Жесткий диск реферат


Оглавление

  1. Принцип работы жесткого диска

  2. Устройство диска

  3. Работа жесткого диска

  4. Объем, скорость и время доступа

  5. Интерфейсы жестких дисков

  6. Внешние жесткие диски

1.Принцип работы жесткого диска

Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, что позволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты.

Основные принципы работы жесткого диска мало изменились со дня его создания. Устройство винчестера очень похоже на обыкновенный проигрыватель грампластинок. Только под корпусом может быть несколько пластин, насаженных на общую ось, и головки могут считывать информацию сразу с обеих сторон каждой пластины.

Скорость вращения пластин (у некоторых моделей она доходит до 15000 оборотов в минуту) постоянна и является одной из основных характеристик. Головка перемещается вдоль пластины на некотором фиксированном расстоянии от поверхности. Чем меньше это расстояние, тем больше точность считывания информации, и тем больше может быть плотность записи информации. Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите только прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех. Внутри корпуса находятся все механизмы и некоторые электронные узлы. Механизмы - это сами диски, на которых хранится информация, головки, которые записывают и считывают информацию с дисков, а также двигатели, приводящие все это в движение. Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностью чаще из алюминия, реже - из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Диски изготовлены. Во многих накопителях используется слой оксида железа (которым покрывается обычная магнитная лента), но новейшие модели жестких дисков работают со слоем кобальта толщиной порядка десяти микрон. Такое покрытие более прочно и, кроме того, позволяет значительно увеличить плотность записи. Технология его нанесения близка к той, которая используется при производстве интегральных микросхем.

Количество дисков может быть различным - от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Принцип записи, в общем, схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и "запомнить". Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Для наглядности представьте себе, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом, сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Теперь о работе головок. Они перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя и как бы "плывут" на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами.

studfiles.net

Реферат Жёсткий диск

скачать

Реферат на тему:

План:

    Введение
  • 1 Название «Винчестер»
  • 2 Характеристики
  • 3 Производители
  • 4 Устройство
    • 4.1 Гермозона
    • 4.2 Блок электроники
    • 4.3 Низкоуровневое форматирование
  • 5 Геометрия магнитного диска
    • 5.1 Особенности геометрии жёстких дисков со встроенными контроллерами
      • 5.1.1 Зонирование
      • 5.1.2 Резервные секторы
      • 5.1.3 Логическая геометрия
  • 6 Адресация данных
  • 7 Технологии записи данных
    • 7.1 Метод продольной записи
    • 7.2 Метод перпендикулярной записи
    • 7.3 Метод тепловой магнитной записи
    • 7.4 Структурированные носители данных
  • 8 Сравнение интерфейсов
  • 9 История прогресса накопителей
  • ПримечанияЛитература

Введение

Жёсткий диск Western Digital WD2500

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер», «винт», «хард», «харддиск» — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм[1]), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации совмещён с накопителем, приводом и блоком электроники и (в персональных компьютерах в подавляющем количестве случаев) обычно установлен внутри системного блока компьютера.

1. Название «Винчестер»

По одной из версий[2][3], название «винчестер» (англ. Winchester) накопитель получил благодаря работавшему в фирме IBM Кеннету Хотону (англ. Kenneth E. Haughton), руководителю проекта, в результате которого в 1973 году был выпущен жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 МБ каждый, что по созвучию совпало с обозначением популярного охотничьего оружия — винтовки «Winchester Model 1894» использующего винтовочный патрон «.30 WCF». Также существует версия[4], что название произошло исключительно из-за названия патрона, также выпускавшегося Winchester Repeating Arms Company, первого созданного в США боеприпаса для гражданского оружия «малого» калибра на бездымном порохе, который превосходил патроны старых поколений по всем показателям и немедленно завоевал широчайшую популярность.

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слова «винт» (наиболее употребимый вариант).

2. Характеристики

Интерфейс (англ. interface) — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором 3,5 дюйма) на ноябрь 2010 г. достигает 3000 ГБ (3 Терабайт)[5]. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину (см.: двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ.[6][7]

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension). Почти все современные (2001—2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (англ. random access time) — среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс[8]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 мс[9]). Для сравнения, у SSD накопителей этот параметр меньше 1 мс.

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.

Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду(англ. IOPS) — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate) 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 — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

3. Производители

Изначально на рынке было большое разнообразие жёстких дисков, производившихся множеством компаний. В связи с ужесточением конкуренции и понижением норм прибыли большинство производителей было либо куплено конкурентами, либо перешло на другие виды продукции. На сегодняшний день бо́льшая часть всех винчестеров производится всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим IBM подразделением по производству дисков фирмы Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и SCSI-диски, но покинула массовый рынок в 2001 году (в 2009 году производство жёстких дисков было полностью передано компании Toshiba[10]). Toshiba является основным производителем 2,5- и 1,8-дюймовых ЖД для ноутбуков. Достаточно яркий след в истории жёстких дисков оставила компания Quantum. Одним из лидеров в производстве дисков являлась компания Maxtor. В 2001 году Maxtor выкупила подразделение жёстких дисков компании Quantum. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала фирма Micropolis, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставлявшиеся фирмой Nidec, и Micropolis понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была полностью выкуплена компанией Seagate. Весной 2011 производство жёстких дисков фирмы Hitachi купила Western Digital. В тоже время Samsung продала своё HDD подразделение Seagate. На 2011 год осталось 3 производителя - Seagate, Western Digital и Toshiba.

В настоящее время, в связи с продвижением на рынок внешних накопителей и развитием технологий типа SSD, количество фирм предлагающих готовые решения вновь возросло.

4. Устройство

Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках.

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

4.1. Гермозона

Разобранный жёсткий диск Samsung HD753LJ ёмкостью 750 ГБ, произведенный в марте 2008 года

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок — пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика — окислов железа, марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения составляют коммерческую тайну. Большинство бюджетных устройств содержит 1 или 2 пластины, но существуют модели с бо́льшим числом пластин.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (3600, 4200, 5000, 5400, 5900, 7200, 9600, 10 000, 12 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от 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 пластин. Шпиндельный двигатель жёсткого диска трёхфазный, что обеспечивает стабильность вращения магнитных дисков, смонтированных на оси (шпинделе) двигателя. Статор двигателя содержит три обмотки, включенных «звездой» с отводом посередине, а ротор — постоянный секционный магнит.

Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных неодимовых постоянных магнитов, а также катушки на подвижном блоке головок. Вопреки расхожему мнению, в подавляющем большинстве устройств внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом, а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля, который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько микрометров) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления (например, в самолёте) 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.

4.2. Блок электроники

В ранних жёстких дисках управляющая логика была вынесена на MFM или RLL контроллер компьютера, а плата электроники содержала только модули аналоговой обработки и управления шпиндельным двигателем, позиционером и коммутатором головок. Увеличение скоростей передачи данных вынудило разработчиков уменьшить до предела длину аналогового тракта, и в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала.

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.

Блок управления представляет собой систему управления, принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя), приёма и обработки сигналов с датчиков устройства (система датчиков может включать в себя одноосный акселерометр, используемый в качестве датчика удара, трёхосный акселерометр, используемый в качестве датчика свободного падения, датчик давления, датчик угловых ускорений, датчик температуры).

Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например, метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood — максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнение принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец, наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

  • Макрофото магнитной головки

  • Запаркованная магнитная головка

  • Современные контроллеры позволяют создавать сложные конфигурации дисковых массивов

  • Плата контроллера на 3,5" 73-гигабайтном Serial Attached SCSI-диске Fujitsu

  • Механическая и электрическая составляющие привода магнитных головок

  • Последствие касания магнитной головкой поверхности диска

  • Для подключения к материнской плате требуется контроллер

  • Плата контроллера на старом IDE-диске

4.3. Низкоуровневое форматирование

На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются — на них формируются дорожки и секторы. Конкретный способ определяется производителем и/или стандартом, но, как минимум, на каждую дорожку наносится магнитная метка, обозначающая её начало.

Существуют утилиты, способные тестировать физические секторы диска, и ограниченно просматривать и править его служебные данные.[11] Конкретные возможности подобных утилит сильно зависят от модели диска и технических сведений, известных автору по соответствующему семейству моделей.[12]

5. Геометрия магнитного диска

С целью адресации пространства поверхности пластин диска делятся на дорожки — концентрические кольцевые области. Каждая дорожка делится на равные отрезки — секторы. Адресация CHS предполагает, что все дорожки в заданной зоне диска имеют одинаковое число секторов.

Цилиндр — совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жёсткого диска. Номер головки задает используемую рабочую поверхность (то есть конкретную дорожку из цилиндра), а номер сектора — конкретный сектор на дорожке.

Чтобы использовать адресацию CHS, необходимо знать геометрию используемого диска: общее количество цилиндров, головок и секторов в нем. Первоначально эту информацию требовалось задавать вручную; в стандарте ATA-1 была введена функция автоопределения геометрии (команда Identify Drive).[13]

5.1. Особенности геометрии жёстких дисков со встроенными контроллерами

5.1.1. Зонирование

На пластинах современных «винчестеров» дорожки сгруппированы в несколько зон (англ. Zoned Recording). Все дорожки одной зоны имеют одинаковое количество секторов. Однако, на дорожках внешних зон секторов больше, чем на дорожках внутренних. Это позволяет, используя бо́льшую длину внешних дорожек, добиться более равномерной плотности записи, увеличивая ёмкость пластины при той же технологии производства.

5.1.2. Резервные секторы

Для увеличения срока службы диска на каждой дорожке могут присутствовать дополнительные резервные секторы. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (англ. remapping). Данные, хранившиеся в нём, при этом могут быть потеряны или восстановлены при помощи ECC, а ёмкость диска останется прежней. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая — в процессе эксплуатации. Границы зон, количество секторов на дорожку для каждой зоны и таблицы переназначения секторов хранятся в ЗУ блока электроники.

5.1.3. Логическая геометрия

По мере роста емкости выпускаемых жёстких дисков их физическая геометрия перестала вписываться в ограничения, накладываемые программными и аппаратными интерфейсами (см.: Барьеры размеров жёстких дисков). Кроме того, дорожки с различным количеством секторов несовместимы со способом адресации CHS. В результате контроллеры дисков стали сообщать не реальную, а фиктивную, логическую геометрию, вписывающуюся в ограничения интерфейсов, но не соответствующую реальности. Так, максимальные номера секторов и головок для большинства моделей берутся 63 и 255 (максимально возможные значения в функциях прерывания BIOS INT 13h), а число цилиндров подбирается соответственно ёмкости диска. Сама же физическая геометрия диска не может быть получена в штатном режиме работы[14] и другим частям системы неизвестна.

6. Адресация данных

Минимальной адресуемой областью данных на жёстком диске является сектор. Размер сектора традиционно равен 512 байт.[15] В 2006 году IDEMA объявила о переходе на размер сектора 4096 байт, который планируется завершить к 2010 году[16]. Western Digital уже сообщил о начале использования новой технологии форматирования, названой Advanced Format, и выпустил накопитель (WD10EARS-00Y5B1) использующий новую технологию.

В Windows Vista, Windows 7, Windows Server 2008 и Windows Server 2008 R2 присутствует ограниченная поддержка дисков с таким размером сектора.[17][18]

Существует 2 основных способа адресации секторов на диске: цилиндр-головка-сектор (англ. cylinder-head-sector, CHS) и линейная адресация блоков (англ. linear block addressing, LBA).

6.1. CHS

При этом способе сектор адресуется по его физическому положению на диске 3 координатами — номером цилиндра, номером головки и номером сектора. В дисках, объёмом больше 528 482 304 байт (504 Мб), со встроенными контроллерами эти координаты уже не соответствуют физическому положению сектора на диске и являются «логическими координатами» (см. выше).

6.2. LBA

При этом способе адрес блоков данных на носителе задаётся с помощью логического линейного адреса. LBA-адресация начала внедряться и использоваться в 1994 году совместно со стандартом EIDE (Extended IDE). Стандарты ATA требуют однозначного соответствия между режимами CHS и LBA:

LBA = [ (Cylinder * no of heads + heads) * sectors/track ] + (Sector-1)

Метод LBA соответствует Sector Mapping для SCSI. BIOS SCSI-контроллера выполняет эти задачи автоматически, то есть для SCSI-интерфейса метод логической адресации был характерен изначально.

