der Computer weiß, dass ihm ein neues Gerät hinzugefügt wurde.

Hersteller von Festplatten

Festplatten gleicher Kapazität (jedoch von unterschiedlichen Herstellern) weisen in der Regel mehr oder weniger ähnliche Eigenschaften auf und die Unterschiede äußern sich hauptsächlich im Gehäusedesign, im Formfaktor (also in den Abmessungen) und in der Garantiezeit. Letzteres ist außerdem besonders hervorzuheben: Die Kosten für Informationen auf einer modernen Festplatte sind oft um ein Vielfaches höher als der Eigenpreis.

Wenn Ihre Festplatte Probleme hat, bedeutet der Versuch, sie zu reparieren, oft nur, dass Ihre Daten einem zusätzlichen Risiko ausgesetzt werden.
Eine viel sinnvollere Möglichkeit besteht darin, das defekte Gerät durch ein neues zu ersetzen.
Der Löwenanteil der Festplatten auf dem russischen (und nicht nur) Markt besteht aus Produkten von IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

der Name des Herstellers, der diesen Antriebstyp herstellt,

Konzern Quantum (www.quantum.com.) Das 1980 gegründete Unternehmen ist einer der Veteranen auf dem Festplattenmarkt. Das Unternehmen ist bekannt für seine innovativen technischen Lösungen, die darauf abzielen, die Zuverlässigkeit und Leistung von Festplatten, die Datenzugriffszeit auf der Festplatte und die Lese-/Schreibgeschwindigkeit auf der Festplatte zu verbessern sowie über mögliche zukünftige Probleme zu informieren, die zu Datenverlust führen könnten oder Festplattenfehler.

— Eine der proprietären Technologien von Quantum ist SPS (Shock Protection System), das die Festplatte vor Stößen schützen soll.

- integriertes DPS-Programm (Data Protection System), das darauf ausgelegt ist, das Wertvollste zu schützen – die darauf gespeicherten Daten.

Konzern Western Digital (www.wdс.com.) Als einer der ältesten Hersteller von Festplattenlaufwerken hat das Unternehmen in seiner Geschichte Höhen und Tiefen erlebt.
Das Unternehmen konnte kürzlich die neuesten Technologien in seine Festplatten integrieren. Unter ihnen ist unsere eigene Entwicklung hervorzuheben – die Data Lifeguard-Technologie, die eine Weiterentwicklung des S.M.A.R.T.-Systems darstellt. Es wird versucht, die Kette logisch zu vervollständigen.

Bei dieser Technologie wird die Oberfläche der Festplatte während der Zeit, in der sie nicht vom System verwendet wird, regelmäßig gescannt. Dadurch werden die Daten gelesen und auf ihre Integrität überprüft. Sollten beim Zugriff auf einen Sektor Probleme festgestellt werden, werden die Daten in einen anderen Sektor übertragen.
Informationen über fehlerhafte Sektoren werden in eine interne Fehlerliste eingegeben, wodurch künftige Einträge in fehlerhafte Sektoren vermieden werden.

Firma Seagate (www.seagate.com) sehr berühmt in unserem Markt. Ich empfehle übrigens Festplatten dieser Firma, da sie sehr zuverlässig und langlebig sind.

1998 machte sie erneut auf sich aufmerksam, indem sie eine Reihe von Medalist Pro-CDs veröffentlichte
mit einer Drehzahl von 7200 U/min, wobei hierfür spezielle Lager verwendet werden. Bisher wurde diese Geschwindigkeit nur bei Laufwerken mit SCSI-Schnittstelle verwendet, was eine Leistungssteigerung ermöglichte. Die gleiche Serie nutzt die SeaShield-System-Technologie, die den Schutz der Festplatte und der darauf gespeicherten Daten vor dem Einfluss von Elektrostatik und Stößen verbessern soll. Gleichzeitig wird auch die Wirkung elektromagnetischer Strahlung reduziert.

Alle hergestellten Discs unterstützen die S.M.A.R.T-Technologie.
Zu den neuen Festplatten von Seagate gehört eine verbesserte Version des SeaShield-Systems mit mehr Funktionen.
Es ist bezeichnend, dass Seagate die branchenweit höchste Stoßfestigkeit der aktualisierten Serie angekündigt hat – 300G bei Nichtgebrauch.

Firma IBM (www. storage.ibm.com) Obwohl das Unternehmen bis vor Kurzem kein bedeutender Anbieter auf dem russischen Festplattenmarkt war, konnte es sich dank seiner schnellen und zuverlässigen Festplatten schnell einen guten Ruf erarbeiten.

Firma Fujitsu (www.fujitsu.com) ist ein großer und erfahrener Hersteller nicht nur magnetischer, sondern auch optischer und magnetooptischer Laufwerke.
Zwar ist das Unternehmen keineswegs führend auf dem Markt für Festplatten mit IDE-Schnittstelle: Es kontrolliert (verschiedenen Studien zufolge) etwa 4 % dieses Marktes und sein Hauptinteresse liegt im Bereich der SCSI-Geräte.

