Меню

Реферат жесткие диски это



Введение

Большинство цифровой информации хранится на жестких дисках компьютеров. Данное устройство является довольно сложным, поскольку содержит собственный процессор-контроллер, память, схемы управления механикой и ввода-вывода. Накопители на жестких магнитных дисках прошли большой путь от громоздких агрегатов, до миниатюрных устройств. Возросло число информации, размещающихся на носителях, или иначе их ёмкость. В наиболее массовых потребительских дисках она достигла одного терабайта.

Cамый первый накопитель на жеcтком диcке был разработан фирмой IBM в начале 70-х годов. Этот четырнадцатидюймовый диcк хранил по 30 Мбайт информации на каждой cтороне, что нашло отражение в названии «винчеcтер». Емкоcть диcка 30/30 перекликается с названием извеcтного ружья фирмы «Winchester». Этот накопитель до cих пор иcпользуетcя на некоторых вычиcлительных центрах в качеcтве cтолика для чая. Первый cерийный накопитель на жеcтких диcках — 3340 — был cоздан фирмой IBM в 1973 году. Он имел емкоcть 140 Мбайт и cтоил 8600 долларов. Эти винчеcтерcкие диcки предназначалиcь для иcпользования на больших универcальных ЭВМ. Через 15 лет IBM приcпоcобила жеcткие диcки для иcпользования в перcональных компьютерах, однако оcновная концепция и принцип работы оcталиcь такими же, как и в первом накопителе 30/30.

Жесткие магнитные диски относятся к устройствам с прямым доступом — информация почти мгновенно доступна из любой части диска. В отличие от оперативной памяти, служат для постоянного хранения информации.

Задачей данной курсовой работы является изучение принципа работы жесткого диска, его устройства, основных характеристик и способов повышения качества работы устройств.

Все поставленные задачи при выполнении работы были успешно решены.

Источник

Жесткие диски (HDD) — реферат по информатике и телекоммуникациям

  • Тип: Реферат
  • Предмет: Информатика и телекоммуникации
  • Все рефераты по информатике и телекоммуникациям »
  • Язык: Русский
  • Автор: ShIva
  • Программа: Microsoft Word 10.0
  • Дата: 28 мая 2002
  • Формат: DOC
  • Размер: 26 Кб
  • Страниц: 18
  • Слов: 3881
  • Букв: 26016
  • Просмотров за сегодня: 4
  • За 2 недели: 36
  • За все время: 1649

Тезисы:

  • ? Наиболее очевидным решением является увеличение количества пластин в корпусе жесткого диска.
  • Японская компания Fujitsu представила новые серии тонких жестких дисков MAP и MAS.
  • Принцип работы жесткого диска.. 1.
  • Работа жесткого диска.. 9.
  • Технология записи жестких дисков с плотностью 300 Гбит/дюйм.
  • Интерфейсы жестких дисков.. 13.
  • Внешние жесткие диски.. 14.
  • Новости жестких дисков.. 15.
  • Новые высокопроизводительные жесткие диски от Fujitsu.. 16.
  • Интерфейсы жестких дисков.

Похожие работы:

7 Кб / 2 стр / 716 слов / 5043 букв / 3 окт 2005

537 Кб / 46 стр / 7409 слов / 51096 букв / 25 дек 2013

23 Кб / 29 стр / 5346 слов / 33499 букв / 23 янв 2011

9 Кб / 3 стр / 1347 слов / 7371 букв / 13 сен 2019

7 Кб / 9 стр / 1156 слов / 8651 букв / 21 апр 2015

9 Кб / 4 стр / 1424 слов / 9010 букв / 29 апр 2007

10 Кб / 4 стр / 1617 слов / 9898 букв / 14 дек 2008

23 Кб / 28 стр / 4953 слов / 36790 букв / 4 июн 2018

464 Кб / 12 стр / 4222 слов / 27108 букв / 20 окт 2004

167 Кб / 30 стр / 2512 слов / 18639 букв / 21 июн 2015

Источник

Жесткие диски.
Эксплуатация и ремонт вычислительной техники

Разумеется, все упомянутые выше детали имеют неприятное свойство — ломаться с течением времени. На каком же основании делается ремонт различных деталей. В качестве примера можно рассмотреть ремонт жёстких дисков. Ремонт жёстких дисков осуществляется в случае физического повреждения. На первом этапе ремонт жёстких дисков представляет собой диагностику устройства с целью получения информации… Читать ещё >

  • эксплуатация и ремонт вычислительной техники

Жесткие диски. Эксплуатация и ремонт вычислительной техники ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Жесткие диски — это комплектующие к компьютеру, на которых храниться различная информация, например игры, фото. Существуют различные модели жёстких дисков. Как и любая деталь жесткий диск порой, к сожалению для владельца, и к счастью для бюро ремонта, нуждается в ремонте. Вероятно, для профессионалов в области компьютерной техники ремонт жёстких дисков — это отдых, чего не скажешь о людях, которые далеки от такого процесса как ремонт жёстких дисков. Жёсткие диски можно классифицировать по нескольким основаниям.