7. Технологии записи данных

Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряжённости магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

7.1. Метод продольной записи

Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая, проходя над поверхностью вращающегося диска, намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. При этом вектор намагниченности домена расположен продольно, то есть параллельно поверхности диска. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². К 2010 году этот метод был практически вытеснен методом перпендикулярной записи.

7.2. Метод перпендикулярной записи

Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных (на 2009 год) образцов — 400 Гбит на кв/дюйм.[19]

Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

7.3. Метод тепловой магнитной записи

Метод тепловой магнитной записи (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR) на данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На рынке ЖД данного типа пока не представлены (на 2009 год), есть лишь экспериментальные образцы, плотность записи которых 150 Гбит/см².[20] Разработка HAMR-технологий ведется уже довольно давно, однако эксперты до сих пор расходятся в оценках максимальной плотности записи. Так, компания Hitachi называет предел в 2,3−3,1 Тбит/см², а представители Seagate Technology предполагают, что они смогут довести плотность записи HAMR-носителей до 7,75 Тбит/см².[21] Широкого распространения данной технологии следует ожидать в 2011—2012 годах.

7.4. Структурированные носители данных

Структурированный (паттернированный) носитель данных (англ. Bit patterned media), — перспективная технология хранения данных на магнитном носителе, использующая для записи данных массив одинаковых магнитных ячеек, каждая из которых соответствует одному биту информации, в отличие от современных технологий магнитной записи, в которых бит информации записывается на нескольких магнитных доменах.

8. Сравнение интерфейсов

Пропускная способность, Мбит/с Максимальная длина кабеля, м Требуется ли кабель питания Количество накопителей на канал Число проводников в кабеле Другие особенности
UltraATA/133 1064 0,46 Да (3,5") / Нет (2,5") 2 40/80 Controller+2Slave, горячая замена невозможна
SATA-300 3000 1 Да 1 7 Host/Slave, возможна горячая замена на некоторых контроллерах
SATA-600 6144 нет данных Да 1 7
FireWire/400 400 4,5 (при последовательном соединении до 72 м) Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя) 63 4/6 устройства равноправны, горячая замена возможна
FireWire/800 800 4,5 (при последовательном соединении до 72 м) Нет 63 4/6 устройства равноправны, горячая замена возможна
USB 2.0 480 5 (при последовательном соединении, через хабы, до 72 м) Да/Нет (зависит от типа накопителя) 127 4 Host/Slave, горячая замена возможна
USB 3.0 4800 нет данных Да/Нет (зависит от типа накопителя) нет данных 9 Двунаправленный, совместим с USB 2.0
Ultra-320 SCSI 2560 12 Да 16 50/68 устройства равноправны, горячая замена возможна
SAS 3000 8 Да Свыше 16384 горячая замена; возможно подключение SATA-устройств в SAS-контроллеры
eSATA 3000 2 Да 1 (с умножителем портов до 15) 7 Host/Slave, горячая замена возможна

9. История прогресса накопителей

Шесть типоразмеров жёстких дисков, образовавшихся в ходе их развития. Для масштаба рядом лежит дюймовая линейка.

  • 1956 год — жёсткий диск IBM 350 в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник и имел вес 971 кг, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нём покрытых чистым железом тонких дисков диаметром 610 мм составлял около 5 миллионов 6-битных байт (3,5 Мб в пересчёте на 8-битные байты).
  • 1980 год — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб.
  • 1981 год — 5,25-дюймовый Shugart ST-412, 10 Мб.
  • 1986 год — стандарты SCSI, ATA(IDE).
  • 1991 год — максимальная ёмкость 100 Мб.
  • 1995 год — максимальная ёмкость 2 Гб.
  • 1997 год — максимальная ёмкость 10 Гб.
  • 1998 год — стандарты UDMA/33 и ATAPI.
  • 1999 год — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб.
  • 2000 год — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 500 Мб и 1 Гб.
  • 2002 год — стандарт ATA/ATAPI-6 и накопители емкостью свыше 137 Гб.
  • 2003 год — появление SATA.
  • 2003 год — Hitachi выпускает Microdrive ёмкостью 2 Гб.
  • 2004 год — Seagate выпускает ST1 — аналог Microdrive ёмкостью 2.5 и 5 Гб.
  • 2005 год — максимальная ёмкость 500 Гб.
  • 2005 год — стандарт Serial ATA 3G (или SATA II).
  • 2005 год — появление SAS (Serial Attached SCSI).
  • 2005 год — Seagate выпускает ST1 — аналог Microdrive ёмкостью 8 Гб.
  • 2006 год — применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях.
  • 2006 год — появление первых «гибридных» жёстких дисков, содержащих блок флеш-памяти.
  • 2006 год — Seagate выпускает ST1 — аналог Microdrive ёмкостью 12 Гб.
  • 2007 год — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб.
  • 2009 год — на основе 500-гигабайтных пластин Western Digital, затем Seagate Technology LLC выпустили модели ёмкостью 2 Тб.[22]
  • 2009 год — Samsung выпустила первые жёсткие диски с интерфейсом USB 2.0 [23]
  • 2009 год — Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объемом 1 Тб (плотность записи — 333 Гб на одной пластине)[24]
  • 2009 год — появление стандарта SATA 3.0 (SATA 6G).
  • 2010 год — Seagate выпускает жёсткий диск объемом 3 Тб [5].
  • 2010 год — Samsung выпускает жёсткий диск с пластинами, у которых плотность записи — 667 Гб на одной пластине [25]
  • 2011 год — Western Digital выпустила первый диск на 750 Гб пластинах[26].

Примечания

  1. Reference Guide — Hard Disk Drives - www.storagereview.com/guide2000/ref/hdd/op/heads/opHeight.html  (англ.). — Обзор технологии жёстких дисков.
  2. http://www.storagereview.com/guide/histEarly.html - www.storagereview.com/guide/histEarly.html Reference Guide — Hard Disk Drives — Early Disk Drives (англ.)
  3. IBM Archives: IBM 3340 direct access storage facility - www.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_3340.html
  4. Жёсткий диск или винчестер? - freeway.kz/pages-view-11.html
  5. ↑ 12 Seagate начала продажу 3-терабайтовых жёстких дисков - sd.net.ua/2010/06/30/seagate-nachala-prodazhu-3-terabajtovyx-zhestkix.html
  6. Medalist 545XE - www.seagate.com/support/disc/specs/ata/st3660a.html  (англ.). Seagate (17 августа 1994). В спецификации диска Medalist 545xe (Seagate ST3660A) заявлены параметры: форматированный объём 545,5 Мб и геометрия 1057 цилиндров×16 головок×63 сектора×512 байт в секторе = 545 513 472 байт. Однако заявленный объём 545,5 из геометрии получается только если её поделить на 1000×1000; при делении на 1024×1024 получается значение 520,2.Barracuda 7200.9 320 GB PATA hard drive (ST3320833A) - www.seagate.com/ww/v/index.jsp?vgnextoid=6b316c80bb6c7110VgnVCM100000f5ee0a0aRCRD&locale=en-US  (англ.). Seagate. — закладка Technical Specifications. Другой пример: заявлен объём 320 Гб и количество доступных секторов 625 142 448. Однако если количество секторов умножить на их размер (512), то в результате получится 320 072 933 376. «320» отсюда получаются только делением на 1000³, при делении на 1024³ получается только 298.
  7. База знаний Seagate. Стандарты измерения емкости запоминающего устройства - seagate.custkb.com/seagate/crm/selfservice/search.jsp?DocId=194563&NewLang=ru&Hilite= 
  8. http://www.hitachigst.com/hdd/support/15k147/15k147.htm - www.hitachigst.com/hdd/support/15k147/15k147.htm
  9. http://www.seagate.com/products/notebook/momentus.html - www.seagate.com/products/notebook/momentus.html (недоступная ссылка)
  10. Toshiba : News Release 1 Oct, 2009 - www.toshiba.co.jp/about/press/2009_10/pr0101.htm
  11. Коллекция утилит для низкоуровневой диагностики и ремонта жёстких дисков - hddguru.com/content/en/software/.  ???.
  12. Утилита диагностики и ремонта жёстких дисков UDMA-3000 с модулями для множества моделей - acelaboratory.com/pc3000.udma.php.  ???.
  13. Спецификация стандарта ATA-1  (англ.).  ???.
  14. В спецификациях АТА и SCSI отсутствуют команды для этого
  15. Во всех серийно используемых стандартах, начиная с ST-506/ST-412, разработанного в начале 1980-х годов.
  16. IDEMA Announces a New Sector Length Standard - www.idema.org/_smartsite/modules/local/data_file/show_file.php?cmd=download&data_file_id=1446.  ??? (22 марта 2006).
  17. Windows Vista support for large-sector hard disk drives - support.microsoft.com/kb/923332. Microsoft (29 мая 2007).
  18. Information about Microsoft support policy for large sector drives in Windows - support.microsoft.com/kb/2510009  (англ.). Microsoft (4 марта 2011).
  19. 2,4 Тбит на квадратный дюйм к 2014 году - www.3dnews.ru/news/2_4_tbit_na_kvadratnii_duim_k_2014_godu/ 3DNews
  20. TDK освоила 1 терабит на квадратный дюйм - www.3dnews.ru/news/tdk_osvoila_1_terabit_na_kvadratnii_duim 3DNews
  21. Индустрия жестких дисков: дальше — больше - www.citforum.ru/hardware/data/hdd_industry/
  22. Выпущен двухтерабайтный винчестер - lenta.ru/news/2009/01/27/hdd/ Лента.ру
  23. Samsung: 1.8" Spinpoint N3U HDD With Native USB - hothardware.com/News/Samsung-18-Spinpoint-N3U-HDD-With-Native-USB/ (англ.)
  24. Western Digital Releases 1TB 2.5-inch Laptop Hard Drive - www.itproportal.com/storage/news/article/2009/7/27/western-digital-releases-1tb-25-inch-laptop-hard-drive/ (англ.)
  25. Новости Hardware | Новости и статьи | Ф-Центр - www.fcenter.ru/online.shtml?hardnews#material_id=29220
  26. Ф-Центр: Новый виток эволюции: 3-ТБ жесткие диски - www.fcenter.ru/online.shtml?articles/hardware/hdd/30263