Terminologisches Wörterbuch

Da einige Antriebselemente, die für den Betrieb eine wichtige Rolle spielen, oft als abstrakte Konzepte betrachtet werden, werden im Folgenden die wichtigsten Begriffe erläutert.

Zugriffszeit– Die Zeitspanne, die eine Festplatte benötigt, um nach Daten zu suchen und diese in den bzw. aus dem Speicher zu übertragen.
Die Leistung von Festplattenlaufwerken wird oft durch die Zugriffszeit (Abrufzeit) bestimmt.

Cluster– die kleinste Speicherplatzeinheit, mit der das Betriebssystem in der Dateispeicherorttabelle arbeitet. Typischerweise besteht ein Cluster aus 2-4-8 oder mehr Sektoren.
Die Anzahl der Sektoren hängt vom Festplattentyp ab. Die Suche nach Clustern anstelle einzelner Sektoren reduziert die Zeitkosten des Betriebssystems. Große Cluster sorgen für eine schnellere Leistung
Laufwerk, da die Anzahl der Cluster in diesem Fall kleiner ist, der Speicherplatz (Speicherplatz) auf der Festplatte jedoch schlechter genutzt wird, da viele Dateien möglicherweise kleiner als der Cluster sind und die verbleibenden Bytes des Clusters nicht verwendet werden.

Controller (Controller)- Schaltkreis, der sich normalerweise auf einer Erweiterungskarte befindet und den Betrieb des Festplattenlaufwerks steuert, einschließlich der Bewegung des Kopfes sowie des Lesens und Schreibens von Daten.

Zylinder- einander gegenüberliegende Spuren auf allen Seiten aller Scheiben.

Antriebskopf- ein Mechanismus, der sich entlang der Oberfläche der Festplatte bewegt und elektromagnetisches Aufzeichnen oder Lesen von Daten ermöglicht.

Dateizuordnungstabelle (FAT)– ein vom Betriebssystem generierter Datensatz, der die Platzierung jeder Datei auf der Festplatte und die verwendeten Sektoren verfolgt und welche zum Schreiben neuer Daten frei sind.

Kopflücke— der Abstand zwischen dem Laufwerkskopf und der Plattenoberfläche.

Verschachteln– die Beziehung zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Festplatte und der Organisation der Sektoren auf der Festplatte. Normalerweise übersteigt die Rotationsgeschwindigkeit der Festplatte die Fähigkeit des Computers, Daten von der Festplatte zu empfangen. Wenn der Controller die Daten liest, hat der nächste sequentielle Sektor bereits den Kopf passiert. Daher werden Daten über einen oder zwei Sektoren auf die Festplatte geschrieben. Mit einem besonderen Software Beim Formatieren einer Festplatte können Sie die Striping-Reihenfolge ändern.

Logisches Laufwerk- bestimmte Teile der Arbeitsfläche der Festplatte, die als separate Laufwerke betrachtet werden.
Einige logische Laufwerke können für andere Betriebssysteme wie UNIX verwendet werden.

Parken- Bewegen der Laufwerksköpfe an einen bestimmten Punkt und Fixieren dieser über ungenutzten Teilen der Festplatte, um Schäden zu minimieren, wenn das Laufwerk beim Auftreffen der Köpfe auf die Oberfläche der Festplatte erschüttert wird.

Partitionierung– Vorgang der Aufteilung einer Festplatte in logische Laufwerke. Alle Festplatten sind partitioniert, obwohl kleine Festplatten möglicherweise nur eine Partition haben.

Scheibe (Platte)- die mit magnetischem Material beschichtete Metallscheibe selbst, auf der Daten aufgezeichnet werden. Eine Festplatte verfügt normalerweise über mehr als eine Festplatte.

RLL (lauflängenbegrenzt)– Eine Codierungsschaltung, die von einigen Controllern verwendet wird, um die Anzahl der Sektoren pro Spur zu erhöhen, um mehr Daten aufzunehmen.

Sektor– Eine Plattenspurunterteilung, die die vom Laufwerk verwendete Grundeinheit der Größe darstellt. Betriebssystemsektoren enthalten normalerweise 512 Byte.

Positionierungszeit (Suchzeit)- die Zeit, die der Kopf benötigt, um sich von der Schiene, auf der er installiert ist, zu einer anderen gewünschten Schiene zu bewegen.

Schiene- konzentrische Teilung der Scheibe. Die Titel ähneln den Titeln einer Schallplatte. Im Gegensatz zu den Spuren auf einer Schallplatte, die eine kontinuierliche Spirale darstellen, sind die Spuren auf einer Disc kreisförmig. Die Spuren sind wiederum in Cluster und Sektoren unterteilt.

