Dysk_twardy

Elementy budowy dysku twardego:

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

- NOŚNIK MAGNETYCZNY

- ELEMENTY MECHANICZNE

- OBUDOWA

Dysk stały stanowi wiruj

cy talerz lub zespół talerzy o

powierzchni pokrytej no

nikiem magnetycznym oraz

odpowiednio ustawione na tych powierzchniach głowice,
które zapisuj

i odczytuj

dane.

Budowa dysku twardego

Zadaniem elementów elektronicznych jest:

- kontrola ustawienia głowicy nad wybranym

miejscem dysku

- odczyt i zapis danych
- ewentualna korekcja danych

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Najnowsze dyski twarde wyposa

ane s

specjalizowane układy elektroniczne o mocach
przetwarzania zbli

onych do procesorów.

Daje to najwy

jako

ść

i bezbł

dno

ść

zapisu.

nik magnetyczny umieszczony jest na

wiruj

cych "talerzach" wykonanych

najcz

ęś

ciej ze stopów aluminium.

Zapewnia to ich niewielk

mas

, a wi

niewielk

bezwładno

ść

co umo

liwia

zastosowanie silników nap

dowych mniejszej

mocy, a tak

e szybsze rozp

dzanie si

"talerzy" do pr

dko

ci roboczej.

NOŚNIK MAGNETYCZNY

Zadaniem elementów mechanicznych jest
szybkie przesuwanie głowicy nad wybrane miejsce
dysku realizowane za pomoc

silnika

krokowego.

Wskazane jest stosowanie materiałów lekkich
o du

ej wytrzymało

ci co dzi

ki ich małej

bezwładno

ci zapewnia szybkie i sprawne

wykonywanie postawionych zada

ELEMENTY MECHANICZNE

•

ruch głowicy po prostej radialnej w stosunku do

talerzy co zapewnia silnik krokowy (stosowane
dawniej)

•

ruch głowicy po łuku - silnik liniowy

Rozwi

zania mechaniczne

pozycjonerów dysku:

oś obrotu

Ruch

pozycjonera

Zadaniem obudowy jest ochrona znajduj

cych si

w niej elementów przed uszkodzeniami
mechanicznymi a tak

e przed wszelkimi

steczkami zanieczyszcze

znajduj

cych si

powietrzu.

Jest to konieczne, gdy

nawet najmniejsza cz

stka

"kurzu" ma wymiary wi

ksze ni

odległo

ść

pomi

dzy

głowic

a powierzchni

nika, tak wi

c mogłaby

ona zakłóci

odczyt danych, a nawet uszkodzi

powierzchni

dysku

OBUDOWA

•pojemno

ść

(od kilkuset MB do ~TB)

•liczba głowic odczytu/zapisu (od 1X do X0)

•liczba cylindrów (od 615 do kilku tys.)

•ilo

ść

sektorów na jednej

cie

ce (np. 63)

•

redni czas dost

pu ok. kilka ms (

czas umieszczenia

głowicy w wybranym cylindrze +opó

nienie potrzebne do

umieszczenia głowicy nad danym sektorem)

•pr

dko

ść

obrotowa dysku (5400,10000,15000

obr/min

)

•szybko

ść

transmisji danych (kilkadziesi

t MB/s)

PARAMETRY TECHNICZNE

dysku twardego:

(dane aktualne na rok~2007)

geometria
dysku

To sposób podziału dysku na cylindry, sektory,

cie

ki i głowice (

liczba głowic odczytu/zapisu, liczba

cylindrów, ilo

ść

sektorów).

Zwykle rzeczywista (fizyczna) geometria nap

przeliczana jest przez elektronik

nap

du w

łatwiejsz

do zarz

dzania geometri

logiczn

Geometria dysku

Liczba talerzy

–

zwi

zana jest z liczb

głowic danego

dysku

Liczba głowic

odczytu/zapisu - okre

la czy wszystkie

talerze s

wykorzystywane obustronnie.