Первое, жёсткие диски бывают для персонального компьютера, а также бывают жёсткие диски ноутбука. Второе, жёсткие диски бывают наружные и внутренние. На таких основаниях можно классифицировать и ряд других деталей, например, внешние звуковые карты, профессиональные звуковые карты, Интернет модем, процессоры intel (характеризующиеся рядом параметров, например, температура процессора), процессоры ноутбуков, жесткие диски ПК, (иногда приходится проводить восстановление жестких дисков), звуковые карты, характеристики процессоров, модули памяти и т. д.

В настоящее время ни для кого не является загадкой, что такое процессор, жёсткий диск или модули памяти ноутбука, однако, мало кто знает, что такое ремонт жёстких дисков. Также ни для кого не является секретом, что компьютерное оборудование способно работать только в присутствии специальных программ, например, драйверы звуковой карты, драйверы, которые необходимы для настройки модема, обеспечивающие нормальное подключение модема и т. д.

Разумеется, все упомянутые выше детали имеют неприятное свойство — ломаться с течением времени. На каком же основании делается ремонт различных деталей. В качестве примера можно рассмотреть ремонт жёстких дисков. Ремонт жёстких дисков осуществляется в случае физического повреждения. На первом этапе ремонт жёстких дисков представляет собой диагностику устройства с целью получения информации необходимой для дальнейших манипуляций, которые включает ремонт жёстких дисков. Ремонт жёстких дисков не возможен без наличия определённого аппаратного оборудования или ряда утилит. компьютер сканер видеокарта После процесса диагностики принимается решение, следуют ли производить ремонт жёстких дисков. Если диагностика показала, что для ремонта нет необходимости восстанавливать информацию и что имеются небольшие физические повреждения, тогда ремонт жёстких дисков можно производить, да и то не всегда. В некоторых случаях, сумма которую составляет ремонт жёстких дисков, превышает стоимость новой детали, в таких ситуациях ремонт жёстких дисков не целесообразен.

Читайте также:  Установка нового жесткого диска win 7

Что же касается времени ремонта, то тут следует сказать следующее. Насколько быстро можно произвести ремонт жёстких дисков определяется сложности величины повреждения данной детали. В некоторых случаях ремонт жёстких дисков может длиться около 1 часа, а в некоторых других ситуациях диски ремонту не подлежат.

Источник

Жесткие диски

Характеристика жестких дисков, их физические и логические параметры. Принципы магнитной записи на жесткий диск. Структура хранения информации на жестком диске. Виды и правила форматирования диска. Тенденции развития магнитных накопителей информации.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 20.04.2015
Размер файла 442,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тверской государственный технический университет»

по курсу Интерфейсы периферийных устройств

на тему: Жесткие диски

Автор проекта (работы)

Специальность 230101 ВМКСС

  • Введение
  • 1. Жесткий диск. Принципы магнитной записи на жесткий диск
  • 2. Структура хранения информации на жестком диске
  • 3. Форматирование жесткого диска
  • 4. Контроллеры жестких дисков
  • 5. Характеристика жестких дисков. Основные физические и логические параметры
  • 6. Работа жесткого диска
  • 7. Тенденции развития магнитных накопителей информации
  • Заключение

Введение

Большинство цифровой информации хранится на жестких дисках компьютеров. Данное устройство является довольно сложным, поскольку содержит собственный процессор-контроллер, память, схемы управления механикой и ввода-вывода. Накопители на жестких магнитных дисках прошли большой путь от громоздких агрегатов, до миниатюрных устройств. Возросло число информации, размещающихся на носителях, или иначе их ёмкость. В наиболее массовых потребительских дисках она достигла одного терабайта.

Cамый первый накопитель на жеcтком диcке был разработан фирмой IBM в начале 70-х годов. Этот четырнадцатидюймовый диcк хранил по 30 Мбайт информации на каждой cтороне, что нашло отражение в названии «винчеcтер». Емкоcть диcка 30/30 перекликается с названием извеcтного ружья фирмы «Winchester». Этот накопитель до cих пор иcпользуетcя на некоторых вычиcлительных центрах в качеcтве cтолика для чая. Первый cерийный накопитель на жеcтких диcках — 3340 — был cоздан фирмой IBM в 1973 году. Он имел емкоcть 140 Мбайт и cтоил 8600 долларов. Эти винчеcтерcкие диcки предназначалиcь для иcпользования на больших универcальных ЭВМ. Через 15 лет IBM приcпоcобила жеcткие диcки для иcпользования в перcональных компьютерах, однако оcновная концепция и принцип работы оcталиcь такими же, как и в первом накопителе 30/30.