Suchzeit von Spur zu Spur— die Zeit, die der Antriebskopf benötigt, um sich auf die benachbarte Spur zu bewegen.

Übertragungsrate- die Informationsmenge, die pro Zeiteinheit zwischen der Festplatte und dem Computer übertragen wird. Darin ist auch die Zeit enthalten, die für die Suche nach einem Titel benötigt wird.

Festplatte (Festplatte, Festplatte) - ein Speichergerät mit wahlfreiem Zugriff (Informationsspeichergerät), das auf dem Prinzip der magnetischen Aufzeichnung basiert. Es ist das wichtigste Datenspeichergerät in den meisten Computern.

Im Gegensatz zu " Flexibel» Festplatte ( Disketten), Informationen in Festplatte aufgezeichnet auf harten Platten (Aluminium oder Glas), die mit einer Schicht aus ferromagnetischem Material, meist Chromdioxid, beschichtet sind – Magnetplatten. IN Festplatte Auf einer Achse werden eine oder mehrere Platten verwendet. Im Betriebsmodus berühren die Leseköpfe die Oberfläche der Platten nicht, da sich bei schneller Rotation eine Schicht des einströmenden Luftstroms in Oberflächennähe bildet. Der Abstand zwischen Kopf und Scheibe beträgt mehrere Nanometer und der fehlende mechanische Kontakt gewährleistet eine lange Lebensdauer des Geräts. Wenn sich die Platten nicht drehen, befinden sich die Köpfe an der Spindel oder außerhalb der Platte in einem sicheren Bereich, wo ein abnormaler Kontakt mit der Oberfläche der Platten ausgeschlossen ist.

Erste Festplatte

IN 1957 Jahr nach Unternehmen IBM Die allererste Festplatte wurde entwickelt, und zwar bereits vor der Erstellung persönlicher Computer. Man müsste dafür eine ordentliche Summe bezahlen, obwohl es nur die Lautstärke hatte 5 MB. Dann eine Festplatte mit Kapazität 10 MB speziell für Personal Computer IBM PC XT. Winchester hatte nur 30 Spuren und mehr dazu 30 Sektoren in jedem Track. " Winchester" - so wurden Festplatten genannt; wenn abgekürzt, dann " INintami"Dies ergab sich aus einer Analogie zur Kennzeichnung des Karabiners des Unternehmens Winchester – „30/30“, das mehrfach aufgeladen war.

Schauen wir uns der Klarheit halber an 3,5 Zoll SATA Scheibe. Es wird Seagate sein ST31000333AS.

Grüne Leiterplatte mit Kupferbahnen, Stromanschlüssen und SATA Elektronikplatine oder Steuerplatine genannt (S Rinted-Leiterplatte, PCB). Es wird verwendet, um den Betrieb der Festplatte zu steuern. Der schwarze Aluminiumkoffer und sein Inhalt werden als HDA bezeichnet ( Kopf- und Scheibenbaugruppe, HDA), Experten nennen es auch „ Krug" Auch der Körper selbst ohne Inhalt wird genannt HDA (Basis).

Nehmen wir nun die Leiterplatte heraus und untersuchen die darauf platzierten Komponenten.

Das erste, was ins Auge fällt, ist der große Chip in der Mitte – der Mikrocontroller oder Prozessor. (Mikrocontroller-Einheit, MCU) . Bei modernen Festplatten besteht der Mikrocontroller aus zwei Teilen – dem zentraler Prozessor(Zentrale Prozessoreinheit, CPU), der alle Berechnungen durchführt, und der Kanal Lese-/Schreibkanal- ein spezielles Gerät, das beim Lesevorgang das von den Köpfen kommende analoge Signal in digitale Daten umwandelt und beim Schreiben digitale Daten in ein analoges Signal kodiert. Der Prozessor verfügt über Ports Eingang/Ausgang (IO-Ports) um andere auf der Leiterplatte befindliche Komponenten anzusteuern und Daten darüber zu übertragen SATA-Schnittstelle.

Speicherkarte ist üblich DDR-SDRAM Erinnerung. Die Speichergröße bestimmt die Größe des Festplattencaches. Diese Platine enthält Speicher Samsung DDR Volumen 32 MB, was der Festplatte theoretisch einen Cache gibt 32 MB(und das ist genau das angegebene Volumen technische Eigenschaften ah Festplatte), aber das ist nicht ganz richtig. Tatsache ist, dass der Speicher logisch in Puffer unterteilt ist Erinnerung (Zwischenspeicher) und Firmware-Speicher. Der Prozessor benötigt eine gewisse Menge an Speicher, um Firmware-Module zu laden. Soweit bekannt, nur Hitachi/IBM Geben Sie die tatsächliche Lautstärke an Zwischenspeicher in der Beschreibung technischer Merkmale; relativ zu anderen Festplatten, etwa das Volumen Zwischenspeicher wir können nur raten.