Parzysta

liczba głowic wskazuje na to,

e dane mog

przechowywane na ka

dej stronie ka

dego talerza dysku

Nieparzysta

liczba głowic – mówi o tym,

e jedna strona którego

z talerzy dysku nie jest w ogóle wykorzystywana

Liczba talerzy i liczba głowic

redni czas dost

Na czas dost

pu wpływa zarówno sprawno

ść

mechanizmu pozycjonowania głowic jak i pr

dko

ść

obrotowa dysku.

Okre

la, w jakim czasie (

rednio) od otrzymania przez

dysk

Ŝą

dania odczytu/zapisu nast

pi rozpocz

cie

operacji.

Im krótszy jest ten czas, tym dysk mo

e zapewni

ksz

płynno

ść

odtwarzania, co mo

e mie

znaczenie np. podczas nagrywania płyt

CD-R/CD-RW,

dko

ść

obrotowa dysku

Dyski twarde obracają się ze

stałą prędkością

, osiągając od

3600

15000 rpm

(revolutions per minute).

Przykład:

model dysku firmy Seagate, Cheetah ST34501- pierwszy dysk na świecie

wirujący z prędkością 10000 obr/min.

Liczba obrotów na min – to parametr określający, z jaką
szybkością obracają się talerze magnetyczne danego dysku.

Im prędkość obrotowa wyŜsza, tym krócej trwa wczytanie sektora
przy takiej samej gęstości zapisu, tym więcej danych moŜe być
odczytywanych przez głowice.

Jest bardzo istotna dla szybkości pracy całego systemu,
w praktyce dysk twardy jest „wąskim gardłem” w szybkości
przetwarzania danych wewnątrz PC. Dyski twarde mimo wciąŜ
rozwijanej szybkości transferu danych pozostają jednymi z
najwolniejszych urządzeń komputera (poza dyskietkami i
płytami CD).

Szybkość pracy dysku jest nadal duŜo mniejsza niŜ np. pamięci
RAM.

Podczas wyszukiwania danych na dysku duŜą rolę odgrywa
kontroler napędu dysku. Kontroler jest to jednostka, słuŜąca
do sterowania pracą dysku i to właśnie on decyduje, kiedy mają
zostać zapisane lub odczytane dane .

Wydajno

ść

dysku twardego

• pr

dko

ść

procesora

• wielko

ść

pami

ci operacyjnej i cache'u

• pr

dko

ść

transferu danych z pami

• narzut czasowy wprowadzany przez BIOS

• g

sto

ść

zapisu

Im wi

cej bitów daje si

upakowa

na pewnym

obszarze no

nika, tym wi

cej danych mo

odczyta

, przy niezmienionych pozostałych

parametrach (szybko

ść

obrotowa, czas wyszukiwania

cie

ki itp.)

Na wydajno

ść

dysku ma wpływ:

Odbywa si

przez indukcj

sygnału elektrycznego,

spowodowan

ruchem no

nika magnetycznego w pobli

głowicy. Powstaj

ca w wyniku szybkich obrotów talerzy

poduszka powietrzna utrzymuje głowic

nad

powierzchni

nika magnetycznego. Rami

głowicy

musi by

ustawione tak, by znalazło si

nad

odczytywanym cylindrem.

Proces odczytu na dysku twardym

Cylinder to grupa

cie

ek jednakowo odległych od

rodka dysku - czyli o tym samym numerze - na

wszystkich talerzach dysku.

kszo

ść

współczesnych dysków dysponuje now

funkcj

, tzw.

S.M.A.R.T.

(ang. Self-Monitoring Analysis

and Reporting Technology) polegaj

na tym,

elektronika dysku monitoruje i analizuje oraz
raportuje stan urz

dzenia (

np. wysoko

ść

lotu głowicy, czas

uzyskania nominalnej pr

dko

ci obrotowej, itd.).

li wyst

puj

nieprawidłowo

ci, układy kontroli

wysyłaj

ostrze

enie do u

ytkownika

e dysk mo

e ulec

uszkodzeniu.