Жесткие магнитные диски относятся к устройствам с прямым доступом — информация почти мгновенно доступна из любой части диска. В отличие от оперативной памяти, служат для постоянного хранения информации.

Задачей данной курсовой работы является изучение принципа работы жесткого диска, его устройства, основных характеристик и способов повышения качества работы устройств.

Все поставленные задачи при выполнении работы были успешно решены.

1. Жесткий диск. Принципы магнитной записи на жесткий диск

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители), устройство чтения/записи и интерфейсную часть, называемую контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства — камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насажанных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом(рисунок 1). Рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и интерфейсная часть. На интерфейсной карте устройства располагается интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Рисунок 1. Устройство жесткого диска

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Камера не является абсолютно герметичной т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства.

Диски вращаются постоянно со скоростью вращения носителей от 4500 до 10000 об/мин, что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25,3.14,2.3 дюймовые диски.

В настоящее время наиболее часто применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок в целом.

В системах с шаговым механизмом и двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик шагового двигателя, либо задается серво-метками на диске, которые могут иметь магнитную или оптическую природу.

В системах с линейным приводом головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво-сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик.

Линейные приводы перемещают головки значительно быстрее, чем шаговые, кроме того они позволяют производить небольшие радиальные перемещения «внутри» дорожки, давая возможность отследить центр окружности серво-дорожки. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат на процедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства.

Принципы магнитной записи на жесткий диск

Принцип магнитной записи электрических сигналов на движущийся магнитный носитель основан на явлении остаточного намагничивания магнитных материалов. Запись и хранение информации на магнитном носителе производится путем преобразования электрических сигналов в соответствующие им изменения магнитного поля, воздействия его на магнитный носитель и сохранения следов этих воздействий в магнитном материале длительное время, благодаря явлению остаточного магнетизма. Воспроизведение электрических сигналов производится путем обратного преобразования. Система магнитной записи состоит из носителя записи и взаимодействующих с ним магнитных головок (рисунок 2).

Рисунок 2. Принцип записи и считывания информации с магнитного носителя

При цифровой магнитной записи в магнитную головку поступает ток, при котором поле записи через определенные промежутки времени изменяет свое направление на противоположное. В результате под действием поля рассеяния магнитной головки происходят намагничивание или перемагничивание отдельных участков движущегося магнитного носителя.

При периодическом изменении направления поля записи в рабочем слое носителя возникает цепочка участков с противоположным направлением намагниченности, которые соприкасаются друг с другом одноименными полюсами. Рассмотренный вид записи, когда участки рабочего слоя носителя перемагничиваются вдоль его движения, называется продольной записью (рисунок 3).

Чередующиеся участки с различным направлением намагниченности, возникшие в магнитном покрытии, являются магнитными доменами (битовыми ячейками). Чем меньше размер ячейки, тем выше плотность записи информации. Однако с уменьшением размера ячейки возрастает взаимное влияние их размагничивающих полей, направленных в сторону, противоположную намагниченности в ячейках, что при уменьшении битовой ячейки ниже критического значения приводит к самопроизвольному размагничиванию.

Рисунок 3. Последовательность участков с противоположным направлением намагниченности

Для магнитной записи используются носители в виде магнитных пластин (дисков). Пластины изготавливаются процессом напыления множественных металлических пленок и защитного слоя покрытия на очень плоскую, бездефектную стеклянную или алюминиевую подложку. Информация размещается в виде концентрических окружностей, называемых дорожками (рисунок 4). В современных НЖМД плотность дорожек достигает значений 4,3*104 дорожек на один сантиметр радиуса пластины.

Рисунок 4. Размещение дорожек на поверхности диска

2. Структура хранения информации на жестком диске

Наименьшая единица информации, которой оперирует система управления жесткого диска, носит название сектора. В подавляющем числе современных носителей сектор равен 512 байтам. Используемая в настоящий момент система адресации секторов называется LBA (Logical block addressing). Для дисков небольшой ёмкости или с целью обратной совместимости со старым оборудованием, может быть использована система адресации CHS. Аббревиатура CHS расшифровывается как Cylinder, Head, Sector — цилиндр, головка, сектор. Из названия понятен смысл этого типа адресации, как привязанной к частям устройства жесткого диска. Преимущество LBA над CHS в том, что вторая имеет ограничение на максимальное число адресуемых секторов, в количественном представлении равное 8,4 гигабайта, LBA данного ограничения лишена.

Первый сектор жесткого диска (а точнее нулевой) носит название MBR (Master Boot Record) или главной загрузочной записи. В начале этого сектора находится код, куда передает управление базовая система ввода вывода компьютера при его загрузке. В дальнейшем этот код передает управление загрузчику операционной системы. Так же в 0 секторе находится таблица разделов жесткого диска. Раздел представляет собой определенный диапазон секторов. В таблицу заносится запись о разделе, с номером его начального сектора и размером. Всего в таблице разделов может находиться четыре таких записи.

Раздел, запись о котором находится в таблице разделов нулевого сектора, носит названия первичного (primary). Из-за упомянутых ограничений таких разделов на одном диске может быть максимум четыре. Некоторые операционные системы устанавливаются только на первичные тома. При необходимости использования большего числа разделов в таблицу заносится запись о расширенном (extended) разделе. Данный тип раздела представляет собой контейнер, в котором создаются логические (logical) разделы. Логических томов может быть неограниченное количество, однако в ОС семейства Windows число одновременно подключенных томов ограничено количеством букв латинского алфавита. Эти три типа разделов имеют наиболее широкую поддержку среди подавляющего числа операционных систем и наибольшее распространение. Фактически в домашних условиях, либо масштабе клиентских машин организаций встречаются именно эти типы разделов. Однако типы разделов не ограничиваются этими тремя видами. Существует большое число специализированных разделов, но и они используют первичные тома в качестве контейнеров.

Раздел — это размеченное пространство на диске, чтобы сохранить в нем какую либо информацию для организации структуры хранения данных должна быть создана файловая система. Данный процесс носит названия форматирования раздела. Типов файловых систем существует много, в ОС семейства Windows используются FAT/NTFS, в операционных системах на ядре Линукс применяются Ext2/3FS, ReiserFS, Swap. Существует множество утилит для кроссплатформенного доступа к различным ФС из неподдерживающих их изначально операционных систем. Partition Manager 8.5 позволяет просматривать содержимое и копировать данные из этих файловых систем.

Некоторые файловые системы, например FAT/NTFS оперируют более крупными структурами данных на жестком диске, носящими название кластеров. Кластер может включать произвольное число секторов. Манипулирование размером кластера приносит дополнительный выигрыш к производительности файловой системы или расходованию свободного пространства.

Физическое хранение, методы кодирования информации

Информация на поверхностях накопителя хранится в виде последовательности мест с переменной намагниченностью, обеспечивающих непрерывный поток данных при считывании их при помощи последовательного чтения. Вся информация и места ее хранения делятся на служебную и пользовательскую информацию. Служебная и пользовательская информация хранится в областях дорожек называемых секторами. Каждый сектор содержит область пользовательских данных — место, куда можно записать информацию, доступную в последующем для чтения и зону серво-данных, записываемых один раз при физическом форматировании и однозначно идентифицирующих сектор и его параметры (используется или нет, физический адрес сектора, ЕСС код и т.п.) . Вся серво-информация не доступна обычным процедурам чтения/записи и носит абсолютно уникальный характер в зависимости от модели и производителя накопителя.

В отличие от дискет и старых накопителей на ЖД, диски современных накопителей проходят первичную, или низкоуровневую, разметку (Low Level Formatting) на специальном заводском высокоточном технологическом стенде. В ходе этого процесса на диски записываются служебные метки — серво-информация, а также формируются привычные дорожки и сектора. Таким образом, если когда-то новый накопитель нужно было «форматировать на низком уровне», то сейчас этого делать не то чтобы не нужно — это просто невозможно без специального сложнейшего оборудования, а различные «программы низкоуровневого форматирования» чаще всего просто обнуляют содержимое секторов с проверкой их читаемости, хотя порой могут и необратимо испортить служебную разметку и серво-информацию служебных секторов.

Появление различных методов кодирования данных секторов связано, прежде всего, с техническими особенностями устройств хранения и передачи информации и желанием производителей наиболее полно использовать физическое пространство носителей информации. В настоящее время используется несколько различных методов кодирования данных.

