Опишите назначение и основные параметры жесткого диска

Жесткий диск: устройство и характеристики

Жёсткий диск (HDD) – энергонезависимое запоминающее устройство, назначение которого длительное хранение данных. Информация сохраняется на жестких носителях (дисках из специальных сплавов) имеющих ферромагнитное покрытие (двуокись хрома).

Устройство жесткого диска

Гермозона

Включает в себя: корпус из прочного сплава, диски с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок

Пакет рычагов из пружинистой стали с закрепленными головками на концах.

Пластины

Изготовлены из металлического сплава и покрыты напылением ферромагнетика (окислов железа, марганца и других металлов). Диски жёстко закреплены на шпинделе, который вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту. При такой скорости вблизи поверхности диска создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности диска.

Устройство позиционирования головок

Состоит из неподвижной пары сильных постоянных магнитов, а также катушки на подвижном блоке головок.

Гермозона — заполняется очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом, а для выравнивания давления устанавливается тонкая металлическая или пластиковая мембрана. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а также при прогреве устройства во время работы. Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.

Блок электроники

Содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство, буферную память, интерфейсный блок (передача данных, подача питания) и блок цифровой обработки сигнала.

Блок управления представляет собой систему:

Блок постоянного запоминающего устройства хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию жесткого диска.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память).

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации).

Характеристики жесткого диска

Интерфейс — поддерживаемый стандарт обмена данными с накопителями информации: ATA (IDE, PATA), SATA.

Ёмкость — объём данных, которые может хранить жесткий диск (ГБ, ТБ).

Форм-фактор — физический размер диска с ферромагнитным покрытием: 3,5 или 2,5 дюйма.

Время доступа — время, за которое жесткий диск гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска (диапазон от 2,5 до 16 мс).

Скорость вращения шпинделя – параметр от которого зависит время доступа и средняя скорость передачи данных. Жесткие диски для ноутбуков имеют скорость вращения 4200, 5400 и 7200 оборотов в минуту, а для стационарных компьютеров 5400, 7200 и 10 000 об/мин.

Ввод-вывод — количество операций ввода-вывода в секунду. Обычно жесткий диск производит около 50 операций в секунду при произвольном доступе и около 100 при последовательном.

Потребление энергии — потребляемая мощность в Ваттах, важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума – шум в децибелах, который создает механика жесткого диска при его работе (вращение шпинделя, аэродинамика, позиционирование). Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже.

Ударостойкость — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам. Измеряется в единицах допустимой перегрузки (G) во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных – скорость чтения/записи при последовательном доступе (внутренняя зона диска — от 44,2 до 74,5 Мб/с, внешняя зона диска — от 60,0 до 111,4 Мб/с).

Объём буфера — промежуточная память (Мб), предназначенная для сглаживания разницы скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. Обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

Источник

Назначение, основные параметры и характеристики HDD

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Диагностика, ремонт, эксплуатация HDD.

Выполнил (а)

(Ф.И.О., форма обучения, курс, № группы, подпись, дата)

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. 4

1.1.Назначение, основные параметры и характеристики HDD.. 4

1.1.2 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ HDD.. 6

1.2 ДИАГНОСТИКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ HDD И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ.. 9

1.2.1 ДИАГНОСТИКА РАБОТЫ HDD.. 10

1.2.3 ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ИХ ВОЗМОЖНЫХ ПРИЧИН 12

2. ОТЫСКАНИЕ ДЕФЕКТОВ И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТИ В HDD 14

2.1 ПРОГРАММНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДАННЫХ.. 14

2.1.2 ОТЫСКАНИЕ ДЕФЕКТОВ СВЯЗАННЫХ С АППАРАТНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ 18

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы заключается в том, что на сегодняшний день развитие компьютерной техники привело к необходимости не только сделать большую нагрузку по оформлению документации и выполнению математических вычислений на компьютерную технику, но и провести поддержания данной техники в работоспособном состоянии.

Довольно часто происходит ухудшение эксплуатационных характеристик жестких дисков в процессе использования. Это приводит к снижению производительности и появлению неработоспособных участков на поверхности винчестеров, и может стать причиной потери информации.