Funkcja

S.M.A.R.T

OZNACZENIA DYSKÓW TWARDYCH

• Pierwszy znak alfanumeryczny okre

rodzaj głowicy

odczytuj

co –

zapisuj

cej: „M” – oznacza głowice MR (ang. Magnetoresistive) „GM”

oznacza głowice GMR (ang. giant magnetoresistive)

• Litera druga oznacza

rodzaj dysku

: „A” – Allegro (czyli dysk SCSI),

„H” – Hornet (czyli 2,5 calowy dysk do notebooków), „P” – Picobird
(czyli dysk EIDE Ultra-DMA/33)

• Ostatnia z liter okre

generacje twardego dysku

. Modele

wyprodukowane po pa

dzierniku 1998 oznaczone s

liter

„C”

• Pierwsza cyfra okre

format dysku

, gdzie „2” oznacza dysk 2,5

calowy, a „3” – dysk 3,5 calowy.

• Nast

pne trzy cyfry tworz

liczb

, która po podzieleniu przez 10

wskazuje na

pojemno

ść

dysku

mierzona w G

Producent:

Fujitsu - przykład

MPB3021

STRUKTURA LOGICZNA DYSKU

Na dysku moŜna wyróŜnić:

• obszar systemowy,

słuŜący do administrowania

zawartością dysku

• obszar danych, który przechowuje właściwą informację

Obszar systemowy dzieli się na 3 części:

rekord ładujący
tablica alokacji plików FAT
katalog główny

(Struktura fizyczna

dysku twardego jest analogiczna do dyskietki.)

Tablica alokacji plików FAT

zawiera map

sektorów wykorzystywanych do

przechowywania informacji;

Rekord ładuj

zawiera krótki program inicjuj

cy działanie

systemu operacyjnego np. jeden sektor dysku

Obszar danych

podzielony jest na tzw.

jednostki alokacji (klastery, posiadaj

ce okre

lone

numery) w których umieszcza si

zawarto

ść

plików.

eli w danej komórce FAT mamy 0, tzn.

e odpowiadaj

ca jej

jednostka alokacji jest wolna i mo

e zosta

przydzielona

zapisywanemu plikowi.

Katalog główny znajduje si

na dysku

bezpo

rednio za tablicami FAT

Pojedynczy element katalogu zawiera informacje

opisuj

ce plik:

- nazwa i rozszerzenie
- rozmiar pliku w bajtach
- dat

jego utworzenia

- numer pierwszego klastera

Katalog główny

Obszar danych to najwi

kszy obszar dysku.

Operacje zapisu i odczytu dokonywane s

zawsze z

yciem 512 bajtowych sektorów, które ł

czone s

jednostki alokacji (klastery). Powoduje to,

e ostatni

sektor (lub kilka sektorów wchodz

cych w skład

ostatniego klastera) nie jest wypełniony do ko

yteczn

informacj

Obszar danych

Data Area – obszar danych

Adres CHS,
nr sektora logicznego i
nr klastera

Boot Record – rekord

aduj

FAT#1 – tablica alokacji plików
FAT#2 – tablica alokacji plików –

kopia

Root Directory – katalog g

ówny

Adres CHS,
nr sektora logicznego i
nr klastera

0 1 1

Master Boot Record – g

ówny

rekord

aduj

Data Partition Table –

tablica partycji

Tylko adres fizyczny
(CHS)
Strona ukryta (hidden)

0 0 1

Nazwa obszaru

Sposoby

adresowania

CHS

Obszar danych moŜna adresować

numerem klastera

Partycja

- stanowi obszar do którego wył

czne prawa

własno

ci ma dany system operacyjny.

Przestrze

dej partycji mo

e by

zorganizowana w

struktury logiczne odpowiadaj

ce danemu systemowi.

Formatowanie fizyczne,

wyznacza podział dysku na

jednakowe w obr

bie wszystkich partycji

sektory.

Pierwszy sektor dysku twardego zawiera tzw.

tablic

partycji

, która przechowuje informacje opisuj

podział dysku mi

dzy wła

cicieli:

rozmiary dysku

- liczb

partycji, ich wielko

ść

i poło

enie

Podział dysku na partycje