Литература

  • Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — С. 653—700. — ISBN 0-7897-3404-4

wreferat.baza-referat.ru

Реферат Информатика Жесткий диск

Реферат по информатике Жесткие диски Донецк -2005 Содержание 1. Принцип работы жесткого диска.. 3 2. Устройство диска.. 5 3. Работа жесткого диска.. 10 4. Объем, скорость и время доступа.. 12 5. Интерфейсы жестких дисков.. 14 6. Внешние жесткие диски.. 16 Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, что позволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты. Основные принципы работы жесткого диска мало изменились со дня его создания. Устройство винчестера очень похоже на обыкновенный проигрыватель грампластинок. Только под корпусом может быть несколько пластин, насаженных на общую ось, и головки могут считывать информацию сразу с обеих сторон каждой пластины. Скорость вращения пластин (у некоторых моделей она доходит до 15000 оборотов в минуту) постоянна и является одной из основных характеристик. Головка перемещается вдоль пластины на некотором фиксированном расстоянии от поверхности. Чем меньше это расстояние, тем больше точность считывания информации, и тем больше может быть плотность записи информации. Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите только прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех. Внутри корпуса находятся все механизмы и некоторые электронные узлы. Механизмы - это сами диски, на которых хранится информация, головки, которые записывают и считывают информацию с дисков, а также двигатели, приводящие все это в движение. Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностью чаще из алюминия, реже - из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Диски изготовлены. Во многих накопителях используется слой оксида железа (которым покрывается обычная магнитная лента), но новейшие модели жестких дисков работают со слоем кобальта толщиной порядка десяти микрон. Такое покрытие более прочно и, кроме того, позволяет значительно увеличить плотность записи. Технология его нанесения близка к той, которая используется при производстве интегральных микросхем. Количество дисков может быть различным - от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным. Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Принцип записи в общем схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и "запомнить". Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Для наглядности представьте себе, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Теперь о работе головок. Они перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя и как бы "плывут" на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами. Типовой винчестер состоит из гермоблока и платы электроники. В гермоблоке размещены все механические части, на плате - вся управляющая электроника, за исключением предусилителя, размещенного внутри гермоблока в непосредственной близости от головок. Под дисками расположен двигатель - плоский, как во floppy-дисководах, или встроенный в шпиндель дискового пакета. При вращении дисков создается сильный поток воздуха, который циркулирует по периметру гермоблока и постоянно очищается фильтром, установленным на одной из его сторон. Ближе к разъемам, с левой или правой стороны от шпинделя, находится поворотный позиционер, несколько напоминающий по виду башенный кран: с одной стороны оси, находятся обращенные к дискам тонкие, длинные и легкие несущие магнитных головок, а с другой - короткий и более массивный хвостовик с обмоткой электромагнитного привода. При поворотах коромысла позиционера головки совершают движение по дуге между центром и периферией дисков. Угол между осями позиционера и шпинделя подобран вместе с расстоянием от оси позиционера до головок так, чтобы ось головки при поворотах как можно меньше отклонялась от касательной дорожки. В более ранних моделях коромысло было закреплено на оси шагового двигателя, и расстояние между дорожками определялось величиной шага. В современных моделях используется так называемый линейный двигатель, который не имеет какой-либо дискретности, а установка на дорожку производится по сигналам, записанным на дисках, что дает значительное увеличение точности привода и плотности записи на дисках. Обмотку позиционера окружает статор, представляющий собой постоянный магнит. При подаче в обмотку тока определенной величины и полярности коромысло начинает поворачиваться в соответствующую сторону с соответствующим ускорением; динамически изменяя ток в обмотке, можно устанавливать позиционер в любое положение. Такая система привода получила название Voice Coil (звуковая катушка) - по аналогии с диффузором громкоговорителя. На хвостовике обычно расположена так называемая магнитная защелка - маленький постоянный магнит, который при крайнем внутреннем положении головок (landing zone - посадочная зона) притягивается к поверхности статора и фиксирует коромысло в этом положении. Это так называемое парковочное положение головок, которые при этом лежат на поверхности диска, соприкасаясь с нею. В ряде дорогих моделей (обычно SCSI) для фиксации позиционера предусмотрен специальный электромагнит, якорь которого в свободном положении блокирует движение коромысла. В посадочной зоне дисков информация не записывается. В оставшемся свободном пространстве размещен предусилитель сигнала, снятого с головок, и их коммутатор. Позиционер соединен с платой предусилителя гибким ленточным кабелем, однако в отдельных винчестерах (в частности - некоторые модели Maxtor AV) питание обмотки подведено отдельными одножильными проводами, которые имеют тенденцию ломаться при активной работе. Гермоблок заполнен обычным обеспыленным воздухом под атмосферным давлением. В крышках гермоблоков некоторых винчестеров специально делаются небольшие окна, заклеенные тонкой пленкой, которые служат для выравнивания давления внутри и снаружи. В ряде моделей окно закрывается воздухопроницаемым фильтром. У одних моделей винчестеров оси шпинделя и позиционера закреплены только в одном месте - на корпусе винчестера, у других они дополнительно крепятся винтами к крышке гермоблока. Вторые модели более чувствительны к микродеформации при креплении - достаточно сильной затяжки крепежных винтов, чтобы возник недопустимый перекос осей. В ряде случаев такой перекос может стать труднообратимым или необратимым совсем. Плата электроники - съемная, подключается к гермоблоку через один - два разъема различной конструкции. На плате расположены основной процессор винчестера, ПЗУ с программой, рабочее ОЗУ, которое обычно используется и в качестве дискового буфера, цифровой сигнальный процессор (DSP) для подготовки записываемых и обработки считанных сигналов, и интерфейсная логика. На одних винчестерах программа процессора полностью хранится в ПЗУ, на других определенная ее часть записана в служебной области диска. На диске также могут быть записаны параметры накопителя (модель, серийный номер и т.п.). Некоторые винчестеры хранят эту информацию в электрически репрограммируемом ПЗУ (EEPROM). Многие винчестеры имеют на плате электроники специальный технологический интерфейс с разъемом, через который при помощи стендового оборудования можно выполнять различные сервисные операции с накопителем - тестирование, форматирование, переназначение дефектных участков и т.п. У современных накопителей марки Conner технологический интерфейс выполнен в стандарте последовательного интерфейса, что позволяет подключать его через адаптер к алфавитно-цифровому терминалу или COM-порту компьютера. В ПЗУ записана так называемая тест-мониторная система (ТМОС), которая воспринимает команды, подаваемые с терминала, выполняет их и выводит результаты обратно на терминал. Ранние модели винчестеров, как и гибкие диски, изготовлялись с чистыми магнитными поверхностями; первоначальная разметка (форматирование) производилась потребителем по его усмотрению, и могла быть выполнена любое количество раз. Для современных моделей разметка производится в процессе изготовления; при этом на диски записывается сервоинформация - специальные метки, необходимые для стабилизации скорости вращения, поиска секторов и слежения за положением головок на поверхностях. Не так давно для записи сервоинформации использовалась отдельная поверхность (dedicated - выделенная), по которой настраивались головки всех остальных поверхностей. Такая система требовала высокой жесткости крепления головок, чтобы между ними не возникало расхождений после начальной разметки. Ныне сервоинформация записывается в промежутках между секторами (embedded - встроенная), что позволяет увеличить полезную емкость пакета и снять ограничение на жесткость подвижной системы. В некоторых современных моделях применяется комбинированная система слежения - встроенная сервоинформация в сочетании с выделенной поверхностью; при этом грубая настройка выполняется по выделенной поверхности, а точная - по встроенным меткам. Поскольку сервоинформация представляет собой опорную разметку диска, контроллер винчестера не в состоянии самостоятельно восстановить ее в случае порчи. При программном форматировании такого винчестера возможна только перезапись заголовков и контрольных сумм секторов данных. При начальной разметке и тестировании современного винчестера на заводе почти всегда обнаруживаются дефектные сектора, которые заносятся в специальную таблицу переназначения. При обычной работе контроллер винчестера подменяет эти сектора резервными, которые специально оставля- ются для этой цели на каждой дорожке, группе дорожек или выделенной зоне диска. Благодаря этому новый винчестер создает видимость полного отсутствия дефектов поверхности, хотя на самом деле они есть почти всегда. При включении питания процессор винчестера выполняет тестирование электроники, после чего выдает команду включения шпиндельного двигателя. При достижении некоторой критической скорости вращения плотность увлекаемого поверхностями дисков воздуха становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности и поднятия их на высоту от долей до единиц микрон над поверхностями дисков - головки "всплывают". С этого момента и до снижения скорости ниже критической головки "висят" на воздушной подушке и совершенно не касаются поверхностей дисков. После достижения дисками скорости вращения, близкой к номинальной (обычно - 3600, 4500, 5400 или 7200 об/мин) головки выводятся из зоны парковки и начинается поиск сервометок для точной стабилизации скорости вращения. Затем выполняется считывание информации из служебной зоны - в частности, таблицы переназначения дефектных участков. В завершение инициализации выполняется тестирование позиционера путем перебора заданной последовательности дорожек - если оно проходит успешно, процессор выставляет на интерфейс признак готовности и переходит в режим работы по интерфейсу. Во время работы постоянно работает система слежения за положением головки на диске: из непрерывно считываемого сигнала выделяется сигнал рассогласования, который подается в схему обратной связи, управляющую током обмотки позиционера. В результате отклонения головки от центра дорожки в обмотке возникает сигнал, стремящийся вернуть ее на место. Для согласования скоростей потоков данных - на уровне считывания/записи и внешнего интерфейса - винчестеры имеют промежуточный буфер, часто ошибочно называемый кэшем, объемом обычно в несколько десятков или сотен килобайт. В ряде моделей (например, Quantum) буфер размещается в общем рабочем ОЗУ, куда вначале загружается оверлейная часть микропрограммы управления, отчего действительный объем буфера получается меньшим, чем полный объем ОЗУ (80-90 кб при ОЗУ 128 кб у Quantum). У других моделей (Conner, Caviar) ОЗУ буфера и процессора сделаны раздельными. При отключении питания процессор, используя энергию, оставшуюся в конденсаторах платы либо извлекая ее из обмоток двигателя, который при этом работает как генератор, выдает команду на установку позиционера в парковочное положение, которая успевает выполниться до снижения скорости вращения ниже критической. В некоторых винчестерах (Quantum) этому способствует помещенное между дисками подпружиненное коромысло, постоянно испытывающее давление воздуха. При ослаблении воздушного потока коромысло дополнительно толкает позиционер в парковочное положение, где тот фиксируется защелкой. Движению головок в сторону шпинделя способствует также центростремительная сила, возникающая из-за вращения дисков. Теперь - собственно о процессе работы винчестера. После начальной настройки электроники и механики микрокомпьютер винчестера переходит в режим ожидания команд от контроллера, расположенного на системной плате или интерфейсной карте. Получив команду, он включает нужную головку, по сервоимпульсам отыскивает нужную дорожку, дожидается, пока до головки "доедет" нужный сектор, и выполняет считывание или запись информации. Если контроллер запросил чтение/запись не одного сектора, а нескольких - винчестер может работать в так называемом блочном режиме, используя ОЗУ в качестве буфера и совмещая чтение/запись с передачей информации к контроллеру или от него. Для оптимального использования поверхности дисков применяется так называемая зоновая запись (Zoned Bit Recording - ZBR), принцип которой состоит в том, что на внешних дорожках, имеющих большую длину (а следовательно - и информационную емкость), информация записывается с большей плотностью, чем на внутренних. Таких зон с постоянной плотностью записи в пределах всей поверхности образуется до десятка и более; соответственно, скорость чтения и записи на внешних зонах выше, чем на внутренних. Благодаря этому файлы, расположенные ближе к "началу" винчестера, в целом будут обрабатываться быстрее файлов, расположенных ближе к его "концу". Теперь о том, откуда берутся неправдоподобно большие количества головок, указанные в параметрах винчестеров. Когда-то эти числа - число цилиндров, головок и секторов на дороже - действительно обозначали реальные физические параметры (геометрию) винчестера. Однако при использовании ZBR количество секторов меняется от дорожки к дорожке, и для каждого винчестера эти числа различны - поэтому стала использоваться так называемая логическая геометрия, когда винчестер сообщает контроллеру некие условные параметры, а при получении команд сам преобразует логические адреса в физические. При этом в винчестере с логической геометрией, например, в 520 цилиндров, 128 головок и 63 сектора (общий объем - 2 Гб) находится, скорее всего, два диска - и четыре головки чтения/записи. В винчестерах последнего поколения используются технологии PRML (Partial Response, Maximum Likelihood - максимальное правдоподобие при неполном отклике) и S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology - технология самостоятельного следящего анализа и отчетности). Первая разработана по причине того, что при существующих плотностях записи уже невозможно четко и однозначно считывать сигнал с поверхности диска - уровень помех и искажений очень велик. Вместо прямого преобразования сигнала используется его сравнение с набором образцов, и на основании максимальной похожести делается заключение о приеме того или иного кодового слова - примерно так же мы читаем слова, в которых пропущены или искажены буквы. Винчестер, в котором реализована технология S.M.A.R.T., ведет статистику своих рабочих параметров (количество старт/стопов и наработанных часов, время разгона шпинделя, обнаруженные/исправленные ошибки и т.п.), которая регулярно сохраняется в перепрограммируемом ПЗУ или в служебных зонах диска. Эта информация накапливается в течение всей жизни винчестера и может быть в любой момент затребована программами анализа; по ней можно судить о состоянии механики, условиях эксплуатации или примерной вероятности выхода из строя. Основными задачами производителей всегда было увеличение объема хранящейся на дисках информации и скорости работы с этой информацией. Как увеличить объем диска? Наиболее очевидным решением является увеличение количества пластин в корпусе жесткого диска. Подобным образом обычно различаются модели в пределах одного модельного ряда. Этот способ является наиболее простым и позволяет на одной и той же элементной базе получать диски различной емкости. Но у этого способа существуют естественные ограничения: количество дисков не может быть бесконечным. Увеличивается нагрузка на мотор, ухудшаются температурные и шумовые характеристики диска, вероятность брака растет пропорционально количеству пластин, а значит, труднее обеспечить надежность. Среди промышленно производимых дисков наибольшим количеством пластин обладает SCSI диск Seagate Barracuda 180 - у этого винчестера аж 12 пластин! Есть и рекордсмены в области упрощения устройства дисков - это, например, рассмотренный нами далее Maxtor 513DX и 541DX, у которого один диск, используемый только с одной стороны. Технологически более сложный (и более перспективный) метод увеличения объема - увеличение плотности записи информации. Тут возникает целый ряд технологических проблем. Современные пластины изготовляются из алюминия или даже из стекла (некоторые модели IBM). Магнитное покрытие имеет сложную многослойную структуру и покрыто сверху специальным защитным слоем. Размеры частиц магнитного покрытия уменьшаются, а чувствительность их возрастает. Помимо улучшения параметров самих пластин, существенным усовершенствованиям должна подвергнуться система считывания информации. Необходимо уменьшить зазор между головкой и поверхностью пластины, повысить чувствительность головки. Но и тут законы физики накладывают свои естественные ограничения на предел применения подобных технологий. Ведь размеры магнитных частиц не могут уменьшаться бесконечно. Самый простой способ увеличить скорость считывания - увеличить скорость вращения пластин. По этому пути и пошли конструкторы. Если пластины вращаются с большей скоростью, то за единицу времени под считывающей головкой проходит больше информации. На увеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличение плотности записи информации. Именно по этой причине SCSI диски, как правило, обладают большей скоростью вращения. Однако на такой скорости сложнее точно позиционировать головку считывания, поэтому плотность записи там меньше, чем на некоторых IDE дисках, а стоят такие диски больше. Так как головка при поиске информации перемещается только поперек диска, она вынуждена "ждать", пока диск повернется и сектор с запрашиваемыми данными окажется доступным для чтения. Это время зависит только от скорости вращения диска и называется временем ожидания информации (latency). Но необходимо понимать, что общее время доступа к информации определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки. Увеличение скорости вращения диска уменьшает лишь последнее значение. Для уменьшения времени поиска нужной дорожки совершенствуют привод считывающей головки и. уменьшают диаметр пластин диска. Почти все современные винчестеры выпускаются с пластинами диаметром 2,5 дюйма. Позиционирование головки вообще является отдельной весьма нетривиальной проблемой. Достаточно сказать, что при современной плотности записи приходится учитывать даже тепловое расширение! Таким образом, увеличение скорости вращения диска существенно затрудняет точное позиционирование головки. И в попытках увеличить быстродействие диска иногда приходится жертвовать объемом, используя пластины с меньшей плотностью записи. Неудивительно, что наиболее дорогие и быстрые винчестеры, отличающиеся более высокой скоростью вращения, не используют максимальной технологически доступной на данный момент плотности записи. За скорость приходится платить. Так какому диску отдать предпочтение? При одинаковом объеме большего внимание заслуживают модели с большей плотностью записи, по сравнению с моделями с большим количеством дисков, хотя бы потому, что у них выше линейная скорость чтения/записи (большие файлы читаются быстрее). Скорость доступа к информации напрямую зависит от скорости вращения пластин (быстрее работа с большим количеством мелких файлов). Но увеличение скорости приводит к удорожанию изделий, а иногда приходится жертвовать и плотностью записи. Развитие интерфейсов винчестеров шло двумя параллельными путями: дешевым и дорогим. Дорогое решение заключалось в создании на плате самого винчестера отдельного интеллектуального контроллера, который бы брал на себя значительную часть работы по взаимодействию с винчестером. Результатом этого подхода явился интерфейс SCSI, который быстро завоевал популярность на рынке серверов. Одним из преимуществ этого подхода являлась возможность подключения к компьютеру значительного для того времени количества устройств, требующих для своей работы широкого канала передачи данных. Простое и дешевое решение - переложить значительную часть операций по вводу- выводу на центральный процессор. У этого решения вполне очевидный недостаток: снижение общей вычислительной мощности системы, особенно заметное при многозадачной работе. А в те времена, когда процессоры не были такими мощными, это сильно ограничивало возможности, в частности, файловых серверов. Результатом воплощения в жизнь этого подхода явился широко распространенный интерфейс IDE. Этот интерфейс был сравнительно дешев и, хотя не был самым производительным, полностью вытеснил другие интерфейсы с рынка дешевых и недорогих систем. Он постепенно развивался, и со временем появились стандарты UDMA, существенно ускоряющие работу винчестеров, интерфейсы IDE стали более интеллектуальными. А так как производительность процессоров росла быстрее производительности винчестеров, то ограничения интерфейса IDE играли все меньшую роль. Тем самым на сегодня мы имеем два типа винчестеров: высокопроизводительные SCSI и "ширпотреб" - IDE. Принципиальных различий в устройстве самих винчестеров SCSI и IDE нет, но исторически сложилось, что SCSI рассчитан на сегмент дорогих серверных решений, поэтому в среднем они быстрее и, как следствие, существенно дороже. Пропускная скорость SCSI значительно выше IDE, целых 160 Мб/с. А IDE работает со скоростью 33,66 и 100 Мб/с. Соответствующие стандарты называются ATA/33, ATA/66 и ATA/100. Говоря об интерфейсах для подключения винчестеров, стоит вспомнить и о переносных винчестерах. В настоящее время существует несколько решений для подключения внешних устройств. Во-первых, есть винчестеры, подключающиеся к USB-порту. Они используются в основном для обмена данными с цифровыми камерами и прочими мобильными устройствами. В силу невысокой пропускной способности этой шины подобные диски, конечно, не смогут сравниться в производительности с внутренними устройствами. Все большее распространение получает новый интерфейс IEEE1394, который может использоваться не только для подключения жестких дисков, но и других устройств, работающих с большими массивами данных, например, видеокамер. Контроллеры этого интерфейса иногда даже встраиваются в материнские платы. Его производительности хватает, например, для проигрывания видео высокого качества - заявленная пропускная способность интерфейса достигает 50 Мб/с. Напомним, что еще пару лет назад такой скоростью не мог похвастаться интерфейс IDE. Покупая внешние винчестеры, следует особенно обратить внимание на ударопрочность

