Спецификация жестких дисков

КПК НИЯУ МИФИ

 

 

 

 

Специальность 220703 Автоматизация  технологических процессов и  производств

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по предмету

вычислительная техника

 

по теме : «Спецификация жестких дисков»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студентка гр. 271-з

Жульянова Е.О.

 

 

 

Проверил:

Гронь Д.Н.

 

 

 

 

2013г.

 

Жёсткий диск

 

Работа жёсткого диска

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, вкомпьютерном сленге «винче́стер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, 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 — магнитные диски. 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), 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 обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

Название «Винчестер»

По одной из версий, 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 мегабайт каждый, что по созвучию совпало с обозначением популярного охотничьего оружия — винтовки Winchester Model 1894, использующего винтовочныйпатрон .30-30 Winchester. 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 используемый вариант, чуть реже используется «винч»).

Характеристики

Интерфейс (англ. interface) — техническое средство взаимодействия 2-х разнородных устройств, что в случае с жёсткими дисками является совокупностью линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии (контроллеры интерфейсов), и правил (протокола) обмена. Современные 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-фактором3,5 дюйма) на сентябрь 2011 года достигает 4000 Гб (4 терабайт) и близится к 5 Тб. 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.

Физический размер (форм-фактор; англ. dimension) — почти все накопители 2001—2008 годов 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, 1,3, 1 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 диски для серверов (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — это 3,7 мс[8]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 мс[9]). Для сравнения, уSSD-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.

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 128 Мб.

Уровень шума

Силиконовые втулки для крепления жёстких дисков. Уменьшают вибрацию и шум

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.

Для снижения шума от жёстких дисков применяют следующие методы:

Программный, c помощью настройки, встроенной в большинство современных дисков, системы AAM. Переключение жёсткого диска в малошумный режим приводит к снижению производительности в среднем на 5-25 %, но делает шум при работе практически неслышным.

Использование шумопоглощающих устройств, закрепления дисков на резиновых или силиконовых шайбах или даже полная замена крепления на гибкую подвеску.

Устройство

Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Рынок жёстких дисков[править | править исходный текст]

Последствия наводнения в Таиланде (2011)

В результате наводнения в Таиланде 2011 года были затоплены несколько индустриальных зон, где расположены заводы по производству жёстких дисков, что, по мнению экспертов, вызвало дефицит жёстких дисков на мировом рынке. По оценкам Piper Jaffray, в IV квартале 2011 года дефицит жёстких дисков на мировом рынке составит 60-80 миллионов единиц, при объёме спроса в 180 миллионов, по состоянию на 9 ноября 2011 года цены на жёсткие диски уже выросли в пределах от 10 до 60 %.

1 декабря 2011 года компания Western Digital отчиталась о работах по восстановлению производства в Таиланде и предложила свою оценку состояния отрасли накопителей на жёстких дисках в четвёртом квартале 2011 года и на последующие периоды.

Шесть типоразмеров жёстких дисков. 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.

1985 год — стандарт ESDI, доработанный стандарт ST-412

1986 год — стандарты SCSI, ATA (IDE).

1990 год — максимальная ёмкость 320 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 выпустили модели ёмкостью 2 Тб.

2009 год — Samsung выпустила первые жёсткие диски с интерфейсом USB 2.0[36]

2009 год — Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объёмом 1 Тб (плотность записи — 333 Гб на одной пластине).

2009 год — появление стандарта SATA 3.0 (SATA 6G).

2010 год — Seagate выпускает жёсткий диск объёмом 3 Тб.

2010 год — Samsung выпускает жёсткий диск с пластинами, у которых плотность записи — 667 Гб на одной пластине

2011 год — Western Digital выпустила первый диск на 750-Гб пластинах.

2011 год — Hitachi выпустила первый диск на 1 Тб пластинах.

2012 год — Western Digital выпустила первый диск на 4 Тб .

2013 Год — Western Digital выпускает диск на 6 ТБ. Используя 7 пластин, вместо 5-и.