Жёсткий диск (он же HDD(Hard Drive Disk) он же в простонародии «Винчестер» ) — это главное и обычно наиболее существенное устройство хранения данных в компьютере. Это довольно сложно устроенная конструкция, но при этом отличается весьма простым принципом работы. Жёсткий диск очень удивительное изобретение компьютерной индустрии. Он может хранить астрономическое количество информации, пользуясь самыми обычными законами физики.
Задача жёсткого диска внутри компьютера – хранить и предоставлять информацию очень быстро.
Это рубрика «Простым языком», где я буду рассказывать вам о устройстве того или компонента или девайса максимально просто и понятно. Приятного чтения!
Интересный факт: Почему жёсткие диски называют Винчестерами?
Сам термин появился еще в далеком 1973 году, когда на рынке появился первый в мире HDD, конструкция которого состояла из двух отдельных отсеков в одном герметичном контейнере. Емкость каждого отсека составляла 30 Мб, из-за чего инженеры дали диску кодовое название «30-30», что было созвучно с маркой популярного в то время ружья «30-30 Winchester». Правда, в начале 90-х в Америке и Европе это название практически вышло из употребления, но на постсоветском пространстве это бытовое название жёсткого диска всё ещё популярно(но с каждым годом и у нас всё реже встречаются люди, использующие слово Винчестер для описания жёсткого диска)
Видео #2. Принцип хранения информации на жестком диске
Как устроен жёсткий диск внутри?
Давайте взглянем подробно и наглядно, как наш диск устроен внутри и как это всё вообще работает:
1. Интегральная схема синхронизирует работу диска с компьютером, и управляет всеми процессами
Как выглядит интегральная схема(Взято с Яндекс. Картинок)
2. Электромотор вращает диск примерно 7200 раз в минуту. Интегральная схема обеспечивает поддержание этой скорости всё время работы компьютера.
Электромотор жёсткого диска(Взято с Яндекс. Картинок)
3. Самая важная часть — Коромысло , которое записывает и считывает информацию. Конец коромысла разделен, чтобы работать сразу с несколькими дисками. Но головка коромысла никогда не прикасается к диску, промежуток между поверхностью диска и головкой в пять тысяч раз меньше, чем человеческий волос. Ручка отводит воздух, который разгоняется вращающимся диском.
Коромысло жёсткого диска(Взято с Яндекс. Картинок)
Да, внутри жёсткий диск состоит всего из трёх основных компонентов, обеспечивающих его работу, теперь же давайте разберёмся с самим принципом работы жёсткого диска.
Принцип работы жёсткого диска
принцип работы жёсткого диска(Взято с Яндекс. Картинок)
Основной принцип работы жёсткого диска компьютера заключается в том, что информация записывается не куда попало, а в строго определенные локации, называемые секторами , которые расположены на концентрических дорожках или треках. Чтобы не было путаницы, применяются единые правила.
принцип записи данных на жёсткий диск
ремонтируем диск на котором 17 BTC!
Имеется ввиду, что принципы работы накопителей на жёстких дисках, с точки зрения их логической структуры, универсальны. Так, например, размер одного сектора, принятый за единый стандарт во всем мире, составляет 512 байт. В свою очередь секторы делятся на кластеры , представляющие собой последовательности рядом находящихся секторов. И особенности принципа работы жесткого диска в этом отношении состоят в том, что обмен информацией как раз и производится целыми кластерами (целым числом цепочек секторов).
Но как же происходит считывание информации? Принципы работы накопителя на жёстких магнитных дисках выглядят следующим образом: с помощью специального кронштейна считывающая головка в радиальном (спиралевидном) направлении перемещается на нужную дорожку и при повороте позиционируется над заданным сектором , причем все головки могут перемещаться одновременно, считывая одинаковую информацию не только с разных дорожек, но и с разных дисков (пластин). Все дорожки с одинаковыми порядковыми номерами принято называть цилиндрами .