Согласно статистике сервисных центров, лишь малая часть возвращаемых покупателями HDD подлежит отправке производителю. В большинстве своем же имеют место случаи так называемых «ложных возвратов», когда проблемы нарушения функциональности винчестера можно решить прямо на месте, даже не вскрывая корпус персонального компьютера.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Назначение, основные параметры и характеристики HDD

Принцип работы накопителя на жестких магнитных дисках не отличается от принципа действия накопителя на гибких магнитных дисках. На жестких магнитных дисках ферромагнитный порошок нанесенный на алюминиевую или на стеклянную основу. На одном вращающемся шпинделе крепится целый пакет дисков (до трех), к каждой стороне которых подходит магнитная головка. Таким образом, при фиксированном положении, все головки описывают в несколько концентрических окружностей, составляющих один цилиндр. Позиционер представляет собой шаговой электродвигатель, имеющий несколько сот (или даже тысяч) фиксированных положений. Количество этих положений и определяет количество цилиндр на HDD.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией БМ технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта (GMR-Giant Magnetic Resistance). Предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 80 Гбайт. В настоящее время достигнут предел уровень которого составляет 160 Гбайт на пластину, но развитие продолжается.

Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения шпинделя.

ДИАГНОСТИКА РАБОТЫ HDD

Если же при включении винчестера слышен привычный гул запустившегося двигателя, но диск не распарковывает головки или же в работе издает щелчки, то проблема может быть как в плате электроники, так и внутри гермоблока. На IBM DTLA и более поздних моделях это нередко происходит из-за плохого контакта платы электроники и разъема на гермоблоке. Похожая неисправность у Seagate связана с обгоранием контактов с обратной стороны платы.

На HDD Quantum FireBall CX, LCT08, LCT10, LCT15 обычно выходит из строя микросхема позиционирования головок, при этом винчестеры стучат блоком магнитных головок об упор ограничителя хода. Не стоит исключать случаи, когда на винчестер кем-либо была установлена неподходящая плата электроники. Это может привести к непредвиденным последствиям. Но чаще всего подозрительные звуки, издаваемые жестким диском, свидетельствуют о серьезных неисправностях гермоблока.

Неисправную плату электроники несложно заменить, но могут возникнуть трудности с поиском подходящего аналога. Дело в том, что жесткие диски одной модели могут иметь различия, а в некоторых случаях представляют собой совершенно разные устройства. Это в большой степени относится к HDD производства Western Digital, у которых каждая модель имеет множество модификаций. Отсутствие визуальных отличий не гарантирует совместимость плат электроники, возможны различные версии встроенного ПО. В таких случаях приходится перепаивать микросхему ПЗУ или перепрограммировать ее содержимое.

ЛИТЕРАТУРА

2. Аттестация А+ «техник по обслуживанию ПК. Организация, обслуживание, ремонт и модернизация ПК и ОС»: Чарльз Дж. Брукс

3. Технические средства информатизации: А.П. Артемов

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Диагностика, ремонт, эксплуатация HDD.

Выполнил (а)

(Ф.И.О., форма обучения, курс, № группы, подпись, дата)

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. 4

1.1.Назначение, основные параметры и характеристики HDD.. 4

1.1.2 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ HDD.. 6

1.2 ДИАГНОСТИКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ HDD И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ.. 9

1.2.1 ДИАГНОСТИКА РАБОТЫ HDD.. 10

1.2.3 ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И ИХ ВОЗМОЖНЫХ ПРИЧИН 12

2. ОТЫСКАНИЕ ДЕФЕКТОВ И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТИ В HDD 14

2.1 ПРОГРАММНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДАННЫХ.. 14

2.1.2 ОТЫСКАНИЕ ДЕФЕКТОВ СВЯЗАННЫХ С АППАРАТНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ 18

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы заключается в том, что на сегодняшний день развитие компьютерной техники привело к необходимости не только сделать большую нагрузку по оформлению документации и выполнению математических вычислений на компьютерную технику, но и провести поддержания данной техники в работоспособном состоянии.

Довольно часто происходит ухудшение эксплуатационных характеристик жестких дисков в процессе использования. Это приводит к снижению производительности и появлению неработоспособных участков на поверхности винчестеров, и может стать причиной потери информации.

Согласно статистике сервисных центров, лишь малая часть возвращаемых покупателями HDD подлежит отправке производителю. В большинстве своем же имеют место случаи так называемых «ложных возвратов», когда проблемы нарушения функциональности винчестера можно решить прямо на месте, даже не вскрывая корпус персонального компьютера.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Назначение, основные параметры и характеристики HDD

Принцип работы накопителя на жестких магнитных дисках не отличается от принципа действия накопителя на гибких магнитных дисках. На жестких магнитных дисках ферромагнитный порошок нанесенный на алюминиевую или на стеклянную основу. На одном вращающемся шпинделе крепится целый пакет дисков (до трех), к каждой стороне которых подходит магнитная головка. Таким образом, при фиксированном положении, все головки описывают в несколько концентрических окружностей, составляющих один цилиндр. Позиционер представляет собой шаговой электродвигатель, имеющий несколько сот (или даже тысяч) фиксированных положений. Количество этих положений и определяет количество цилиндр на HDD.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией БМ технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта (GMR-Giant Magnetic Resistance). Предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 80 Гбайт. В настоящее время достигнут предел уровень которого составляет 160 Гбайт на пластину, но развитие продолжается.

Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения шпинделя.

Источник

Как выбрать жёсткий диск HDD 3.5”

Сменив в 80-х годах прошлого века накопители на гибких дисках и совсем уж архаичные перфокарты с перфолентами, HDD («Hard Disk Drive» – «накопитель на жестком диске») надолго стали основным устройством для хранения программ и данных на большинстве компьютеров. Правда, в последнее время они потихоньку сдают позиции:

SSD намного превосходят HDD по скорости, разница в цене с каждым годом все меньше, так что, пожалуй, еще лет 5-10 и жесткие диски уйдут в историю вслед за гибкими дисками и CD-ROM-ами. Но пока еще этого не произошло и существует, как минимум, два весомых повода предпочесть именно HDD:

— они пока еще значительно дешевле: средний SSD в 8-9 раз дороже среднего HDD аналогичной емкости;

— SSD имеет ограниченное число циклов записи – для домашнего компьютера это не так критично, но для многих серверных решений HDD обеспечит большую надежность хранения данных.

Название этот вид накопителей получил благодаря своей конструкции – информация в нем хранится на одном или нескольких жестких дисках с ферромагнитным покрытием. Доступ к данным обеспечивается с помощью магнитных головок, движущихся на небольшом (около 0,1 мк) расстоянии от вращающихся дисков.

HDD выпускаются в двух форм-факторах: 3,5″ и 2,5″. По сравнению с последним, 3,5″ HDD имеют больший максимальный объем и меньшую цену в пересчете на гигабайт объема. Если же низкая цена вам не так важна, как компактность, быстродействие и меньшее энергопотребление, то вам лучше обратить внимание на 2,5″ HDD. Существуют жесткие диски других форм-факторов (1,8″, например), но они обычно используются в спецтехнике и объем их производства невелик.

Определившись с форм-фактором, не спешите с покупкой – жесткие диски обладают множеством характеристик, определяющих их эффективность в тех или иных условиях использования.

Характеристики жестких дисков

Объем HDD – основной его параметр, оказывающий наибольшее влияние, как на цену устройства, так и на его привлекательность для покупателя. Требования программ к свободному месту на диске постоянно растут, как и объемы видеофайлов и файлов с фотографиями, поэтому желание приобрести накопитель большого объема вполне понятно. С другой стороны, HDD большого объема стоят дороже иного компьютера. Какого же объема диск выбрать?

Как видно из графика, наименьшую цену за гигабайт имеют диски объемом 3-6 ТБ. Прицениваясь к диску объемом 10 ТБ и более, проверьте – не будет ли более выгодной покупка двух дисков меньшего объема? И уж совсем дорогой выходит гигабайт объема при покупке дисков в 1ТБ и менее.

Если же вы хотите, чтобы загрузка также производилась с нового жесткого диска, материнская плата должна иметь UEFI BIOS. Все современные материнские платы поддерживают диски большого размера, затруднения могут возникнуть только с «материнками», выпущенными до 2011 года.

Скорость вращения шпинделя оказывает прямое влияние на скорость чтения и записи данных с жесткого диска. Высокооборотные диски в среднем имеют большую скорость передачи данных, чем низкооборотные, но также они более шумные и потребляют больше энергии.

Однако сравнивать диски разных производителей только по этому параметру не стоит: скорость чтения/записи зависит не только от скорости вращения шпинделя, но и от скорости позиционирования головок, от схемотехники контроллера жесткого диска и т.д. Поэтому, если вам важна скорость доступа к данным, лучше обратить внимание непосредственно на скоростные характеристики.

Максимальная скорость передачи данных представляет собой максимально достижимую на данной модели скорость чтения/записи. Скорость эта достигается только при определенных условиях, в обычной работе такие скорости достигаются только при переписывании нефрагментированных (состоящих из последовательно расположенных на диске блоков) файлов большого объема; обычные скорости будут намного меньше.

Если использование диска предполагает работу с большим количеством мелких файлов, стоит обратить внимание на среднее время доступа и среднее время задержки – чем меньше будут эти параметры, тем быстрее головка диска позиционируется на новый файл и тем быстрее будет работа с мелкими или фрагментированными файлами.

Заполнение диска гелием позволяет уменьшить аэродинамические эффекты, тормозящие вращение дисков и приводящие к вибрации. В результате, гелиевые жесткие диски имеют меньшее энергопотребление и меньшую шумность по сравнению с обычными, заполненными воздухом – это особенно важно для высокооборотных HDD. Также это позволяет уменьшить толщину дисков, что ведет к росту быстродействия и объема (за счет большего количества дисков в HDD).