Der nächste Chip ist der Motor- und Head-Unit-Controller oder „Twist“. (Voice Coil Motor-Controller, VCM-Controller). Darüber hinaus steuert dieser Chip die auf der Platine befindlichen sekundären Netzteile, die den Prozessor mit Strom versorgen Vorverstärker-Schalter-Chip (Vorverstärker, Vorverstärker), befindet sich im hermetischen Block. Dies ist der Hauptenergieverbraucher auf der Leiterplatte. Es steuert die Drehung der Spindel und die Bewegung der Köpfe. Kern VCM-Controller Kann auch bei Temperaturen bis zu arbeiten 100°C.

Ein Teil der Festplatten-Firmware ist darin gespeichert Flash-Speicher. Wenn die Festplatte mit Strom versorgt wird, lädt der Mikrocontroller den Inhalt des Flash-Chips in den Speicher und beginnt mit der Ausführung des Codes. Ohne korrekt geladenen Code möchte die Festplatte nicht einmal hochfahren. Wenn auf der Platine kein Flash-Chip vorhanden ist, bedeutet dies, dass er im Mikrocontroller eingebaut ist.

Vibrationssensor (Stoßsensor) reagiert auf Erschütterungen, die für die Festplatte gefährlich sind, und sendet ein Signal darüber an den Controller VCM. VCM-Controller Parkt die Köpfe sofort und kann das Drehen der Festplatte stoppen. Theoretisch sollte dieser Mechanismus die Disc vor weiteren Schäden schützen, in der Praxis funktioniert er jedoch nicht. Lassen Sie die Discs daher nicht fallen. Bei einigen Laufwerken ist der Vibrationssensor sehr empfindlich und reagiert auf die geringste Vibration. Die vom Sensor empfangenen Daten ermöglichen Regler VCM Korrigieren Sie die Bewegung der Köpfe. Auf solchen Scheiben sind mindestens zwei Vibrationssensoren installiert.

Auf der Platine befindet sich eine weitere Schutzvorrichtung - Unterdrückung transienter Spannungen (TVS). Es schützt die Platine vor Überspannungen. Während eines Stromstoßes TVS brennt aus, wodurch ein Kurzschluss nach Masse entsteht. Dieses Board hat zwei Fernseher, für 5 und 12 Volt.

Betrachten wir den hermetischen Block.

Unter der Platine befinden sich Kontakte für Motor und Köpfe. Zusätzlich befindet sich am Scheibenkörper ein kleines, fast unsichtbares Loch (Atemloch). Es dient dem Druckausgleich. Viele Menschen glauben, dass in der Festplatte ein Vakuum herrscht. Eigentlich stimmt das nicht. Durch dieses Loch kann die Scheibe den Druck innerhalb und außerhalb des Eindämmungsbereichs ausgleichen. Im Inneren ist ein Loch abgedeckt mit einem Filter (Atemfilter), das Staub- und Feuchtigkeitspartikel einfängt.

Werfen wir nun einen Blick in die Eindämmungszone. Entfernen Sie die Festplattenabdeckung.

Der Deckel selbst ist nichts Interessantes. Es ist nur ein Stück Metall mit einer Gummidichtung, um Staub fernzuhalten.

Schauen wir uns die Füllung der Eindämmungszone an.

Wertvolle Informationen werden auf Metallscheiben, auch Metallscheiben genannt, gespeichert Pfannkuchen oder PPlatten. Auf dem Foto seht ihr den oberen Pfannkuchen. Die Platten bestehen aus poliertem Aluminium oder Glas und sind mit mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung beschichtet, darunter einer ferromagnetischen Substanz, auf der die Daten eigentlich gespeichert sind. Zwischen den Pfannkuchen sowie über der Oberseite sehen wir spezielle Teller namens Trennzeichen oder Abscheider (Dämpfer oder Separatoren). Sie werden benötigt, um Luftströme auszugleichen und akustische Geräusche zu reduzieren. In der Regel bestehen sie aus Aluminium oder Kunststoff. Aluminiumabscheider bewältigen die Kühlung der Luft in der Sicherheitszone besser.

Schreib-Lese-Köpfe (Köpfe), werden an den Enden der Halterungen der Magnetkopfeinheit installiert, oder BMG (Head Stack Assembly, HSA). Parkplatz- Dies ist der Bereich, in dem sich die Köpfe einer Arbeitsplatte befinden sollten, wenn die Spindel gestoppt ist. Bei dieser Scheibe liegt die Parkzone näher an der Spindel, wie auf dem Foto zu sehen ist.

Bei einigen Fahrten erfolgt das Parken auf speziellen Kunststoffparkplätzen außerhalb der Schilder.

