WiBO

»Pevný Disk (HDD)

http://www.64bit.cz/images/672/pevny-disk-seagate-barracuda-es.jpg

Pevný disk


angličtina hard disk drive, HDD) je zariadenie, ktoré sa používa v počítači k trvalému uchovanie väčšieho množstva dát.


Hlavným dôvodom veľkého rozšírenia pevných diskov je veľmi výhodný pomer kapacity a ceny disku, doprovázený relatívne vysokou rýchlosťou blokového čítanie. Dáta sa pri odpojení disku od napájení neztrácí a počet přepsání uložených dát inými je prakticky neobmedzená.

Dnes sa pevné disky okrem počítačov bežne používajú aj v spotrebnej elektronike - MP3 prehrávače, videorekordéry apod
Technický popis

Diskové plotny
http://www.adminxp.cz/hardware/hdd18.jpg
Dáta sú na pevnom disku uložené pomocou magnetického záznamu. Disk obsahuje kovové alebo sklenené platne - tzv plotny pokryté tenkou magneticky mäkkou vrstvou (pozri hysteréziou krivka). Hustota dátového záznamu sa udáva ako počet bitov na mernú jednotku plochy disku [bitů/inch2], [bitů/mm2]. Plotny sú neohybné (odtiaľ pevný disk), na rozdiel od ohybných ploten v disketách - floppy disk. Ploten býva v dnešných diskoch často niekoľko (1 - 3, výnimočne až 5). Disk sa otáča na tzv vretene poháňané elektromotorom.

Plotny sa rýchlo otáčajú (to je obvykle citovanú "rýchlosť disku", udáva sa v otáčkach za minútu). V bežných starších diskoch platne sa otáčajú rýchlosťou 5 400 ot / min, rýchlejšia majú potom rýchlosťami 7 200, 10 000 au niektorých špičkových diskov aj 15 000 ot / min. Pri 7 200 ot / min je obvodová rýchlosť plotny približne 30 km / h. Disky v notebookoch majú väčšinou 4 200 otáčok / min (občas len 3 600 ot / min ale niekedy majú aj 5400 ot / min). Otáčky disku spolu s hustotou záznamu a rýchlosťou vystavovacího mechanizmu určujú celkový výkon disku.

V súčasnosti majú skoro všetky disky plotny o priemere 3,5 palca (tj 8,9 cm), v notebookoch sú menšie varianty 2,5 ", ktoré majú otáčky nižšia (zrejme kvôli kroutivému momentu a nižšiemu množstvo energie potrebnému k roztočení disku ). Malý disk Microdrive vyvinutý firmou IBM a používaní v spotrebnej elektronike využíva 1 "plotny. V starších typoch počítačov PC XT boli disky s platňami s priemerom 5,25 ".

Hlavy

http://im.encyklopedie.seznam.cz/wiki_cz//image/68/12668-180px-disk1.jpg

Čítanie a zápis dát na magnetickú vrstvu zabezpečuje čítacie a zapisovat hlava (vpravo). Predtým sa na čítanie používali magnetodynamické hlavy, teraz sa používa krystal meniace vodivosť podľa mag. pole. Na jednu plotnu sú dve hlavy, pretože sú dáta z oboch strán, strana plotny, na ktoré je magnetický záznam, sa nazýva povrch. Hlava "pláva" na vzduchovom vankúši tesne nad povrchom, vo vzdialenosti rádovo mikrometrov (10-6m).

Zariadenie, ktoré vystavuje čítacie hlavy na správnu pozíciu nad povrchom sa nazýva vystavovací mechanizmus. V starších diskoch (pozri fotografie) sa pre vystavovanie hláv používa presný krokový motor. Ten sa "odvaluje" za pomocou oceľového pásky po "kovaní", ktorá je spojená s hlavami. V novších diskoch sa používa rýchlejšieho lineárneho motora (elektromagnetu), hlavy sa vystavujú v závislosti na el. prúdu, ktorý preteká elektromagnetické s nimi spojeným a uloženým v silnom magnetickom poli iného permanentného magnetu. Z pevných diskov sa teda dajú demontovať veľmi silné a krehké magnety zo zliatin gadolínia (ai).