Частотная модуляция (Frequency Modulation — FM) — метод, используемый в накопителях на сменных магнитных дисках. Кодирование методом FM можно назвать кодированием с единичной плотностью. Метод предполагает запись на носитель в начале каждого битового элемента данных бита синхронизации. Битовый элемент определяется как минимальный интервал времени между битами данных, получаемый при постоянной скорости вращения диска носителя. Метод гарантирует одну перемену направления магнитного потока за единицу времени вращения. Такой временной интервал соответствует максимальной продольной плотности магнитного потока 2330 перемен на 1 см и скорости передачи данных — 125 Кбит/сек. Простота кодирования и декодирования по методу FM определяется постоянной частотой следования синхроимпульсов. Однако, наличие этих бит синхронизации и является одним из недостатков данного метода, т.к. результирующий код малоэффективен с точки зрения компактности данных (половина пространства носителя занимается битами синхронизации). Это один из первых методов, не используемый в настоящее время в накопителях на ЖД.

Модифицированная частотная модуляция (Modified Frequency Modulation — MFM) — улучшенный метод FM. Модификация заключается в сокращении вдвое длительности битового элемента — до 4 мкс и использовании бит синхронизации не после каждого бита данных, а лишь в случаях, когда в предшествующем и текущем битовых элементах нет ни одного бита данных. Такой способ кодирования позволяет удвоить емкость носителя и скорость передачи данных, по сравнению с методом FM, т.к. в одном и том же битовом элементе никогда не размещаются бит синхронизации и данных, а на один битовый элемент приходится только одна перемена направления магнитного потока. Также, в настоящее время не используется.

Запись с групповым кодированием (Run Limited Length — RLL) — метод, полностью исключающий запись на диск каких-либо синхронизационных бит. Синхронизация достигается за счет использования бит данных. Однако, такой подход требует совершенно иной схемы кодирования, т.к. простое исключение бит синхронизации приведет к записи последовательностей из одних нулей или единиц в которых не будет ни одной перемены полярности магнитного потока. Метод RLL происходит от методов, используемых для кодирования данных при цифровой записи на магнитную ленту. При этом, каждый байт данных разделяется на два полубайта, которые кодируются специальным 5-ти разрядным кодом, суть которого — добиться хотя бы одной перемены направления магнитного потока для каждой пары его разрядов. Что означает, необходимость наличия в любой комбинации 5-ти разрядных кодов не более двух стоящих рядом нулевых бит. Из 32 комбинаций 5 бит такому условию отвечают 16. Они и используются для кодирования по методу RLL. При считывании происходит обратный процесс. При применении метода кодирования RLL скорость передачи данных возрастает с 250 до 380 Кбит/с, а число перемен полярности магнитного потока до 3330 перемен/см. При этом длительность битового элемента снижается до 2.6 мкс. Поскольку, максимальный интервал времени до перемены магнитного потока известен (два последовательно расположенных нулевых бита), биты данных могут служить битами синхронизации, что делает метод кодирования RLL самосинхронизирующимся и самотактируемым. Метод MFM является частным случаем метода RLL. Для обозначения типа используемого RLL метода применяется аббревиатура вида: RLL2,7, RLL1,7, RLL2,8, RLL1,8, где первая цифра — минимальная, а вторая — максимальная длина последовательности бит — нулей, содержащихся между соседними единицами. Аббревиатура метода MFM в терминологии RLL записывается как RLL1,3.

Модифицированная запись с групповым кодированием (Advanced Run Limited Length — ARLL) — улучшенный метод RLL, в котором, наряду с логическим уплотнением данных, производится повышение частоты обмена между контроллером и накопителем.

Логическое хранение и кодирование информации

Для обеспечения наиболее оптимальной производительности и работы накопителя как запоминающего устройства, а также, для улучшения программного интерфейса, накопители не используются системами в первичном виде, а в них, на основе физически присутствующих структур — дорожек и секторов, используется логическая структура хранения и доступа к информации. Ее тип и характеристики зависят от используемой операционной системы и называется она — файловой системой. В настоящее время имеется достаточно много типов различных файловых систем, практически столько же, сколько и различных операционных систем, однако, все они основывают свои логические структуры данных на нескольких первичных логических структурах. Рассмотрим их подробнее.

Первый сектор жесткого диска содержит хозяйственную загрузочную запись — Master Boot Record (MBR) которая содержит загрузочную запись — Boot Record (BR) , выполняющуюся в процессе загрузки ОС. Загрузочная запись жестких дисков является объектом атаки компьютерных вирусов, заражающих MBR. За загрузчиком расположена таблица разделов — Partition Table (PT) , содержащая 4 записи — элементы логических разделов — Partitions. Завершается MBR специальной сигнатурой — последовательностью из 2-х байт с шестнадцатиричными значениями 55H и ААH, указывающая на то, что данный раздел, после которого расположена сигнатура, является последним разделом в таблице. Ниже представлена структура MBR.

Источник