works.tarefer.ru

Реферат на тему Жесткий диск

программируемом ПЗУ (EEPROM). Многие винчестеры имеют на плате электроники специальный технологический интерфейс с разъемом, через который при помощи стендового оборудования можно выполнять различные сервисные операции с накопителем - тестирование, форматирование, переназначение дефектных участков и т.п. У современных накопителей марки Conner технологический интерфейс выполнен в стандарте последовательного интерфейса, что позволяет подключать его через адаптер к алфавитно-цифровому терминалу или COM-порту компьютера. В ПЗУ записана так называемая тест-мониторная система (ТМОС), которая воспринимает команды, подаваемые с терминала, выполняет их и выводит результаты обратно на терминал. Ранние модели винчестеров, как и гибкие диски, изготовлялись с чистыми магнитными поверхностями; первоначальная разметка (форматирование) производилась потребителем по его усмотрению, и могла быть выполнена любое количество раз. Для современных моделей разметка производится в процессе изготовления; при этом на диски записывается сервоинформация - специальные метки, необходимые для стабилизации скорости вращения, поиска секторов и слежения за положением головок на поверхностях. Не так давно для записи сервоинформации использовалась отдельная поверхность (dedicated - выделенная), по которой настраивались головки всех остальных поверхностей. Такая система требовала высокой жесткости крепления головок, чтобы между ними не возникало расхождений после начальной разметки. Ныне сервоинформация записывается в промежутках между секторами (embedded - встроенная), что позволяет увеличить полезную емкость пакета и снять ограничение на жесткость подвижной системы. В некоторых современных моделях применяется комбинированная система слежения - встроенная сервоинформация в сочетании с выделенной поверхностью; при этом грубая настройка выполняется по выделенной поверхности, а точная - по встроенным меткам. Поскольку сервоинформация представляет собой опорную разметку диска, контроллер винчестера не в состоянии самостоятельно восстановить ее в случае порчи. При программном форматировании такого винчестера возможна только перезапись заголовков и контрольных сумм секторов данных. При начальной разметке и тестировании современного винчестера на заводе почти всегда обнаруживаются дефектные сектора, которые заносятся в специальную таблицу переназначения. При обычной работе контроллер винчестера подменяет эти сектора резервными, которые специально оставля- ются для этой цели на каждой дорожке, группе дорожек или выделенной зоне диска. Благодаря этому новый винчестер создает видимость полного отсутствия дефектов поверхности, хотя на самом деле они есть почти всегда. При включении питания процессор винчестера выполняет тестирование электроники, после чего выдает команду включения шпиндельного двигателя. При достижении некоторой критической скорости вращения плотность увлекаемого поверхностями дисков воздуха становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности и поднятия их на высоту от долей до единиц микрон над поверхностями дисков - головки "всплывают". С этого момента и до снижения скорости ниже критической головки "висят" на воздушной подушке и совершенно не касаются поверхностей дисков. После достижения дисками скорости вращения, близкой к номинальной (обычно - 3600, 4500, 5400 или 7200 об/мин) головки выводятся из зоны парковки и начинается поиск сервометок для точной стабилизации скорости вращения. Затем выполняется считывание информации из служебной зоны - в частности, таблицы переназначения дефектных участков. В завершение инициализации выполняется тестирование позиционера путем перебора заданной последовательности дорожек - если оно проходит успешно, процессор выставляет на интерфейс признак готовности и переходит в режим работы по интерфейсу. Во время работы постоянно работает система слежения за положением головки на диске: из непрерывно считываемого сигнала выделяется сигнал рассогласования, который подается в схему обратной связи, управляющую током обмотки позиционера. В результате отклонения головки от центра дорожки в обмотке возникает сигнал, стремящийся вернуть ее на место. Для согласования скоростей потоков данных - на уровне считывания/записи и внешнего интерфейса - винчестеры имеют промежуточный буфер, часто ошибочно называемый кэшем, объемом обычно в несколько десятков или сотен килобайт. В ряде моделей (например, Quantum) буфер размещается в общем рабочем ОЗУ, куда вначале загружается оверлейная часть микропрограммы управления, отчего действительный объем буфера получается меньшим, чем полный объем ОЗУ (80-90 кб при ОЗУ 128 кб у Quantum). У других моделей (Conner, Caviar) ОЗУ буфера и процессора сделаны раздельными. При отключении питания процессор, используя энергию, оставшуюся в конденсаторах платы либо извлекая ее из обмоток двигателя, который при этом работает как генератор, выдает команду на установку позиционера в парковочное положение, которая успевает выполниться до снижения скорости вращения ниже критической. В некоторых винчестерах (Quantum) этому способствует помещенное между дисками подпружиненное коромысло, постоянно испытывающее давление воздуха. При ослаблении воздушного потока коромысло дополнительно толкает позиционер в парковочное положение, где тот фиксируется защелкой. Движению головок в сторону шпинделя способствует также центростремительная сила, возникающая из-за вращения дисков.

