Hard Disk
Hard-disk-ul serveste drept memorie non-volatila ,mediu de stocare pentru documentele ,fisierele sau aplicatiile utilizatorului.
In 1954 IBM a inventat primul hard-disk cu o capacitate, extraordinara pentru acea perioada , de 5MB impartita pe 24 de platane.
Cu 25 de ani mai tarziu cunoscutul producator de HDD-uri, Seagate introduce pe piata primul HDD pentru calculatoare personale , capabil sa inmagazineze panala 40 MB, ajungand la rate de transfer de 625KBps folosind modul de codare MFM (Modified Frequency Modulation).
Acest mod de codare era folosit de vechile FDD-uri (floppy disk drive) sau sisteme de inmagazinare de date .Este destul de greu de crezut ca daca in anul 1980, spatiu de 100 MB pe hard-disk era considerat foarte generos in timp ce in zilele noastre ar fi cu totul nefolositor chiar si numai pentru sistemul de operare.
Constructia HDD-ului
Denumirea „hard-disk”(disc rigid) arata de fapt proprietatea fizica a discurilor din interiorul carcasei.Aceste discuri se numesc platane si sunt compuse dintr-un substrat si un mediu magnetic . Substratul sau materialul de baza din care este facut platanul trebuie, prin natura lui sa fie un material non-magnetic capabil sa fie prelucrat in forme foarte subtiri (grosimea acestor platane este de ordinul milimetrilor sau chiar mai mici).
Astfel, materialele alese pentru realizarea platanelor sunt aluminiul sau o mixtura intre sticla si un material ceramic .
Pentru a permite stocarea datelor, ambele parti ale platanului sunt acoperite cu un strat foarte subtire de material cu proprietati magnetice foarte bune (o pelicula de oxid magnetic) sau, mai recent, cu un strat metalizat foarte subtire.
Platanul-este de fapt suportul magnetic pe care se stocheaza datele .Dimensiunile (diametrul) acestuia pot fi de 3.5” sau 5.25”, cele mai intalnite fiind de 3.5”.
Materialul de baza din care sunt facute aceste platane, este sticla deoarece este foarte maleabila usor de finisat la dimensiuni mici si rezistenta (in ciuda dimensiunilor extrem de mici) la fortele fizice care actioneaza asupra sa in momentul functionarii.
Interiorul hard-disk-ului trebuie ferit de actiunea prafului, presiunea constanta a aerului din interior fiind pastrata cu ajutorul unor filtre.Platanele sunt complet izolate fiind mentinute intr-un vacuum partial.
De regula exista doua sau trei platane asezate unul peste altul si fixate de un ax ce roteste tot ansamblul de platane la mii de rotatiipe minut(4000-10000 Rpm).Intre platane exista spatiu, ele nefiind lipite, tocmai pentru a permite capului de citire/scriere (montat pe bratul ce il antreneaza) sa se deplaseze pe toata latimea platanului.
Din aceasta cauza, o singura particula de praf ar fi de ajuns pentru a se realiza contactul intre capul de citire/scriere si suprafata magnetica a platanului ducand la zgarierea irecuperabila a acestuia,compromitand astfel datele aflate in acea zona.
Controllerul de disc-acest controller se ocupa de tot mecanismul din interiorul hdd-ului:de capetele de citire, de viteza de rotatie a platanelor sau de reimprospatarea memoriei tampon.
Capul citire-scriere reprezinta „translatorul”, cel care prelucreaza informatia de pe platane, asa cum se afla ea in format digital si o transfera la controllerul de disk.
De aici, aceasta sub forma de date ajunge la procesor si mai departe.Exista cate un cap de citire/scriere pentru fiecare din partile platanului acestea fiind actionate simultan, prin intermediul unui modul electro-magnetic, de catre bratul de miscare in varful caruia se afla.
Capetele sunt concepute sa atinga discul numai cand platanele s-au oprit iar „parcarea” lor nu se face oriunde, ci intr-o zona speciala numita LZ (Landing Zone).
Structura datelor pe disc
Cand un disceste supus unei formatari in profunzime, suprafata este impartita in piste si sectoare .Pistele sunt cercuri concentrice pe fiecare parte a platanelor, in jurul axului care invarte platanele.Pistele, egal ditantate de axul platanului de pe fiecare parte a platanului si de pe toate platanele,sunt grupate in cilindri care sunt subdiviyate la randul lor in sectoare a cate 512 biti fiecare.Conceptul de cilindru este important din moment ce informatia de pe cilindru a unor platane diferite este citita fara miscarea capului de citire/scriere.
Performante
Un hard-dik lent influenteaya cel mai mult, fata de orice alt dispozitiv, performantele unui calculator. Un hard lent este in stare sa „umbreasca” un procesor puternic in timp ce viteza efectiva a hard-disk-ului este dictata de un numar de factori.
Viteza de rotatie
Dintre caracteristicile principale pe care le are HDD-ul cea mai importanta este viteza de rotatie(RPM).
Viteza de rotatie este foarte importanta pentru ca de ea depinde viteza de acces la datele de pe platane si tot de ea depinde si rata de transfer a informatiei.Asa dar cu cat viteza de rotatie este mai mare cu atat capul de citire/scriere se deplaseaza mai repede si mult mai multe date ajung sa fie citite/scrise.
Sa nu uitam,sa tinem cont de faptul ca viteza de rotatie a platanelor este constanta.
Viteza de rotatie, care a fost mentinuta o vreme la hard-urile EIDE mai vechi,era pana la 5400 RPM iar a hard-urilor SCSI era de 7200 RPM.