Festplatte- ein präziser Positionierungsmechanismus und benötigt für seinen normalen Betrieb sehr saubere Luft. Während des Gebrauchs können sich im Inneren der Festplatte mikroskopisch kleine Metall- und Fettpartikel bilden. Um die Luft im Inneren der Scheibe sofort zu reinigen, gibt es sie Umluftfilter. Hierbei handelt es sich um ein High-Tech-Gerät, das ständig winzige Partikel sammelt und einfängt. Der Filter befindet sich im Weg der Luftströme, die durch die Rotation der Platten entstehen.

Entfernen wir den oberen Magneten und sehen wir uns an, was sich darunter verbirgt.

Festplatten verwenden sehr starke Neodym-Magnete. Diese Magnete sind so stark, dass sie Gewichte bis zu heben können 1300 mal größer als ihr eigenes. Sie sollten Ihren Finger also nicht zwischen den Magneten und Metall oder einen anderen Magneten bringen – der Schlag ist sehr empfindlich. Dieses Foto zeigt die Begrenzer BMG. Ihre Aufgabe besteht darin, die Bewegung der Köpfe zu begrenzen und sie auf der Oberfläche der Platten zu belassen. BMG-Begrenzer Verschiedene Modelle sind unterschiedlich konzipiert, es gibt aber immer zwei davon, sie kommen auf allen modernen Festplatten zum Einsatz. Bei unserem Antrieb befindet sich der zweite Begrenzer am unteren Magneten.

Hier sehen wir hier Schwingspule, das Teil der Magnetkopfeinheit ist. Die Spule und die Magnete bilden sich BMG-Antrieb (Voice Coil Motor, VCM). Der Antrieb und der Magnetkopf bilden eine Einheit Stellungsregler (Stellantrieb)- ein Gerät, das Köpfe bewegt. Ein schwarzes Kunststoffteil mit komplexer Form wird genannt Aktuatorverriegelung. Dies ist ein Abwehrmechanismus, der freigesetzt wird BMG nachdem der Spindelmotor eine bestimmte Anzahl Umdrehungen erreicht hat. Dies geschieht aufgrund des Drucks des Luftstroms. Die Verriegelung schützt die Köpfe vor ungewollten Bewegungen in der Parkposition.

Jetzt entfernen wir den Magnetkopfblock.

Präzision und reibungslose Bewegung BMG Unterstützt durch Präzisionslager. Größter Teil BMG Hergestellt aus einer Aluminiumlegierung, üblicherweise genannt Halterung oder Kipphebel). Am Ende der Wippe befinden sich Köpfe an einer Federaufhängung (Leiter Gimbal Assembly, HGA). Normalerweise werden die Köpfe und Kipphebel selbst von verschiedenen Herstellern geliefert. Flexible gedruckte Schaltung (FPC) geht zum Kontaktpad, das mit der Steuerplatine verbunden ist.

Schauen wir uns die Komponenten an BMG mehr Details.

Eine Spule, die mit einem Kabel verbunden ist.

Lager.

Das folgende Foto zeigt BMG-Kontakte.

Dichtung sorgt für die Dichtheit der Verbindung. Somit kann Luft nur über die Druckausgleichsbohrung in das Gerät mit Scheiben und Köpfen gelangen. Die Kontakte dieser Scheibe sind mit einer dünnen Goldschicht beschichtet, um die Leitfähigkeit zu verbessern.

Dies ist ein klassisches Rocker-Design.

Die kleinen schwarzen Teile an den Enden der Federhänger heißen Schieberegler. Viele Quellen weisen darauf hin, dass Slider und Köpfe dasselbe sind. Tatsächlich hilft der Schieber beim Lesen und Schreiben von Informationen, indem er den Kopf über die Oberfläche der Pfannkuchen hebt. Bei modernen Festplatten bewegen sich die Köpfe auf Distanz 5-10 Nanometer von der Oberfläche der Pfannkuchen. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von ca 25000 Nanometer. Gelangt ein Partikel unter den Schieber, kann dies aufgrund der Reibung zu einer Überhitzung der Köpfe und zu deren Ausfall führen, weshalb die Sauberkeit der Luft im Sicherheitsbereich so wichtig ist. Die Lese- und Schreibelemente selbst befinden sich am Ende des Schiebereglers. Sie sind so klein, dass sie nur mit einem guten Mikroskop sichtbar sind.

Wie Sie sehen können, ist die Oberfläche des Schiebers nicht flach, sondern weist aerodynamische Rillen auf. Sie tragen dazu bei, die Flughöhe des Sliders zu stabilisieren. Die Luft unter dem Schieber bildet sich Luftkissen (Air Bearing Surface, ABS). Das Luftpolster sorgt dafür, dass der Schieber nahezu parallel zur Oberfläche des Pfannkuchens verläuft.

Hier ist ein weiteres Slider-Bild

Die Kopfkontakte sind hier deutlich zu erkennen.