При этом можно выделить еще один принцип работы жёсткого диска: чем ближе считывающая головка к магнитной поверхности (но не касается ее), тем выше плотность записи.
Как работает запись и чтение информации в жёстком диске
Жёсткие диски, потому и называются магнитными, так как в них используются законы физики магнетизма, сформулированные еще Фарадеем и Максвеллом.
Пластины из немагниточувствительного материала наносится магнитное покрытие, толщина которого составляет всего лишь несколько микрометров. В процессе работы возникает магнитное поле, имеющее так называемую доменную структуру .
Магнитный домен представляет собой строго ограниченную границами намагниченную область ферросплава.
Далее принцип работы жёсткого диска кратко можно описать так: при возникновении воздействия внешнего магнитного поля, собственное поле диска начинает ориентироваться строго вдоль магнитных линий, а при прекращении воздействия на дисках появляются зоны остаточной намагниченности, в которой и сохраняется информация, которая ранее содержалась в основном поле.
За создание внешнего поля при записи отвечает считывающая головка, а при чтении зона остаточной намагниченности, оказавшись напротив головки, создает электродвижущую силу или ЭДС. Далее все просто: изменение ЭДС соответствует единице в двоичном коде, а его отсутствие или прекращение – нулю. Время изменения ЭДС принято называть битовым элементом.
Самые стандартные законы физики, о чём я и говорил в самом начале данной статьи!
Про жёсткие диски ещё многое можно сказать, это очень большая и обширная тема, которую невозможно рассмотреть в пределах одной статьи(либо она будет безумно длинной с кучей непонятных понятий и терминов). Мы ещё не один раз будем возвращаться к накопителям в принципе и к жёстким дискам в частности и разберёмся в этой теме от и до, поэтому оставайтесь с нами, тут будет ещё много интересного!
Спасибо за прочтение!
Источник: dzen.ru
Как называются данные или программа на магнитном диске?
Найди верный ответ на вопрос ✅ «Как называются данные или программа на магнитном диске? . » по предмету Информатика, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.
Новые вопросы по информатике
Сколько всего различных символов может быть в восьмибитной текстовой кодировке? 1) 8 2) 512 3) 256 4) 65536
Паскаль. Написать программу подсчета количества отрицательных чисел среди любых 10 вводимых. 1 программа с использованием while, 2 программа — repeat
Сколько кб информации содержит сообщение объемом 2^20 бит?
Информатика пользователь создад сообщение из 256 символов в кодировке Unicode в которой каждый символ кодируется 16 битами после редактирования информационный объем сообщения составил 3072 бит Определите сколько символов удалили сообщение если его
Источник: urokam.net
Как устроен жесткий диск компьютера (HDD)
Приветствую всех читателей блога pc-information-guide.ru. Многих интересует вопрос — как устроен жесткий диск компьютера. Поэтому я решил посвятить этому сегодняшнюю статью.
Жесткий диск компьютера (HDD или винчестер) нужен для хранения информации после выключения компьютера, в отличие от ОЗУ (оперативной памяти) — которая хранит информацию до момента прекращения подачи питания (до выключения компьютера).
Жесткий диск, по-праву, можно назвать настоящим произведением искусства, только инженерным. Да-да, именно так. Настолько сложно там внутри все устроено. На данный момент во всем мире жесткий диск — это самое популярное устройство для хранения информации, он стоит в одном ряду с такими устройствами, как: флеш-память (флешки), SSD.
Многие наслышаны о сложности устройства жесткого диска и недоумевают, как в нем помещается так много информации, а поэтому хотели бы узнать, как устроен или из чего состоит жесткий диск компьютера. Сегодня будет такая возможность).
Устройство жесткого диска компьютера
Жесткий диск состоит из пяти основных частей. И первая из них — интегральная схема, которая синхронизирует работу диска с компьютером и управляет всеми процессами.
Вторая часть — электромотор (шпиндель), заставляет вращаться диск со скоростью примерно 7200 об/мин, а интегральная схема поддерживает скорость вращения постоянной.