Однако, такие HDD дороже обычных и очень требовательны к качеству изготовления – при нарушении герметичности гелий быстро «утекает» из корпуса, и не предназначенные для работы в воздушной атмосфере диски быстро приходят в негодность.

Назначение жесткого диска, указанное производителем, может помочь в выборе, но опираться только на него не стоит, поскольку нет четких критериев, по которым можно однозначно определить назначение HDD. Кроме того, иногда указание какого-нибудь назначения является просто маркетинговой уловкой.

Тем не менее, на этот параметр следует обратить внимание, когда режим работы жесткого диска отличается от обычного. Например, если на HDD ведется непрерывная круглосуточная запись (видеосистема) или он работает круглосуточно с сильной загрузкой, постоянно выполняя операции записи и чтения (сервер).

Если диск приобретается для установки в RAID (массив жестких дисков повышенной надежности хранения данных), обратите также внимание на оптимизацию под RAID-массив.

Обычный жесткий диск при попытке чтения со сбойного кластера, повторяет эту попытку несколько раз, пытаясь восстановить данные. HDD типа «RAID Edition» при сбое попытку чтения не повторяет, а сразу сообщает RAID-контроллеру о «сомнительном» кластере – это позволяет избежать падения производительности при появлении сбойных участков на одном из дисков массива.

Поддержка NCQ также может ускорить работу с диском в некоторых случаях – HDD с поддержкой NCQ способен оптимизировать находящуюся в памяти очередь команд к диску. Например, если в очереди находится несколько команд позиционирования/чтения, контроллер жесткого диска упорядочит эту очередь так, чтобы минимизировать перемещение головки.

Объем кэш-памяти влияет на скорость работы незначительно – минимального для современных жестких дисков объема кэша в 32 МБ вполне достаточно для хранения служебной информации о диске. Впрочем, если использование диска предполагает работу с часто использующимися мелкими файлами (системный диск, диск сервера) то лучше выбрать модель с кэшем побольше – это увеличит вероятность того, что нужный файл окажется в буфере и доступ к нему будет осуществлен в разы быстрее. Если диск используется для хранения файлов большого объема, то размер буфера на производительность особого влияния оказывать не будет.

Гибридный SSHD-накопитель в качестве кэша второго уровня использует твердотельный диск объемом в несколько ГБ. Поскольку скорость чтения данных с SSD намного выше, чем с HDD, это дает прирост производительности, если на диске расположены часто используемые данные. Такие диски можно использовать в качестве системных, на них можно располагать рабочие программы и базы данных – это даст заметный прирост производительности.

Интерфейс. Современные диски для передачи данных используют либо SATA третьего поколения, либо серверный SAS. HDD SATA можно подключать к контроллеру SAS, а наоборот – нет.

Пропускная способность интерфейсов SATA III и SAS различная – первый дает максимум 6 Гбит/с, второй – 12.

На уровень шума во время работы и в простое следует обратить внимание, если диск приобретается для домашнего компьютера или если вы не любите посторонних звуков во время работы. Некоторые диски создают при работе шум уровнем до 36 дБ – это можно сравнить с громкостью спокойного разговора.

То, что жесткие диски «боятся» ударов и вибраций – факт общеизвестный, но несколько преувеличенный – для закрепленных в корпусе компьютера HDD это не настолько важно, как для внешних жестких дисков. Большинство HDD способны без вреда для себя перенести падение на твердую поверхность с высоты 1″ (ударостойкость 40G) во время работы и с высоты более метра – в выключенном состоянии. Если же ваш компьютер испытывает в работе более серьезные нагрузки, выбирайте среди моделей с большей ударостойкостью.

Варианты выбора жестких дисков

Если вы хотите приобрести жесткий диск по минимальной цене, имейте в виду, что HDD на 0,5 TБ хоть и стоят дешевле, но при этом гигабайт объема обойдется вам намного дороже, чем на жестком диске большей емкости. Лучше немного доплатить и приобрести диск на 1 ТБ или больше.

Если вы желаете получить максимум объема за минимум денег, выбирайте среди жестких дисков на 3-6 ТБ – в этом диапазоне цена гигабайта объема самая низкая.

Купив HDD большого объема, вы надолго забудете о недостатке места на диске.

Если вы подбираете жесткий диск для сервера или видеосистемы, выбирайте среди моделей с соответствующим назначением.

RAID-массив способен гарантировать сохранение данных даже при полном разрушении одного из входящих в него жестких дисков. Для его создания предназначены HDD с оптимизацией под RAID-массив

Источник