Dies ist ein weiterer wichtiger Teil BMG, was noch nicht diskutiert wurde. Es heißt p Verstärker (Vorverstärker, Vorverstärker). Vorverstärker- Dies ist ein Chip, der die Köpfe steuert und das zu ihnen oder von ihnen kommende Signal verstärkt.

Vorverstärker direkt eingelegt BMG Aus einem ganz einfachen Grund: Das von den Köpfen kommende Signal ist sehr schwach. Auf modernen Festplatten hat es eine Frequenz von ca 1 GHz. Wenn Sie den Vorverstärker außerhalb der hermetischen Zone platzieren, wird ein so schwaches Signal auf dem Weg zur Steuerplatine stark gedämpft.

Es gibt mehr Spuren, die vom Vorverstärker zu den Topteilen (rechts) führen als zum Eindämmungsbereich (links). Tatsache ist, dass eine Festplatte nicht gleichzeitig mit mehr als einem Kopf (einem Paar Schreib- und Leseelementen) arbeiten kann. Die Festplatte sendet Signale an den Vorverstärker und wählt den Kopf aus, auf den die Festplatte gerade zugreift. Diese Festplatte verfügt über sechs Spuren, die zu jedem Kopf führen. Warum so viele? Eine Spur ist geerdet, zwei weitere sind für Lese- und Schreibelemente vorgesehen. Die nächsten beiden Spuren dienen der Steuerung von Miniantrieben, speziellen piezoelektrischen oder magnetischen Geräten, die den Schieber bewegen oder drehen können. Dies hilft dabei, die Position der Köpfe über der Spur genauer einzustellen. Der letzte Weg führt zur Heizung. Die Heizung dient zur Regulierung der Flughöhe der Köpfe. Die Heizung überträgt Wärme auf die Aufhängung, die den Schieber und die Wippe verbindet. Die Aufhängung besteht aus zwei Legierungen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften. Beim Erhitzen biegt sich die Aufhängung zur Oberfläche des Pfannkuchens und verringert so die Flughöhe des Kopfes. Beim Abkühlen richtet sich der Gimbal auf.

Wenn der Computer startet, überprüft ein im BIOS-Chip gespeicherter Firmware-Satz die Hardware. Wenn alles in Ordnung ist, übergibt es die Kontrolle an den Bootloader des Betriebssystems. Dann wird das Betriebssystem geladen und Sie können den Computer verwenden. Wo wurde gleichzeitig das Betriebssystem gespeichert, bevor der Computer eingeschaltet wurde? Wie blieb Ihr Aufsatz, den Sie die ganze Nacht geschrieben haben, auch nach dem Ausschalten des PCs erhalten? Nochmals: Wo wird es gespeichert?

Okay, ich bin wahrscheinlich zu weit gegangen und Sie alle wissen sehr gut, dass Computerdaten auf der Festplatte gespeichert werden. Allerdings weiß nicht jeder, was es ist und wie es funktioniert, und da Sie hier sind, kommen wir zu dem Schluss, dass wir es gerne herausfinden würden. Nun, lass es uns herausfinden!

Schauen wir uns traditionell die Definition einer Festplatte auf Wikipedia an:

Festplatte (Schraube, Festplatte, Festplattenlaufwerk, HDD, HDD, HMDD) – ein Speichergerät mit wahlfreiem Zugriff, das auf dem Prinzip der magnetischen Aufzeichnung basiert.

Sie werden in den allermeisten Computern verwendet, aber auch als separat angeschlossene Geräte zum Speichern von Sicherungskopien von Daten, als Dateispeicher usw.

Lass es uns ein wenig herausfinden. Mir gefällt der Begriff „ Festplatte ". Diese fünf Worte vermitteln die Essenz. HDD ist ein Gerät, dessen Zweck lange Zeit die darauf aufgezeichneten Daten speichern. Die Basis von HDDs sind Festplatten (Aluminium) mit einer speziellen Beschichtung, auf die Informationen mit speziellen Köpfen aufgezeichnet werden.

Ich werde den Aufnahmeprozess selbst nicht im Detail betrachten – im Wesentlichen ist dies die Physik der letzten Schulstufen, und ich bin sicher, dass Sie keine Lust haben, sich damit zu befassen, und darum geht es in dem Artikel überhaupt nicht.

Achten wir auch auf den Satz: „ Direktzugriff „Das bedeutet grob gesagt, dass wir (der Computer) jederzeit Informationen von jedem Streckenabschnitt auslesen können.

Eine wichtige Tatsache ist, dass der Festplattenspeicher nicht flüchtig ist, d. h. unabhängig davon, ob die Stromversorgung angeschlossen ist oder nicht, verschwinden die auf dem Gerät aufgezeichneten Informationen nirgendwo. Dies ist ein wichtiger Unterschied zwischen dem permanenten Speicher und dem temporären Speicher eines Computers ().