Operácie potrebné na čítanie alebo zápis dát

    1. vystaviť čítaciu hlavu na správnu pozíciu
    2. počkať na utlmenie rozkmitu spôsobenom zotrvačnosťou hláv (vydaní trvá rádovo milisekundy [ms])
    3. počkať na pootočenie disku na miesto od ktorého sa začne čítanie alebo zápis (tzv. latencia)

Priemerný (stredné) čas, za ktorý je disk pripravený čítať alebo zapisovať dáta sa označuje ako prístupová doba. V súčasnosti je okolo 8,5 ms, u diskov s 15 000 ot. / min je to pod 4 ms.

Pri vydaní hláv na požadovanú pozíciu je možné čítať a zapisovať dáta zo všetkých povrchov bez pohybu hláv (a preto sú aj nasledovne data organizovaná, pre vyšší výkon disku, pozri kapitolu organizácie dát).

http://im.encyklopedie.seznam.cz/wiki_cz//image/69/12669-180px-stary_pevny_disk-hlava.jpg

Hlava staršího disku

http://pic.srv6.wapedia.mobi/thumb/04dc14280/cs/fixed/230/171/Harddisk_vystavovaci_mech.jpg?format=jpg,png,gif
Vystavovací mechanizmus moderného disku

Organizácia dát

Dáta sú na povrchu pevnom disku organizovaná do sústredných kružníc nazývaných stopy, každá stopa obsahuje pevný alebo variabilný počet sektorov z dôvodu efektívnejšieho využitia povrchu - povrch je väčšinou rozdelený do niekoľkých zón, každá zóna má rôzny počet sektorov na stopu. Sektor je najmenšia adresovateľný jednotkou disku, má pevnú dĺžku (donedávna 512 byte na sektor, teraz by sa už po domluvě výrobcov mali vyrábať disky s 4 KB na sektor). Ak disk obsahuje viac povrchov, všetky stopy, ktoré sú prístupné bez pohybu čítacie hlavičky sa nazývajú cylinder (valec). Usporiadanie stôp, povrchov a sektorov sa nazýva geometria disku.
Pre prístup k dátam disku sa používa staršie metóda adresace disku Cylinder-Hlava-Sektor (skrátene CHS), ktorá disk adresuje podľa jeho geometria - odtiaľ názov CHS - Cylinder (cylinder), Head (hlava), Sector (sektor). Hlavnou nevýhodou je u osobných počítačov IBM PC obmedzená kapacita takto adresovaného disku (8GB) a potrebu poznať geometriu disku. U diskov vyšších kapacít na rozhranie ATA, už nezodpovedá zdanlivá geometria disku skutočnej fyzickej implementáciu (pozri Cylinder-Hlava-Sektor).

Novšia metóda pre adresaci disku je (u rozhranie ATA) LBA, sektory sa číslujú lineárne. Nie je potrebné poznať geometriu disku, max kapacita disku je až 144 PB (144 miliónov GB). Rozhrania SCSI používa lineárne číslovanie sektorov disku už od svojej prvej verzie. Ostatné novšie rozhranie už prevažne metódu ako je LBA používajú.

Zaobchádzanie

Pretože pevné disky obsahujú pohyblivé mechanické súčasti, sú náchylnejší k poruchám než ostatné súčasti počítača. Zvlášť s bežiacimi disky treba zaobchádzať veľmi opatrne. Pri mechanickom rázu (impulzu sily) sa môže čtecí hlava dotknúť povrchu disku, ktorej záznamová vrstva je veľmi citlivá na mechanické poškodenie a preto sa poškodená oblasť stane nečitateľný a dáta alebo celý disk sú zničené.

Čiastočnou ochranou proti nárazu hlavičiek do povrchu disku je tzv parkovanie čítacích hláv. Pri vypnutí disku sa automaticky uloží hlavy mimo dátovú oblasť.

Pre zvýšenie bezpečnosti uložených dát sa najmä v serveroch používa technológie RAID (predtým Redundant Array of inexpensive Disks, dnes skôr Redundant Array of Independent Disks - pole nezávislých diskov s redundanciou). RAID umožňuje spojiť niekoľko fyzických diskov v jeden logický disk, kde je jeden alebo viac diskov redundantných a dáta sú stále dostupné iv prípade, že jeden z diskov v poli zlyhá.