А теперь третья, наверное самая важная часть — коромысло, которое может как записывать, так и считывать информацию. Конец коромысла обычно разделен, для того чтобы можно было работать сразу с несколькими дисками. Однако головка коромысла никогда не соприкасается с дисками. Существует зазор между поверхностью диска и головкой, размер этого зазора примерно в пять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса!
Но давайте все же посмотрим, что случится, если зазор исчезнет и головка коромысла соприкоснется с поверхностью вращающегося диска. Мы все еще со школы помним, что F=m*a (второй закон Ньютона, по-моему), из которого следует, что предмет с небольшой массой и огромным ускорением — становится невероятно тяжелым. Учитывая огромную скорость вращения самого диска, вес головки коромысла становится весьма и весьма ощутимым. Естественно, что повреждение диска в таком случае неизбежно. Кстати, вот что случилось с диском, у которого этот зазор по каким то причинам исчез:
Так же важна роль силы трения, т.е. ее практически полного отсутствия, когда коромысло начинает считывать информацию, при этом смещаясь до 60 раз за секунду. Но постойте, где же здесь находится двигатель, что приводит в движение коромысло, да еще с такой скоростью? На самом деле его не видно, потому что это электромагнитная система, работающая на взаимодействии 2 сил природы: электричества и магнетизма. Такое взаимодействия позволяет разгонять коромысло до скоростей света, в прямом смысле.
Четвертая часть — сам жесткий диск, это то, куда записывается и откуда считывается информация, кстати их может быть несколько.
Ну и пятая, завершающая часть конструкции жесткого диска — это конечно же корпус, в который устанавливаются все остальные компоненты. Материалы применяются следующие: почти весь корпус выполнен из пластмассы, но верхняя крышка всегда металлическая. Корпус в собранном виде нередко называют «гермозоной». Бытует мнение, что внутри гермозоны нету воздуха, а точнее, что там — вакуум.
Мнение это опирается на тот факт, что при таких высоких скоростях вращения диска, даже пылинка, попавшая внутрь, может натворить много нехорошего. И это почти верно, разве что вакуума там никакого нету — а есть очищенный, осушенный воздух или нейтральный газ — азот например. Хотя, возможно в более ранних версиях жестких дисков, вместо того, чтобы очищать воздух — его просто откачивали.
Это мы говорили про компоненты, т.е. из чего состоит жесткий диск. Теперь давайте поговорим про хранение данных.
Как и в каком виде хранятся данные на жестком диске компьютера
Данные хранятся в узких дорожках на поверхности диска. При производстве, на диск наносится более 200 тысяч таких дорожек. Каждая из дорожек разделена на секторы.
Карты дорожек и секторов позволяют определить, куда записать или где считать информацию. Опять же вся информация о секторах и дорожках находится в памяти интегральной микросхемы, которая, в отличие от других компонентов жесткого диска, размещена не внутри корпуса, а снаружи и обычно снизу.
Сама поверхность диска — гладкая и блестящая, но это только на первый взгляд. При более близком рассмотрении структура поверхности оказывается сложнее. Дело в том, что диск изготавливается из металлического сплава, покрытого ферромагнитным слоем. Этот слой как раз и делает всю работу. Ферромагнитный слой запоминает всю информацию, как?
Очень просто. Головка коромысла намагничивает микроскопическую область на пленке (ферромагнитном слое), устанавливая магнитный момент такой ячейки в одно из состояний: о или 1. Каждый такой ноль и единица называются битами.
Таким образом, любая информация, записанная на жестком диске, по-факту представляет собой определенную последовательность и определенное количество нулей и единиц. Например, фотография хорошего качества занимает около 29 миллионов таких ячеек, и разбросана по 12 различным секторам. Да, звучит впечатляюще, однако в действительности — такое огромное количество битов занимает очень маленький участок на поверхности диска. Каждый квадратный сантиметр поверхности жесткого диска включает в себя несколько десятков миллиардов битов.