Wenn Sie eine Computerfestplatte im wirklichen Leben betrachten, werden Sie weder Festplatten noch Köpfe sehen, da all dies in einem versiegelten Gehäuse (hermetischer Bereich) verborgen ist. Äußerlich sieht die Festplatte so aus:

Warum braucht ein Computer eine Festplatte?

Schauen wir uns an, was eine Festplatte in einem Computer ist, also welche Rolle sie in einem PC spielt. Es ist klar, dass es Daten speichert, aber wie und was. Hier heben wir folgende Funktionen der HDD hervor:

• Speicherung von Betriebssystem, Benutzersoftware und deren Einstellungen;
• Speicherung von Benutzerdateien: Musik, Videos, Bilder, Dokumente usw.;
• Nutzung eines Teils des Festplattenspeichers zum Speichern von Daten, die nicht in den RAM passen (Auslagerungsdatei), oder Speichern des RAM-Inhalts im Ruhemodus;

Wie Sie sehen, ist die Festplatte des Computers nicht nur eine Ansammlung von Fotos, Musik und Videos. Darauf ist das gesamte Betriebssystem gespeichert, darüber hinaus hilft die Festplatte, die Belastung des Arbeitsspeichers zu bewältigen und übernimmt einige seiner Funktionen.

Woraus besteht eine Festplatte?

Die Komponenten einer Festplatte haben wir teilweise erwähnt, nun schauen wir uns diese genauer an. Also, die Hauptkomponenten der Festplatte:

• Rahmen – schützt Festplattenmechanismen vor Staub und Feuchtigkeit. In der Regel ist es abgedichtet, sodass keine Feuchtigkeit und kein Staub eindringen kann;
• Scheiben (Pfannkuchen) - beidseitig beschichtete Platten aus einer bestimmten Metalllegierung, auf denen Daten aufgezeichnet werden. Die Anzahl der Platten kann unterschiedlich sein – von einer (bei Budgetoptionen) bis zu mehreren;
• Motor — auf dessen Spindel die Pfannkuchen befestigt sind;
• Kopfblock - eine Konstruktion aus miteinander verbundenen Hebeln (Kipphebeln) und Köpfen. Der Teil der Festplatte, der Informationen liest und darauf schreibt. Für einen Pfannkuchen wird ein Paar Köpfe verwendet, da sowohl der obere als auch der untere Teil funktionieren;
• Positionierungsgerät (Aktuator ) – ein Mechanismus, der den Kopfblock antreibt. Besteht aus einem Paar Permanent-Neodym-Magneten und einer Spule am Ende des Kopfblocks;
• Regler — eine elektronische Mikroschaltung, die den Betrieb der Festplatte steuert;
• Parkplatz - eine Stelle innerhalb der Festplatte neben den Festplatten oder an deren Innenteil, wo die Köpfe während der Ausfallzeit abgesenkt (geparkt) werden, um die Arbeitsfläche der Pfannkuchen nicht zu beschädigen.

Dies ist ein einfaches Festplattengerät. Es wurde vor vielen Jahren gegründet und seit langem wurden keine grundlegenden Änderungen daran vorgenommen. Und wir machen weiter.

Wie funktioniert eine Festplatte?

Nachdem die Festplatte mit Strom versorgt wurde, beginnt der Motor, an dessen Spindel die Pfannkuchen befestigt sind, hochzudrehen. Sobald die Geschwindigkeit erreicht ist, bei der sich an der Oberfläche der Scheiben ein konstanter Luftstrom bildet, beginnen sich die Köpfe zu bewegen.

Diese Reihenfolge (zuerst drehen sich die Scheiben, dann beginnen die Köpfe zu arbeiten) ist notwendig, damit die Köpfe aufgrund des entstehenden Luftstroms über den Platten schweben. Ja, sie berühren niemals die Oberfläche der Scheiben, da diese sonst sofort beschädigt würden. Allerdings ist der Abstand von der Oberfläche der Magnetplatten zu den Köpfen so gering (~10 nm), dass man ihn mit bloßem Auge nicht erkennen kann.

Nach dem Start werden zunächst Serviceinformationen über den Zustand der Festplatte und weitere notwendige Informationen dazu ausgelesen, die sich auf der sogenannten Nullspur befinden. Erst dann beginnt die Arbeit mit den Daten.

Informationen auf der Festplatte eines Computers werden auf Spuren aufgezeichnet, die wiederum in Sektoren unterteilt sind (wie eine in Stücke geschnittene Pizza). Um Dateien zu schreiben, werden mehrere Sektoren zu einem Cluster zusammengefasst, dem kleinsten Ort, an dem eine Datei geschrieben werden kann.