Rozhranie pevných diskov

Pre pripojenie pevných diskov k počítaču sa používajú rôzne rozhrania. V osobných počítačoch je dnes najrozšírenejší ATA (Advanced Technology Attachment, čo je v podstate synonymum názvu IDE Integrated Drive Electronics), ktoré sa niekedy na odlíšenie od SATA nazýva PATA - "paralelný ATA". ATA rozhranie je pomerne jednoduché a teda i lacné. ATA rozhranie má max teoretickú prenosovú rýchlosť okolo 1Gb / s = 133MB / s, čo je pri jednom pripojenom disku postačujúce, pretože pevný disk je zvyčajne dokáže vysielať dáta iba rýchlosťou 640MB / s = 80MB / s. Na jeden ATA kábel sa však dajú pripojiť disky dva a potom sa už prenosová rýchlosť ATA stáva úzkym hrdlom.
Prenosové módy ATA (paralelný ATA) Přenosový mód Standard Prenosová rýchlosť
PIO 0 ATA (IDE) 3.3 MB / s
PIO 1 ATA (IDE) 5.2 MB / s
PIO 2 ATA (IDE) 8.3 MB / s
PIO 3 ATA2 (EIDE) 11.1 MB / s
PIO 4 ATA2 (EIDE) 16.7 MB / s
UltraDMA 33 ATAPI-4 (UltraATA-33) 33 MB / s
UltraDMA 66 ATAPI-5 (UltraATA-66) 66 MB / s
UltraDMA 100 ATAPI-6 (UltraATA-100) 100 MB / s
UltraDMA 133 ATAPI-7 (UltraATA-133) 133 MB / s


Novo sa presadzuje sériová verzia Serial ATA (SATA). Výhodou SATA je o niečo vyššia rýchlosť; vyššia inteligencia radiče, umožňujúce optimalizáciu dátových prenosov (NCQ); možnosť pripájanie diskov za chodu systému a menšie rozmery káblov, ktoré nebránia prietoku vzduchu v skrini a teda zlepšujú chladenie počítačov. Z hľadiska operačného systému je riadenie diskov pomocou tohto rozhrania zhodné s paralelný ATA.
Prenosové módy SATA Přenosový mód Standard Prenosová rýchlosť
SATA 1 SATA (SATA/150) 150 MB / s
SATA 2 SATA II (SATA/300) 300 MB / s


Pre dosiahnutie vyššieho výkonu (predovšetkým počtu operácií za sekundu) používa rozhranie SCSI (čítaj [skazy], skratka Small Computer System Interface) alebo novšie rozhranie Fibre Channel. Na jedno rozhranie (resp. kábel) je možné pripojiť viac periférií. SCSI navyše podporuje periférie rôznych typov. Max. dĺžka spájajúceho kábla je u SCSI všeobecne väčšie ako u štandardu ATA / IDE. SCSI rozhranie je oveľa sofistikovanejšie ako ATA / IDE, čo samozrejme znamená vyššiu cenu ako radičov v počítači tak aj samotných pevných diskov a preto sa používa najmä u serverov a pracovných staníc.
Štandardy SCSI Rozhranie zbernice Prenosová rýchlosť
SCSI 8bit 5 MB / s
Fast SCSI 8bit 10 MB / s
Wide SCSI 16bit 10 MB / s
Ultra SCSI 8bit 20 MB / s
Ultra Wide SCSI 16bit 40 MB / s
Ultra 2 SCSI 8bit 40 MB / s
Ultra 2 Wide SCSI 16bit 80 MB / s
Ultra 3 SCSI 16bit 160 MB / s
Ultra 320 SCSI 16bit 320 MB / s
SAS SCSI 32bit 375 MB / s (v každom smere)

Pre externé disky (umiestnené mimo skriňa počítača) sa používajú rozhrania USB (Universal Serial Bus) či FireWire (IEEE 1394) a od roku 2004 aj eSATA.

Iné

Existujú tiež flash disky s rozhraním ATA - ADM (ATA Disk Module). Tieto disky nemajú žiadne pohyblivé časti a teda nie sú skutočnými pevnými diskami. Pripájajú sa pomocou štandardného 40-pinového ATA konektoru, majú miniatúrne rozmery, extrémne nízku spotrebu a nevyžadujú žiadne prídavné ovládače ani špeciálne káble.

 
Copyright © 2009 X-Pa3k (Zákaz kopírovania) Grafikall To co ve světě letíFilmex TOPlist