 

3. Работа жесткого диска

Теперь - собственно о процессе работы винчестера. После начальной настройки электроники и механики микрокомпьютер винчестера переходит в режим ожидания команд от контроллера, расположенного на системной плате или интерфейсной карте. Получив команду, он включает нужную головку, по сервоимпульсам отыскивает нужную дорожку, дожидается, пока до головки "доедет" нужный сектор, и выполняет считывание или запись информации. Если контроллер запросил чтение/запись не одного сектора, а нескольких - винчестер может работать в так называемом блочном режиме, используя ОЗУ в качестве буфера и совмещая чтение/запись с передачей информации к контроллеру или от него. Для оптимального использования поверхности дисков применяется так называемая зоновая запись (Zoned Bit Recording - ZBR), принцип которой состоит в том, что на внешних дорожках, имеющих большую длину (а следовательно - и информационную емкость), информация записывается с большей плотностью, чем на внутренних. Таких зон с постоянной плотностью записи в пределах всей поверхности образуется до десятка и более; соответственно, скорость чтения и записи на внешних зонах выше, чем на внутренних. Благодаря этому файлы, расположенные ближе к "началу" винчестера, в целом будут обрабатываться быстрее файлов, расположенных ближе к его "концу". Теперь о том, откуда берутся неправдоподобно большие количества головок, указанные в параметрах винчестеров. Когда-то эти числа - число цилиндров, головок и секторов на дороже - действительно обозначали реальные физические параметры (геометрию) винчестера. Однако при использовании ZBR количество секторов меняется от дорожки к дорожке, и для каждого винчестера эти числа различны - поэтому стала использоваться так называемая логическая геометрия, когда винчестер сообщает контроллеру некие условные параметры, а при получении команд сам преобразует логические адреса в физические. При этом в винчестере с логической геометрией, например, в 520 цилиндров, 128 головок и 63 сектора (общий объем - 2 Гб) находится, скорее всего, два диска - и четыре головки чтения/записи. В винчестерах последнего поколения используются технологии PRML (Partial Response, Maximum Likelihood - максимальное правдоподобие при неполном отклике) и S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology - технология самостоятельного следящего анализа и отчетности). Первая разработана по причине того, что при существующих плотностях записи уже невозможно четко и однозначно считывать сигнал с поверхности диска - уровень помех и искажений очень велик. Вместо прямого преобразования сигнала используется его сравнение с набором образцов, и на основании максимальной похожести делается заключение о приеме того или иного кодового слова - примерно так же мы читаем слова, в которых пропущены или искажены буквы. Винчестер, в котором реализована технология S.M.A.R.T., ведет статистику своих рабочих параметров (количество старт/стопов и наработанных часов, время разгона шпинделя, обнаруженные/исправленные ошибки и т.п.), которая регулярно сохраняется в перепрограммируемом ПЗУ или в служебных зонах диска. Эта информация накапливается в течение всей жизни винчестера и может быть в любой момент затребована программами анализа; по ней можно судить о состоянии механики, условиях эксплуатации или примерной вероятности выхода из строя.

 

4. Объем, скорость и время доступа

ОСНОВНЫМИ ЗАДАЧАМИ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ВСЕГДА БЫЛО УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА ХРАНЯЩЕЙСЯ НА ДИСКАХ ИНФОРМАЦИИ И СКОРОСТИ РАБОТЫ С ЭТОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ. КАК УВЕЛИЧИТЬ ОБЪЕМ ДИСКА? НАИБОЛЕЕ ОЧЕВИДНЫМ РЕШЕНИЕМ ЯВЛЯЕТСЯ УВЕЛИЧЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПЛАСТИН В КОРПУСЕ ЖЕСТКОГО ДИСКА. ПОДОБНЫМ ОБРАЗОМ ОБЫЧНО РАЗЛИЧАЮТСЯ МОДЕЛИ В ПРЕДЕЛАХ ОДНОГО МОДЕЛЬНОГО РЯДА. ЭТОТ СПОСОБ ЯВЛЯЕТСЯ НАИБОЛЕЕ ПРОСТЫМ И ПОЗВОЛЯЕТ НА ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЕ ПОЛУЧАТЬ ДИСКИ РАЗЛИЧНОЙ ЕМКОСТИ. НО У ЭТОГО СПОСОБА СУЩЕСТВУЮТ ЕСТЕСТВЕННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ: КОЛИЧЕСТВО ДИСКОВ НЕ МОЖЕТ БЫТЬ БЕСКОНЕЧНЫМ. УВЕЛИЧИВАЕТСЯ НАГРУЗКА НА МОТОР, УХУДШАЮТСЯ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСКА, ВЕРОЯТНОСТЬ БРАКА РАСТЕТ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО КОЛИЧЕСТВУ ПЛАСТИН, А ЗНАЧИТ, ТРУДНЕЕ ОБЕСПЕЧИТЬ НАДЕЖНОСТЬ. СРЕДИ ПРОМЫШЛЕННО ПРОИЗВОДИМЫХ ДИСКОВ НАИБОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ПЛАСТИН ОБЛАДАЕТ SCSI ДИСК SEAGATE BARRACUDA 180 - У ЭТОГО ВИНЧЕСТЕРА АЖ 12 ПЛАСТИН! ЕСТЬ И РЕКОРДСМЕНЫ В ОБЛАСТИ УПРОЩЕНИЯ УСТРОЙСТВА ДИСКОВ - ЭТО, НАПРИМЕР, РАССМОТРЕННЫЙ НАМИ ДАЛЕЕ M

скачать работу
Жесткий диск

referat.resurs.kz

Реферат - Жесткие диски (HDD)

Гимназия №157 им.принцессы Е. М. Ольденбургской

Реферат по информатике

Жесткие диски (HDD)

Выполнил учащийся 11”Б” класса

Шеров – Игнатьев Иван

Учитель: Горюнова М. А.

Санкт – Петербург

2002 г.

Содержание

 TOC o «1-3» h z u 1.      Принципработы жесткого диска… PAGEREF _Toc10345730 h 1

2.      Устройство диска… PAGEREF _Toc10345731 h 3

3.      Работа жесткого диска… PAGEREF _Toc10345732 h 9

4.      Объем, скорость ивремя доступа… PAGEREF _Toc10345733 h 11

5.      Интерфейсы жесткихдисков… PAGEREF _Toc10345734 h 13

6.      Внешние жесткие диски… PAGEREF _Toc10345735 h 14

7.      Новости жестких дисков… PAGEREF _Toc10345736 h 15

BluetoothHDD от Toshiba… PAGEREF _Toc10345737 h 15

Новыевысокопроизводительные жесткие диски от Fujitsu… PAGEREF _Toc10345738 h 16

Технологиязаписи жестких дисков с плотностью 300 Гбит/дюйм2 от Fujitsu… PAGEREF _Toc10345739 h 17

1.    Принцип работы жесткого диска

Накопитель на жесткомдиске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современногоперсонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайтыинформации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти всеэлементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, чтопозволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержаткак механические, так и электронные компоненты.

Основные принципы работыжесткого диска мало изменились со дня его создания. Устройство винчестера оченьпохоже на обыкновенный проигрыватель грампластинок. Только под корпусом можетбыть несколько пластин, насаженных на общую ось, и головки могут считыватьинформацию сразу с обеих сторон каждой пластины. Скорость вращения пластин (унекоторых моделей она доходит до 15000 оборотов в минуту) постоянна и являетсяодной из основных характеристик. Головка перемещается вдоль пластины нанекотором фиксированном расстоянии от поверхности. Чем меньше это расстояние,тем больше точность считывания информации, и тем больше может быть плотностьзаписи информации. Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите толькопрочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод отчастичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой иповерхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести дискиз строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех.Внутри корпуса находятся все механизмы и некоторые электронные узлы. Механизмы- это сами диски, на которых хранится информация, головки, которые записывают исчитывают информацию с дисков, а также двигатели, приводящие все это вдвижение. Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностьючаще из алюминия, реже — из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитнымслоем. Диски изготовлены. Во многих накопителях используется слой оксида железа(которым покрывается обычная магнитная лента), но новейшие модели жесткихдисков работают со слоем кобальта толщиной порядка десяти микрон. Такоепокрытие более прочно и, кроме того, позволяет значительно увеличить плотностьзаписи. Технология его нанесения близка к той, которая используется припроизводстве интегральных микросхем.

Количество дисков можетбыть различным — от одного до пяти, количество рабочих поверхностей,соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как иматериал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткогодиска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) неиспользуются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количестворабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Магнитные головкисчитывают и записывают информацию на диски. Принцип записи в общем схож с тем,который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется впеременный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затемпередается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск можетвоспринять и «запомнить». Магнитное покрытие диска представляет собоймножество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности.Для наглядности представьте себе, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелокот компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называютсядоменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные полядоменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращениядействия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточнойнамагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация.Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротивзазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся взависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный наоси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактнорасположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин.Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние,двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме.Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности.Теперь о работе головок. Они перемещаются с помощью прецизионного шаговогодвигателя и как бы «плывут» на расстоянии в доли микрона отповерхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записиинформации образуются намагниченные участки, в форме концентрическихокружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головкиостанавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек,расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Всеголовки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименнымцилиндрам с одинаковыми номерами.

2.    Устройство диска

Типовой винчестер состоитиз гермоблока и платы электроники. В гермоблоке размещены все механическиечасти, на плате — вся управляющая электроника, за исключением предусилителя,размещенного внутри гермоблока в непосредственной близости от головок.

Под дисками расположендвигатель — плоский, как во floppy-дисководах, или встроенный в шпиндельдискового пакета. При вращении дисков создается сильный поток воздуха, которыйциркулирует по периметру гермоблока и постоянно очищается фильтром,установленным на одной из его сторон.

Ближе к разъемам, с левойили правой стороны от шпинделя, находится поворотный позиционер, нескольконапоминающий по виду башенный кран: с одной стороны оси, находятся обращенные кдискам тонкие, длинные и легкие несущие магнитных головок, а с другой — короткий и более массивный хвостовик с обмоткой электромагнитного привода. Приповоротах коромысла позиционера головки совершают движение по дуге междуцентром и периферией дисков. Угол между осями позиционера и шпинделя подобранвместе с расстоянием от оси позиционера до головок так, чтобы ось головки приповоротах как можно меньше отклонялась от касательной дорожки.

В более ранних моделяхкоромысло было закреплено на оси шагового двигателя, и расстояние междудорожками определялось величиной шага. В современных моделях используется такназываемый линейный двигатель, который не имеет какой-либо дискретности, аустановка на дорожку производится по сигналам, записанным на дисках, что даетзначительное увеличение точности привода и плотности записи на дисках.

Обмотку позиционераокружает статор, представляющий собой постоянный магнит. При подаче в обмоткутока определенной величины и полярности коромысло начинает поворачиваться всоответствующую сторону с соответствующим ускорением; динамически изменяя ток вобмотке, можно устанавливать позиционер в любое положение. Такая системапривода получила название Voice Coil (звуковая катушка) — по аналогии сдиффузором громкоговорителя.

На хвостовике обычнорасположена так называемая магнитная защелка — маленький постоянный магнит,который при крайнем внутреннем положении головок (landing zone — посадочнаязона) притягивается к поверхности статора и фиксирует коромысло в этомположении. Это так называемое парковочное положение головок, которые при этомлежат на поверхности диска, соприкасаясь с нею. В ряде дорогих моделей (обычноSCSI) для фиксации позиционера предусмотрен специальный электромагнит, якорькоторого в свободном положении блокирует движение коромысла. В посадочной зонедисков информация не записывается.

В оставшемся свободномпространстве размещен предусилитель сигнала, снятого с головок, и ихкоммутатор. Позиционер соединен с платой предусилителя гибким ленточнымкабелем, однако в отдельных винчестерах (в частности — некоторые модели MaxtorAV) питание обмотки подведено отдельными одножильными проводами, которые имеюттенденцию ломаться при активной работе. Гермоблок заполнен обычным обеспыленнымвоздухом под атмосферным давлением. В крышках гермоблоков некоторых винчестеровспециально делаются небольшие окна, заклеенные тонкой пленкой, которые служатдля выравнивания давления внутри и снаружи. В ряде моделей окно закрываетсявоздухопроницаемым фильтром. У одних моделей винчестеров оси шпинделя ипозиционера закреплены только в одном месте — на корпусе винчестера, у другихони дополнительно крепятся винтами к крышке гермоблока. Вторые модели болеечувствительны к микродеформации при креплении — достаточно сильной затяжкикрепежных винтов, чтобы возник недопустимый перекос осей. В ряде случаев такойперекос может стать труднообратимым или необратимым совсем. Плата электроники — съемная, подключается к гермоблоку через один — два разъема различнойконструкции. На плате расположены основной процессор винчестера, ПЗУ спрограммой, рабочее ОЗУ, которое обычно используется и в качестве дисковогобуфера, цифровой сигнальный процессор (DSP) для подготовки записываемых иобработки считанных сигналов, и интерфейсная логика. На одних винчестерахпрограмма процессора полностью хранится в ПЗУ, на других определенная ее частьзаписана в служебной области диска. На диске также могут быть записаныпараметры накопителя (модель, серийный номер и т.п.). Некоторые винчестерыхранят эту информацию в электрически репрограммируемом ПЗУ (EEPROM).

Многие винчестеры имеютна плате электроники специальный технологический интерфейс с разъемом, черезкоторый при помощи стендового оборудования можно выполнять различные сервисныеоперации с накопителем — тестирование, форматирование, переназначение дефектныхучастков и т.п. У современных накопителей марки Conner технологическийинтерфейс выполнен в стандарте последовательного интерфейса, что позволяетподключать его через адаптер к алфавитно-цифровому терминалу или COM-портукомпьютера. В ПЗУ записана так называемая тест-мониторная система (ТМОС),которая воспринимает команды, подаваемые с терминала, выполняет их и выводитрезультаты обратно на терминал. Ранние модели винчестеров, как и гибкие диски,изготовлялись с чистыми магнитными поверхностями; первоначальная разметка(форматирование) производилась потребителем по его усмотрению, и могла бытьвыполнена любое количество раз. Для современных моделей разметка производится впроцессе изготовления; при этом на диски записывается сервоинформация — специальные метки, необходимые для стабилизации скорости вращения, поискасекторов и слежения за положением головок на поверхностях. Не так давно длязаписи сервоинформации использовалась отдельная поверхность (dedicated — выделенная), по которой настраивались головки всех остальных поверхностей.Такая система требовала высокой жесткости крепления головок, чтобы между нимине возникало расхождений после начальной разметки. Ныне сервоинформациязаписывается в промежутках меж- ду секторами (embedded — встроенная), чтопозволяет увеличить полезную емкость пакета и снять ограничение на жесткостьподвижной системы. В некоторых современных моделях применяется комбинированнаясистема слежения — встроенная сервоинформация в сочетании с выделенной повер-хностью; при этом грубая настройка выполняется по выделенной поверхности, аточная — по встроенным меткам.

Поскольку сервоинформацияпредставляет собой опорную разметку диска, контроллер винчестера не в состояниисамостоятельно восстановить ее в случае порчи. При программном форматированиитакого винчестера возможна только перезапись заголовков и контрольных суммсекторов данных.

При начальной разметке итестировании современного винчестера на заводе почти всегда обнаруживаютсядефектные сектора, которые заносятся в специальную таблицу переназначения. Приобычной работе контроллер винчестера подменяет эти сектора резервными, которыеспециально оставля- ются для этой цели на каждой дорожке, группе дорожек иливыделенной зоне диска. Благодаря этому новый винчестер создает видимостьполного отсутствия дефектов поверхности, хотя на самом деле они есть почтивсегда.

При включении питанияпроцессор винчестера выполняет тестирование электроники, после чего выдаеткоманду включения шпиндельного двигателя. При достижении некоторой критическойскорости вращения плотность увлекаемого поверхностями дисков воздуха становитсядостаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности и поднятия их навысоту от долей до единиц микрон над поверхностями дисков — головки «всплывают».С этого момента и до снижения скорости ниже критической головки«висят» на воздушной подушке и совершенно не касаются поверхностейдисков.

После достижения дискамискорости вращения, близкой к номинальной (обычно — 3600, 4500, 5400 или 7200об/мин) головки выводятся из зоны парковки и начинается поиск сервометок дляточной стабилизации скорости вращения. Затем выполняется считывание информациииз служебной зоны — в частности, таблицы переназначения дефектных участков.

В завершениеинициализации выполняется тестирование позиционера путем перебора заданнойпоследовательности дорожек — если оно проходит успешно, процессор выставляет наинтерфейс признак готовности и переходит в режим работы по интерфейсу.

Во время работы постоянноработает система слежения за положением головки на диске: из непрерывносчитываемого сигнала выделяется сигнал рассогласования, который подается всхему обратной связи, управляющую током обмотки позиционера. В результатеотклонения головки от центра дорожки в обмотке возникает сигнал, стремящийся вернутьее на место.

Для согласованияскоростей потоков данных — на уровне считывания/записи и внешнего интерфейса — винчестеры имеют промежуточный буфер, часто ошибочно называемый кэшем, объемомобычно в несколько десятков или сотен килобайт. В ряде моделей (например,Quantum) буфер размещается в общем рабочем ОЗУ, куда вначале загружаетсяоверлейная часть микропрограммы управления, отчего действительный объем буфераполучается меньшим, чем полный объем ОЗУ (80-90 кб при ОЗУ 128 кб у Quantum). Удругих моделей (Conner, Caviar) ОЗУ буфера и процессора сделаны раздельными.

При отключении питанияпроцессор, используя энергию, оставшуюся в конденсаторах платы либо извлекая ееиз обмоток двигателя, который при этом работает как генератор, выдает командуна установку позиционера в парковочное положение, которая успевает выполнитьсядо снижения скорости вращения ниже критической. В некоторых винчестерах(Quantum) этому способствует помещенное между дисками подпружиненное коромысло,постоянно испытывающее давление воздуха. При ослаблении воздушного потокакоромысло дополнительно толкает позиционер в парковочное положение, где тотфиксируется защелкой. Движению головок в сторону шпинделя способствует такжецентростремительная сила, возникающая из-за вращения дисков.

3.      Работажесткого диска

Теперь — собственноо процессе работы винчестера. После начальной настройки электроники и механикимикрокомпьютер винчестера переходит в режим ожидания команд от контроллера,расположенного на системной плате или интерфейсной карте. Получив команду, онвключает нужную головку, по сервоимпульсам отыскивает нужную дорожку,дожидается, пока до головки «доедет» нужный сектор, и выполняетсчитывание или запись информации. Если контроллер запросил чтение/запись неодного сектора, а нескольких — винчестер может работать в так называемомблочном режиме, используя ОЗУ в качестве буфера и совмещая чтение/запись спередачей информации к контроллеру или от него.

Для оптимальногоиспользования поверхности дисков применяется так называемая зоновая запись(Zoned Bit Recording — ZBR), принцип которой состоит в том, что на внешнихдорожках, имеющих большую длину (а следовательно — и информационную емкость),информация записывается с большей плотностью, чем на внутренних. Таких зон спостоянной плотностью записи в пределах всей поверхности образуется до десяткаи более; соответственно, скорость чтения и записи на внешних зонах выше, чем навнутренних. Благодаря этому файлы, расположенные ближе к «началу»винчестера, в целом будут обрабатываться быстрее файлов, расположенных ближе кего «концу».

Теперь о том, откудаберутся неправдоподобно большие количества головок, указанные в параметрахвинчестеров. Когда-то эти числа — число цилиндров, головок и секторов на дороже- действительно обозначали реальные физические параметры (геометрию)винчестера. Однако при использовании ZBR количество секторов меняется отдорожки к дорожке, и для каждого винчестера эти числа различны — поэтому сталаиспользоваться так называемая логическая геометрия, когда винчестер сообщаетконтроллеру некие условные параметры, а при получении команд сам преобразуетлогические адреса в физические. При этом в винчестере с логической геометрией,например, в 520 цилиндров, 128 головок и 63 сектора (общий объем — 2 Гб)находится, скорее всего, два диска — и четыре головки чтения/записи.

В винчестерахпоследнего поколения используются технологии PRML (Partial Response, MaximumLikelihood — максимальное правдоподобие при неполном отклике) и S.M.A.R.T. (SelfMonitoring Analysis and Report Technology — технология самостоятельногоследящего анализа и отчетности). Первая разработана по причине того, что присуществующих плотностях записи уже невозможно четко и однозначно считыватьсигнал с поверхности диска — уровень помех и искажений очень велик. Вместопрямого преобразования сигнала используется его сравнение с набором образцов, ина основании максимальной похожести делается заключение о приеме того или иногокодового слова — примерно так же мы читаем слова, в которых пропущены илиискажены буквы.

Винчестер,в котором реализована технология S.M.A.R.T., ведет статистику своих рабочихпараметров (количество старт/стопов и наработанных часов, время разгонашпинделя, обнаруженные/исправленные ошибки и т.п.), которая регулярносохраняется в перепрограммируемом ПЗУ или в служебных зонах диска. Этаинформация накапливается в течение всей жизни винчестера и может быть в любоймомент затребована программами анализа; по ней можно судить о состояниимеханики, условиях эксплуатации или примерной вероятности выхода из строя.

4.      Объем, скорость и время доступа

Основными задачамипроизводителей всегда было увеличение объема хранящейся на дисках информации искорости работы с этой информацией. Как увеличить объем диска? Наиболееочевидным решением является увеличение количества пластин в корпусе жесткогодиска. Подобным образом обычно различаются модели в пределах одного модельногоряда. Этот способ является наиболее простым и позволяет на одной и той жеэлементной базе получать диски различной емкости. Но у этого способа существуютестественные ограничения: количество дисков не может быть бесконечным.Увеличивается нагрузка на мотор, ухудшаются температурные и шумовыехарактеристики диска, вероятность брака растет пропорционально количествупластин, а значит, труднее обеспечить надежность. Среди промышленнопроизводимых дисков наибольшим количеством пластин обладает SCSI диск SeagateBarracuda 180 — у этого винчестера аж 12 пластин! Есть и рекордсмены в областиупрощения устройства дисков — это, например, рассмотренный нами далее Maxtor513DX и 541DX, у которого один диск, используемый только с одной стороны.

Технологически болеесложный (и более перспективный) метод увеличения объема — увеличение плотностизаписи информации. Тут возникает целый ряд технологических проблем. Современныепластины изготовляются из алюминия или даже из стекла (некоторые модели IBM).Магнитное покрытие имеет сложную многослойную структуру и покрыто сверхуспециальным защитным слоем. Размеры частиц магнитного покрытия уменьшаются, ачувствительность их возрастает. Помимо улучшения параметров самих пластин,существенным усовершенствованиям должна подвергнуться система считыванияинформации. Необходимо уменьшить зазор между головкой и поверхностью пластины,повысить чувствительность головки. Но и тут законы физики накладывают своиестественные ограничения на предел применения подобных технологий. Ведь размерымагнитных частиц не могут уменьшаться бесконечно.

Самый простой способувеличить скорость считывания — увеличить скорость вращения пластин. Поэтому пути и пошли конструкторы. Если пластины вращаются с большей скоростью,то за единицу времени под считывающей головкой проходит больше информации. Наувеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличениеплотности записи информации. Именно по этой причине SCSI диски, как правило,обладают большей скоростью вращения. Однако на такой скорости сложнее точнопозиционировать головку считывания, поэтому плотность записи там меньше, чем нанекоторых IDE дисках, а стоят такие диски больше.

Так как головка припоиске информации перемещается только поперек диска, она вынуждена«ждать», пока диск повернется и сектор с запрашиваемыми даннымиокажется доступным для чтения. Это время зависит только от скорости вращениядиска и называется временем ожидания информации (latency). Но необходимопонимать, что общее время доступа к информации определяется временемпоиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки.Увеличение скорости вращения диска уменьшает лишь последнее значение. Дляуменьшения времени поиска нужной дорожки совершенствуют привод считывающейголовки и… уменьшают диаметр пластин диска. Почти все современные винчестерывыпускаются с пластинами диаметром 2,5 дюйма.

Позиционирование головкивообще является отдельной весьма нетривиальной проблемой. Достаточно сказать,что при современной плотности записи приходится учитывать даже тепловоерасширение! Таким образом, увеличение скорости вращения диска существеннозатрудняет точное позиционирование головки. И в попытках увеличитьбыстродействие диска иногда приходится жертвовать объемом, используя пластины сменьшей плотностью записи. Неудивительно, что наиболее дорогие и быстрыевинчестеры, отличающиеся более высокой скоростью вращения, не используютмаксимальной технологически доступной на данный момент плотности записи. Заскорость приходится платить.