Neben dieser „horizontalen“ Festplattenpartition gibt es auch eine herkömmliche „vertikale“ Partition. Da alle Köpfe kombiniert sind, sind sie immer über derselben Spurnummer positioniert, jeder über seiner eigenen Platte. Während des Festplattenbetriebs scheinen die Köpfe also einen Zylinder zu zeichnen:

Während die Festplatte läuft, führt sie im Wesentlichen zwei Befehle aus: Lesen und Schreiben. Wenn ein Schreibbefehl ausgeführt werden muss, wird der Bereich auf der Festplatte berechnet, in dem er ausgeführt werden soll. Anschließend werden die Köpfe positioniert und der Befehl tatsächlich ausgeführt. Anschließend wird das Ergebnis überprüft. Die Daten werden nicht nur direkt auf die Festplatte geschrieben, sondern landen auch im Cache.

Erhält der Controller einen Lesebefehl, prüft er zunächst, ob sich die benötigten Informationen im Cache befinden. Ist dies nicht der Fall, werden die Koordinaten zur Positionierung der Köpfe erneut berechnet, anschließend werden die Köpfe positioniert und die Daten ausgelesen.

Nach Abschluss der Arbeiten, wenn die Stromversorgung der Festplatte unterbrochen wird, werden die Köpfe automatisch in der Parkzone geparkt.

So funktioniert im Grunde eine Computerfestplatte. In Wirklichkeit ist alles viel komplizierter, aber der durchschnittliche Benutzer benötigt solche Details höchstwahrscheinlich nicht, also beenden wir diesen Abschnitt und machen weiter.

Arten von Festplatten und ihre Hersteller

Heute gibt es tatsächlich drei große Festplattenhersteller auf dem Markt: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Sie decken den Bedarf an Geräten aller Art und Anforderungen vollständig ab. Die verbleibenden Unternehmen gingen entweder in Konkurs, wurden von einem der drei Hauptunternehmen übernommen oder wurden umgewidmet.

Wenn wir über die Festplattentypen sprechen, können sie wie folgt unterteilt werden:

1. Bei Laptops ist der Hauptparameter die Gerätegröße von 2,5 Zoll. Dadurch können sie kompakt in der Laptoptasche untergebracht werden;
2. Für PC - hier ist auch der Einsatz von 2,5"-Festplatten möglich, in der Regel kommen jedoch 3,5"-Festplatten zum Einsatz;
3. Externe Festplatten sind Geräte, die separat an einen PC/Laptop angeschlossen werden und meist als Dateispeicher dienen.

Es gibt auch einen speziellen Festplattentyp – für Server. Sie sind mit normalen PC-Geräten identisch, können sich jedoch in den Anschlussschnittstellen und der höheren Leistung unterscheiden.

Alle anderen Unterteilungen von Festplatten in Typen ergeben sich aus ihren Eigenschaften, also betrachten wir sie.

Festplattenspezifikationen

Die Hauptmerkmale einer Computerfestplatte:

• Volumen — ein Indikator für die maximal mögliche Datenmenge, die auf der Festplatte gespeichert werden kann. Das Erste, worauf sie normalerweise achten, wenn sie sich für eine Festplatte entscheiden. Diese Zahl kann 10 TB erreichen, obwohl sie für einen Heim-PC oft 500 GB – 1 TB wählen;
• Formfaktor — Größe der Festplatte. Am gebräuchlichsten sind 3,5 und 2,5 Zoll. Wie oben erwähnt, sind in Laptops in den meisten Fällen 2,5″ verbaut. Sie werden auch in externen Festplatten verwendet. 3,5″ wird in PCs und Servern verbaut. Der Formfaktor wirkt sich auch auf das Volumen aus, da auf einer größeren Festplatte mehr Daten Platz finden;
• Spulengeschwindigkeit — Mit welcher Geschwindigkeit drehen sich die Pfannkuchen? Am gebräuchlichsten sind 4200, 5400, 7200 und 10000 U/min. Diese Eigenschaft wirkt sich direkt auf die Leistung sowie den Preis des Geräts aus. Je höher die Geschwindigkeit, desto größer sind beide Werte;
• Schnittstelle — Methode (Steckertyp) zum Anschließen der Festplatte an den Computer. Die beliebteste Schnittstelle für interne Festplatten ist heute SATA (ältere Computer verwendeten IDE). Externe Festplatten werden in der Regel über USB oder FireWire angeschlossen. Zusätzlich zu den aufgeführten gibt es auch Schnittstellen wie SCSI, SAS;
• Puffervolumen (Cache-Speicher) – eine Art schneller Speicher (wie RAM), der auf dem Festplatten-Controller installiert ist und für die temporäre Speicherung der Daten konzipiert ist, auf die am häufigsten zugegriffen wird. Die Puffergröße kann 16, 32 oder 64 MB betragen;
• Zufällige Zugriffszeit — die Zeit, in der die Festplatte garantiert von jedem Teil der Festplatte schreiben oder lesen kann. Bereich von 3 bis 15 ms;

Zusätzlich zu den oben genannten Merkmalen finden Sie auch Indikatoren wie: