Будова та функціонування жорстких дисків.

Зростаючі об'єми інформації та вимоги до швидкості обміну даними привели до створення ЖМД (HDD- Hard Disk Drive).Перший ЖМД був створений в 1973 році фірмою IBM, і мав досить оригінальну конструкцію з одним стаціонарним і одним зйомним диском, об'ємом 30Мб кожен. Він отримав позначення 30/30, яке співпало з позначенням автоматичної гвинтівки Winchester і тому має назву вінчестер. З того часу всі стаціонарно закріплені ЖМД називають вінчестерами (рис. 1.9.).

У цих пристроях була використана нова для того часу конструкція головок, які внаслідок створюваної дисками аеродинаміки, не доторкаючись до поверхні диску, "пливли" над нею на відстані 0,5 мкм (в сучасних вінчестерах - до 0,05 мкм). Вінчестер складається з одного, або кількох магнітних дисків, розміщених на шпинделі один над другим у вигляді циліндра. Самі диски це оброблені з високою точністю скло-керамічні чи алюмінієві пластини, на які нанесене магнітне покриття. Між дисками знаходяться зчитувальні і записуючі головки, що розміщені на спеціальному позиціонері, що переміщується за допомогою крокового або лінійного двигуна. При використанні лінійних двигунів (voice coil- Рис.1,9вінчестерзвукова котушка) реалізується автоматичне паркування головок при виключенні живлення.

У сучасних ЖМД, крім стандартного методу запису-зчитування інформації, використовують частотну модуляцію MFM (Modified Frequency Modulation)і групове кодування RLL (Run Length Limited),що дозволяє значно збільшити щільність запису.

В залежності від конструктивного виконання, жорсткі диски можуть мати такі діаметри: 5,25", 3,5", 2,5", 1,8" та 1" (MicroDrive). На нинішній день в стаціонарних ПК найчастіше використовують ЖМД розміром 3,5", в портативних - 2,5", а диски MicroDrive переважно у цифрових відеокамерах.

Важливими характеристиками ЖМД є ємність, середній час доступу до даних, швидкість передачі даних і середній час безвідмовної роботи.

На час написання посібника, ЖМД мають об'єм до 500ГБ, причому вінчестери з об'ємом меншим від 40ГБ практично не встановлюються в сучасні системи.

Середній час доступу - це інтервал часу, протягом якого нагромаджувач знаходить необхідні дані. Він є сумою проміжків часу необхідних для позиціювання головки на доріжку і часу очікування необхідного сектору. Причому час очікування пропорційно залежить від швидкості обертання диску. Для сучасних дисків швидкість обертання - 5400об/хв, 7200об/хв, 10000об/хв, або 15000об/хв, а середній час доступу в кращих моделях близько 5мс.

Швидкість передачі даних залежить від інтерфейсу, до якого під'єднаний диск (описано в розділі 2.3) та об'єму кешу, який вбудований в ЖМД. Сучасні жорсткі диски мають кеш від 2Мб до 16 Мб.

Середній час безвідмовної роботи MTBF (Mean Time Between Failure)- це величина, що виражає надійність приводу і становить від 20 до 500 тисяч годин.

За конструктивними особливостями жорсткі диски поділяють на два типи: внутрішні (Internal)та зовнішні (External).Внутршні ЖМД є стаціонарними пристроями і під'єднуються до одного з інтерфейсів (див. розділ 2.3). Зовнішні жорсткі диски виконані у вигляді окремих переносних пристроїв і під'єднуються за допомогою високошвидкісних шин USB 2.0 та FireWire (IEEE 1394). Технічні характеристики внутрішніх і зовнішних ЖМД є практично однаковими.