Таккакому диску отдать предпочтение? При одинаковом объеме большего вниманиезаслуживают модели с большей плотностью записи, по сравнению с моделями сбольшим количеством дисков, хотя бы потому, что у них выше линейная скоростьчтения/записи (большие файлы читаются быстрее). Скорость доступа к информациинапрямую зависит от скорости вращения пластин (быстрее работа с большимколичеством мелких файлов). Но увеличение скорости приводит к удорожаниюизделий, а иногда приходится жертвовать и плотностью записи.

5.      Интерфейсы жестких дисков

Развитие интерфейсоввинчестеров шло двумя параллельными путями: дешевым и дорогим. Дорогое решениезаключалось в создании на плате самого винчестера отдельного интеллектуальногоконтроллера, который бы брал на себя значительную часть работы повзаимодействию с винчестером. Результатом этого подхода явился интерфейс SCSI,который быстро завоевал популярность на рынке серверов. Одним из преимуществэтого подхода являлась возможность подключения к компьютеру значительного длятого времени количества устройств, требующих для своей работы широкого канала передачиданных.

Простое и дешевое решение- переложить значительную часть операций по вводу-выводу на центральныйпроцессор. У этого решения вполне очевидный недостаток: снижение общейвычислительной мощности системы, особенно заметное при многозадачной работе. Ав те времена, когда процессоры не были такими мощными, это сильно ограничиваловозможности, в частности, файловых серверов. Результатом воплощения в жизньэтого подхода явился широко распространенный интерфейс IDE.

Этот интерфейс былсравнительно дешев и, хотя не был самым производительным, полностью вытеснилдругие интерфейсы с рынка дешевых и недорогих систем. Он постепенно развивался,и со временем появились стандарты UDMA, существенно ускоряющие работувинчестеров, интерфейсы IDE стали более интеллектуальными. А так как производительностьпроцессоров росла быстрее производительности винчестеров, то ограниченияинтерфейса IDE играли все меньшую роль.

Тем самым на сегодня мыимеем два типа винчестеров: высокопроизводительные SCSI и «ширпотреб»- IDE. Принципиальных различий в устройстве самих винчестеров SCSI и IDE нет,но исторически сложилось, что SCSI рассчитан на сегмент дорогих серверныхрешений, поэтому в среднем они быстрее и, как следствие, существенно дороже.

Пропускная скорость SCSIзначительно выше IDE, целых 160 Мб/с. А IDE работает со скоростью 33,66 и 100Мб/с. Соответствующие стандарты называются ATA/33, ATA/66 и ATA/100.

6.      Внешние жесткие диски

Говоря об интерфейсах дляподключения винчестеров, стоит вспомнить и о переносных винчестерах. Внастоящее время существует несколько решений для подключения внешних устройств.Во-первых, есть винчестеры, подключающиеся к USB-порту. Они используются восновном для обмена данными с цифровыми камерами и прочими мобильнымиустройствами. В силу невысокой пропускной способности этой шины подобные диски,конечно, не смогут сравниться в производительности с внутренними устройствами.

Все большеераспространение получает новый интерфейс IEEE1394, который может использоватьсяне только для подключения жестких дисков, но и других устройств, работающих сбольшими массивами данных, например, видеокамер. Контроллеры этого интерфейсаиногда даже встраиваются в материнские платы. Его производительности хватает,например, для проигрывания видео высокого качества — заявленная пропускная способностьинтерфейса достигает 50 Мб/с. Напомним, что еще пару лет назад такой скоростьюне мог похвастаться интерфейс IDE.

Покупая внешниевинчестеры, следует особенно обратить внимание на ударопрочность

7.      Новости жестких дисковBluetooth HDD от Toshiba

Toshiba Corporation представила концепт новогоустройства для хранения данных, компактного мобильного HDD с поддержкойBluetooth, на котором можно хранить до 5 Гб данных. BluetoothTM Pocket Serverоткрывает новые возможности для передачи данных на расстоянии для разнообразныхцифровых продуктов. Карманный сервер сохраняет информацию на 1.8-дюймовый HDD,объема которого хватает на запись почти 37 часов видео в формате MPEG-4 или1000 музыкальных треков. Внедрение новой технологии позволит передавать искачивать данные в беспроводных сетях, используя телеприемники, сотовыетелефоны, PDA, компьютеры и цифровые камеры. Для корпоративных пользователейпредоставляется возможность воспроизведения информации на оснащенном Bluetoothпринтере или проекторе без необходимости присутствия промежуточного компьютера.Если же большие объемы данных необходимо перенести на компьютер,интегрированный USB порт может использоваться для оптимальной скоростипередачи. Toshiba позиционирует BluetoothTM Pocket Server как существенныйкомпонент мобильных AV сетей с большим числом составляющих и планируетвыпустить в коммерческое производство новый продукт уже в первой половине 2002г.

Новыевысокопроизводительные жесткие диски от Fujitsu

Японскаякомпания Fujitsuпредставила новые серии тонких жестких дисков MAP и MAS. 3,5-дюймовые дискиновых серий имеют высоту всего один дюйм и предназначены длявысокопроизводительных коммерческих приложений. Как сообщает производитель,плотность записи, по сравнению с моделями предыдущего поколения, удвоилась, авнутренняя скорость передачи данных возросла на 25 процентов (для серии MAP) ина 28 процентов (для серии MAS).

Серияжестких дисков MAP состоит из трех жестких дисков со скоростью вращения 10000оборотов в минуту объемом 36, 73 и 147 Гб. В серию MAS входят три модели соскоростью вращения 15000 оборотов в минуту объемом 18, 36 и 73 Гб. Диски обеихсерий оснащены буфером объемом 8 Мб, а также 32-разрядной внутренней шиной дляускорения доступа к данным.

Жесткиедиски новых серий оснащены интерфейсом Ultra320 SCSI, который позволяет достичьвысокой производительности и надежности. Диски серии MAP также поддерживаютинтерфейс FC-AL2. Максимальная внутренняя скорость передачи данных для дисковсерии MAS составляет 114 Мб в секунду, а для дисков серии MAP — 107 Мб всекунду.

Использованиежидкостных подшипников позволило снизить шумность дисков в режиме готовности до36 дБ (для дисков со скоростью вращения 15000 оборотов в минуту) и до 34 дБ(для дисков со скоростью вращения 10000 оборотов в минуту).

Первыеобразцы жестких дисков серии MAP поступят OEM-клиентам в июле 2002 года, адиски серии MAS будут поставляться с сентября 2002 года.

Технологиязаписи жестких дисков с плотностью 300 Гбит/дюйм2 от Fujitsu

Компания Fujitsu разработалатехнологию головок чтения и носителей, позволяющую добиться плотности записиинформации на жестких дисках в 300 Гбит/дюйм2. Ожидается, что технология будетреализована в 2,5" дисках в течение ближайших двух лет.

Основываясь на технологии записи сплотностью 100 Гбит/дюйм2, инженеры Fujitsu продемонстрировали, как можнодобиться линейной плотности свыше 1000 kFCI при продольной записи насинтетические ферромагнитные диски, что обеспечивает плотность записи 150Гбит/дюйм2, то есть, при записи на «продвинутые» синтетическиеферромагнитные диски и использовании высокочувствительных головок чтения можнодобиться плотности записи в 300 Гбит/дюйм2.

В течение 4 лет компания планируетдовести емкость жестких дисков до 360 Гбайт, достаточной для записи 76DVD-фильмов высокого качества. По мнению производителя, эти нововведенияприведут к росту на рынке 2,5 жестких дисков для ПК и других устройств иокончательно вытеснят 3,5" жесткие диски.

www.ronl.ru

Реферат на тему Жесткий диск

AXTOR 513DX И 541DX, У КОТОРОГО ОДИН ДИСК, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ТОЛЬКО С ОДНОЙ СТОРОНЫ. Технологически более сложный (и более перспективный) метод увеличения объема - увеличение плотности записи информации. Тут возникает целый ряд технологических проблем. Современные пластины изготовляются из алюминия или даже из стекла (некоторые модели IBM). Магнитное покрытие имеет сложную многослойную структуру и покрыто сверху специальным защитным слоем. Размеры частиц магнитного покрытия уменьшаются, а чувствительность их возрастает. Помимо улучшения параметров самих пластин, существенным усовершенствованиям должна подвергнуться система считывания информации. Необходимо уменьшить зазор между головкой и поверхностью пластины, повысить чувствительность головки. Но и тут законы физики накладывают свои естественные ограничения на предел применения подобных технологий. Ведь размеры магнитных частиц не могут уменьшаться бесконечно. Самый простой способ увеличить скорость считывания - увеличить скорость вращения пластин. По этому пути и пошли конструкторы. Если пластины вращаются с большей скоростью, то за единицу времени под считывающей головкой проходит больше информации. На увеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличение плотности записи информации. Именно по этой причине SCSI диски, как правило, обладают большей скоростью вращения. Однако на такой скорости сложнее точно позиционировать головку считывания, поэтому плотность записи там меньше, чем на некоторых IDE дисках, а стоят такие диски больше. Так как головка при поиске информации перемещается только поперек диска, она вынуждена "ждать", пока диск повернется и сектор с запрашиваемыми данными окажется доступным для чтения. Это время зависит только от скорости вращения диска и называется временем ожидания информации (latency). Но необходимо понимать, что общее время доступа к информации определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки. Увеличение скорости вращения диска уменьшает лишь последнее значение. Для уменьшения времени поиска нужной дорожки совершенствуют привод считывающей головки и… уменьшают диаметр пластин диска. Почти все современные винчестеры выпускаются с пластинами диаметром 2,5 дюйма. Позиционирование головки вообще является отдельной весьма нетривиальной проблемой. Достаточно сказать, что при современной плотности записи приходится учитывать даже тепловое расширение! Таким образом, увеличение скорости вращения диска существенно затрудняет точное позиционирование головки. И в попытках увеличить быстродействие диска иногда приходится жертвовать объемом, используя пластины с меньшей плотностью записи. Неудивительно, что наиболее дорогие и быстрые винчестеры, отличающиеся более высокой скоростью вращения, не используют максимальной технологически доступной на данный момент плотности записи. За скорость приходится платить. Так какому диску отдать предпочтение? При одинаковом объеме большего внимание заслуживают модели с большей плотностью записи, по сравнению с моделями с большим количеством дисков, хотя бы потому, что у них выше линейная скорость чтения/записи (большие файлы читаются быстрее). Скорость доступа к информации напрямую зависит от скорости вращения пластин (быстрее работа с большим количеством мелких файлов). Но увеличение скорости приводит к удорожанию изделий, а иногда приходится жертвовать и плотностью записи.

5. Интерфейсы жестких дисков

Развитие интерфейсов винчестеров шло двумя параллельными путями: дешевым и дорогим. Дорогое решение заключалось в создании на плате самого винчестера отдельного интеллектуального контроллера, который бы брал на себя значительную часть работы по взаимодействию с винчестером. Результатом этого подхода явился интерфейс SCSI, который быстро завоевал популярность на рынке серверов. Одним из преимуществ этого подхода являлась возможность подключения к компьютеру значительного для того времени количества устройств, требующих для своей работы широкого канала передачи данных. Простое и дешевое решение - переложить значительную часть операций по вводу-выводу на центральный процессор. У этого решения вполне очевидный недостаток: снижение общей вычислительной мощности системы, особенно заметное при многозадачной работе. А в те времена, когда процессоры не были такими мощными, это сильно ограничивало возможности, в частности, файловых серверов. Результатом воплощения в жизнь этого подхода явился широко распространенный интерфейс IDE. Этот интерфейс был сравнительно дешев и, хотя не был самым производительным, полностью вытеснил другие интерфейсы с рынка дешевых и недорогих систем. Он постепенно развивался, и со временем появились стандарты UDMA, существенно ускоряющие работу винчестеров, интерфейсы IDE стали более интеллектуальными. А так как производительность процессоров росла быстрее производительности винчестеров, то ограничения интерфейса IDE играли все меньшую роль. Тем самым на сегодня мы имеем два типа винчестеров: высокопроизводительные SCSI и "ширпотреб" - IDE. Принципиальных различий в устройстве самих винчестеров SCSI и IDE нет, но исторически сложилось, что SCSI рассчитан на сегмент дорогих серверных решений, поэтому в среднем они быстрее и, как следствие, существенно дороже. Пропускная скорость SCSI значительно выше IDE, целых 160 Мб/с. А IDE работает со скоростью 33,66 и 100 Мб/с. Соответствующие стандарты называются ATA/33, ATA/66 и ATA/100.

6. Внешние жесткие диски

ГОВОРЯ ОБ ИНТЕРФЕЙСАХ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ВИНЧЕСТЕРОВ, СТОИТ ВСПОМНИТЬ И О ПЕРЕНОСНЫХ ВИНЧЕСТЕРАХ. В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ СУЩЕСТВУЕТ НЕСКОЛЬКО РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ. ВО-ПЕРВЫХ, ЕСТЬ ВИНЧЕСТЕРЫ, ПОДКЛЮЧАЮЩИЕСЯ К USB-ПОРТУ. ОНИ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ В ОСНОВНОМ ДЛЯ ОБМЕНА ДАННЫМИ С ЦИФРОВЫМИ КАМЕРАМИ И ПРОЧИМИ МОБИЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ. В СИЛУ НЕВЫСОКОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ЭТОЙ ШИНЫ ПОДОБНЫЕ ДИСКИ, КОНЕЧНО, НЕ СМОГУТ СРАВНИТЬСЯ В ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ С ВНУТРЕННИМИ УСТРОЙСТВАМИ. Все большее распространение получает новый интерфейс IEEE1394, который может использоваться не только для подключения жестких дисков, но и других устройств, работающих с большими массивами данных, например, видеокамер. Контроллеры этого интерфейса иногда даже встраиваются в материнские платы. Его производительности хватает, например, для проигрывания видео высокого качества - заявленная пропускная способность интерфейса достигает 50 Мб/с. Напомним, что еще пару лет назад такой скоростью не мог похвастаться интерфейс IDE. Покупая внешние винчестеры, следует особенно обратить внимание на ударопрочность.

скачать работу
Жесткий диск

referat.resurs.kz

Реферат - Винчестеры - Информатика, программирование

Содержание

1. Винчестеры

Практическое задание 1

Программа на языке программирования BASIC

Практическое задание 2

Практическое задание 3

Список литературы

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках, НЖМД, жёсткий диск, хард, харддиск, HDD, HMDD или винче́стер, (англ. Hard (Magnetic) DiskDrive, HDD, HMDD) — энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В некоторых НЖМД используется одна пластина, в других — несколько на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков [5, c.67].

Название «Винчестер».

По одной из версий название «винчестер» накопитель получил благодаря фирме IBM, которая в 1973 году выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый. Кеннет Хотон, руководитель проекта, по созвучию с обозначением популярного охотничьего ружья «Winchester 30-30» предложил назвать этот диск «винчестером».

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990 — х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слов «винт» (наиболее употребимый вариант), «винч» и «веник».

Характеристики.

Интерфейс (англ. interface) — набор, состоящий из линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена. Современные накопители могут использовать интерфейсы ATA (AT Attachment, он же IDE — Integrated Drive Electronic, он же Parallel ATA), (EIDE), Serial ATA, SCSI (Small Computer System Interface), SAS, FireWire, USB, SDIO и Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. В отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т.д.; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки). Производители указывают неформатированную ёмкость (вместе со служебной информацией), что делает «зазор» между заявленными «200 Гб» и реальными 160 ГиБ.

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension) — почти все современные (2002-2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Последние чаще применяются в ноутбуках. Получили распространение форматы — 1,8 дюйма, 1,3 дюйма и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в формфакторе 5,25 дюймов [1, c.45].

Время произвольного доступа (англ. randomaccesstime) — время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик от 2,5 до 16 мс, как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5).

Скорость вращения шпинделя (англ. spindlespeed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об. /мин. (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).

Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF). Cм. также Технология SMART. (S. M. A. R. T. (англ. SelfMonitoringAnalysingandReportingTechnology) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя)

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп. /сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп. /сек при последовательном доступе [2, c.98].

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shockrating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. TransferRate):

Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с

Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с

Объём буфера: Буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных (2008 год) HDD он обычно варьируется от 8 до 32 Мб.

Производители.

Большая часть всех винчестеров производятся всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим IBM подразделением по производству дисков фирмы Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и SCSI-диски, но покинула массовый рынок в 2001 году. Toshiba является основным производителем 2,5 — и 1,8-дюймовых ЖД для ноутбуков. Одним из лидеров в производстве дисков являлась компания Maxtor, известная своими «умными» алгоритмами кэширования. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate.

Устройство.

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона.

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок — пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин (подобно магнитофонной ленте) покрыты тончайшей пылью окислов железа, марганца и других металлов (точный состав и технология нанесения держатся в секрете). Большинство устройств содержит 1 или 2 пластины.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (4800, 5400, 7200, 10 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины 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 поверхности пластин [3, c.87].

Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных, как правило, неодимовых, постоянных магнитов и катушки на подвижном блоке головок.

Вопреки расхожему мнению, внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом, а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. Другие выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько мкм) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а так же при прогреве устройства во время работы.

Пылинки, оказавшиеся при сборке в жёстком диске и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.

Низкоуровневое форматирование.

На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются — на них формируются дорожки и сектора. Ранние «винчестеры» (подобно дискетам) содержали одинаковое количество секторов на всех дорожках. На пластинах современных «винчестеров» дорожки сгруппированы в несколько зон. На дорожках внешней зоны секторов больше, и чем зона ближе к центру, тем меньше секторов приходится на каждую дорожку зоны. Это позволяет добиться более равномерной плотности записи и, как следствие, увеличения ёмкости пластины без изменения технологии производства.

Границы зон и количество секторов на дорожку для каждой зоны хранятся в ПЗУ блока электроники.

Кроме того, в действительности на каждой дорожке есть дополнительные резервные сектора. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (remapping). Конечно, данные, хранившиеся в нём, будут потеряны, но ёмкость диска не уменьшится. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая в процессе эксплуатации.

Таблицы переназначения секторов также хранятся в ПЗУ блока электроники [5, c.43].

Во время операций обращения к «винчестеру» блок электроники самостоятельно определяет, к какому физическому сектору следует обращаться и где он находится (с учётом зон и переназначений). Поэтому со стороны внешнего интерфейса «винчестер» выглядит однородным.

В связи с вышеизложенным существует очень живучая легенда о том, что корректировка таблиц переназначения и зон может увеличить ёмкость жёсткого диска. Существует масса утилит для этого, но на практике оказывается, что если прироста и удаётся добиться, то он настолько мал, а современные диски дёшевы, что не стоит потраченных сил и времени.

Блок электроники.

В ранних жёстких дисках управляющая логика была вынесена на MFM или RLL контроллер компьютера, а плата электроники содержала только модули аналоговой обработки и управление шпиндельным двигателем, позиционером и коммутатором головок. Увеличение скоростей передачи данных вынудило разработчиков уменьшить до предела длину аналогового тракта, и в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала.

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жесткого диска с остальной системой.

Блок управления представляет собой систему управления, принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя).

Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood — максимальное пpавдоподобие пpи неполном отклике). Осуществляется сравнении принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом [1, c.87].

Технологии записи данных.

Принцип работы жестких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод параллельной записи.

На данный момент это самая распространенная технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи оценивается 150 Гбит/дюйм² (23 Гбит/см²). В ближайшем будущем ожидается постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

Метод перпендикулярной записи.

Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 100-150 Гбит/дюйм² (15-23 Гбит/см²), в дальнейшем планируется довести плотность до 400-500 Гбит/дюйм² (60-75 Гбит/см²).

Жесткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

Метод тепловой магнитной записи.

Метод тепловой магнитной записи (англ. Heat-assistedmagneticrecording, HAMR) на данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На рынке ЖД данного типа пока не представлены (на 2008 год), есть лишь экспериментальные образцы, но их плотность уже превышает 1Тбит/дюйм² (150Гбит/см²). Разработка HAMR-технoлогий ведется уже довольно давнo, однакo эксперты до сих пор расходятся в оценках максимальной плoтности записи. Так, компания Hitachi называет предел в 15−20 Тбит/дюйм², а представители Seagate Technology предполагают, что они смогут довести плотность записи HAMR-носители до 50 Тбит/дюйм². Широкогo распространения данной технoлогии следует oжидать после 2010 года.

История прогресса накопителей.

1956 — жесткий диск IBM 350 в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник, а общий объем памяти 50 вращавшихся в нем покрытых чистым железом тонких дисков диаметром с большую пиццу (610 мм) составлял около 4,4 мегабайт (5 миллионов 6-битных байт)

1980 — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб

1986 — Стандарт SCSI

1991 — Максимальная ёмкость 100 Мб

1995 — Максимальная ёмкость 2 Гб

1997 — Максимальная ёмкость 10 Гб

1998 — Стандарты UDMA/33 и ATAPI

1999 — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб

2002 — Взят барьер адресного пространства выше 137 Гб (проблема 48-bit LBA)

2003 — Появление SATA

2005 — Максимальная ёмкость 500 Гб

2005 — Стандарт Serial ATA 3G

2005 — Появление SAS (Serial Attached SCSI)

2006 — Применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях

2006 — Появление первых «гибридных» жёстких дисков, содержащих блок флэш-памяти

2007 — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб

2008 — Seagate Technology LLC представляет накопитель емкостью 1,5 Тб

Блок-схема

10 INPUT «Введите значение переменной Х»; Х

20 FOR Х=5 TO 15

30 IF X>=10 THEN Y=COS (X- (B*X-2) /3) ELSE Y=SIN (A+ (X-1) /2)

40 PRINT «Y=»; Y

50 NEXT X

60 END

Описание процесса составления таблицы.

В ячейки A3: A12 введены № п/п, начиная с 1 до 10.

В ячейки В3: В12 введены фамилии сотрудников.

В ячейки С3: С12 введены оклады сотрудников в рублях.

В ячейку D3 введена формула для вычисления уральского коэффициента (15%): =C3*15/100.

Далее эта формула скопирована в ячейки D4: D12.

В ячейку Е3 введена формула для вычисления премии (20%): =C3*20/100.

Далее эта формула скопирована в ячейки Е4: Е12.

В ячейку F3 введена формула для вычисления «Итого начислено»: =C3+D3+E3.

Далее эта формула скопирована в ячейки F4: F12.

В ячейку G3 введена формула для вычисления подоходного налога (13%): =C3*13/100.

Далее эта формула скопирована в ячейки G4: G12.

В ячейку h4 введена формула для вычисления пенсионного налога (1%): =C3*1/100.

Далее эта формула скопирована в ячейки h5: h22.

В ячейку I3 введена формула для вычисления профсоюзного налога (1%): =C3*1/100.

Далее эта формула скопирована в ячейки I4: I12.

В ячейку J3 введена формула для вычисления «Итого удержано»: =G3+h4+I3.

Далее эта формула скопирована в ячейки J4: J12.

В ячейку K3 введена формула для вычисления «Итого»: =F3-J3.

Далее эта формула скопирована в ячейки К4: К12.

В ячейки С13, D13, E13, F13, G13, h23, I13, J13, K13 введены формулы для нахождения суммы по соответствующим столбцам, используя функцию СУММ: =СУММ (C3: C12), СУММ (D3: D12), СУММ (E3: E12), СУММ (F3: F12), СУММ (G3: G12), СУММ (h4: h22), СУММ (I3: I12), СУММ (J3: J12), СУММ (K3: K12).

По данным последней колонки «Итого» построена диаграмма:

1. Информатика: Учебник для вузов / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. — 3-е изд. Перераб. — М.: Ф и С, 2004.

2. Колесниченко С., Шишигин И. Аппаратные средства PC. BHV 1999.

3. Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. — М.: Высш. шк., 1999. MS Excel 97 (2000). Шаг за шагом. Ecom 1999 (2000).

4. Светозарова Г.И., Мельников А.А. Практикум по программированию на языке BASIC. — М. — Наука, 1986.

5. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс. М.: Финансы и статистика. 1997.

www.ronl.ru


Смотрите также