In timp aceasta viteza a tot crescut, atingand acumlimitele de 7200RPM.(pentru HDD-urile IDE) si pana la 12000 RPM(pentru cele SCSI).
Tipul interfatei
La alegerea unei unitati hard avem in vedere doua variante: IDE sau SCSI (dupa tipul interfatei folosite).
IDE (Integrate Drive Electronics) este interfata cea mai utilizata la ora actuala si totodata si cea mai ieftina.Controller-ul pentru astfel de unitati este integrat pe placa de baza, ceea ce nu necesita achizitionarea unei placi suplimentare.Dezavantajul major al acestui tip de interfata consta in faptul este foarte lenta si incarca procesorul.
O varianta imbunatatita a IDE este EIDE(Enhanced IDE) care utilizeaza magistrala pe 32 biti, ofera rate mai bune de transfer si DMA(Direct Memory Access) in unele unitati.O magistrala IDE suporta doar doua unitati-un master si un slave.
Ratele maxime de transfer pentru unitatile EIDE pot ajunge pana la 100 MB/s si chiar mai mult.SCSI(Small Computer System Interface) este in schimb mai rapid, oferind rate de transfer incepand cu 10 MB/s-SCSI2 si pana la 80 MB/s-Wide Ultra-2 SCSI.
Avantajul interfetelor SCSi este ca permit conectarea de pana la 7 si chiar panala14 dispozitive pe acelasi controller si o lungime maxima a cablului de pana la12 metri.
Cache
Memoria tampon (cache) detinuta de fiecare unitate permite o vitezac de acces, mai mare la date.Datele care au mai fost accesate sunt depuse in memoria tampon, iar inmomentul in care se incearca un nou acces,ele sunt obtinute direct din cache, cu cat mai mare este memoria cache, cu atat mai buna este performanta.Pentru o unitate cu capacitate sub 1 GB, un tampon de 128 KB ar trebui sa fie destul, in timp ce pentru hard-disk-uri mai mari dimensiunea memoriei tampon ar trebui sa fie 512 si chiar1.024 KB.
Latenta(Timpul de acces)
Latenta totala include timpul de acces si latenta de rotatie.Timpul de acces reprezinta timpul mediu exprimat in milisecunde in care capul de citire/scriere ajunge la sectorul pe care trebuie sa il scrie/citeasca, acesta fiind calculat din momentul in care sistemul a emis cererea.
Latenta reprezinta timpul mediu in care sectorul vizat spre citire ajunge sub capul de citire/scriere.
Rata de transfer
Rata de trasfer a hdd-ului reprezinta viteza la care datele sunt transferate catre sau dinspre suportul media(ne referim aici la platan).
In general aceasta este calculata in MegaBytes pe secunda(MBps).Hard-disk-urile moderne au rate de trasfer ce cresc o data cu departarea de axul platanului.
Caracteristicile legate de densitatea pe platanul hard-disk-ului sunt:numarul de piste pe inch (Track Per Inch-TPI) si biti pe inch (Bits Per Inch-BPI).Pista reprezinta un inel cu centrul pe axul platanului.
Reprezinta numarul de piste care acopera o suprafata in inch data (1200 TPI-1200 de piste pe un inch patrat).
Reprezinta cati biti se pot scrie pe o suprafata de disk de un inch.
(Data Transfer Rate)-rata de transfer a informatiei intre controllerul IDE si procesor.
In zilele noastre hdd-urile cele mai performante au ajuns la un timp de acces de 7ms si o latenta medie de 3ms, in timp ce rata de transfer se apropie foarte mult de 20MB/sec.
In 1954 IBM a inventat primul hard-disk cu o capacitate, extraordinara pentru acea perioada , de 5MB impartita pe 24 de platane.
Cu 25 de ani mai tarziu cunoscutul producator de HDD-uri, Seagate introduce pe piata primul HDD pentru calculatoare personale , capabil sa inmagazineze panala 40 MB, ajungand la rate de transfer de 625KBps folosind modul de codare MFM (Modified Frequency Modulation).
Acest mod de codare era folosit de vechile FDD-uri (floppy disk drive) sau sisteme de inmagazinare de date .Este destul de greu de crezut ca daca in anul 1980, spatiu de 100 MB pe hard-disk era considerat foarte generos in timp ce in zilele noastre ar fi cu totul nefolositor chiar si numai pentru sistemul de operare.
Constructia HDD-ului
Denumirea „hard-disk”(disc rigid) arata de fapt proprietatea fizica a discurilor din interiorul carcasei.Aceste discuri se numesc platane si sunt compuse dintr-un substrat si un mediu magnetic . Substratul sau materialul de baza din care este facut platanul trebuie, prin natura lui sa fie un material non-magnetic capabil sa fie prelucrat in forme foarte subtiri (grosimea acestor platane este de ordinul milimetrilor sau chiar mai mici).
Astfel, materialele alese pentru realizarea platanelor sunt aluminiul sau o mixtura intre sticla si un material ceramic .
Pentru a permite stocarea datelor, ambele parti ale platanului sunt acoperite cu un strat foarte subtire de material cu proprietati magnetice foarte bune (o pelicula de oxid magnetic) sau, mai recent, cu un strat metalizat foarte subtire.
Platanul-este de fapt suportul magnetic pe care se stocheaza datele .Dimensiunile (diametrul) acestuia pot fi de 3.5” sau 5.25”, cele mai intalnite fiind de 3.5”.
Materialul de baza din care sunt facute aceste platane, este sticla deoarece este foarte maleabila usor de finisat la dimensiuni mici si rezistenta (in ciuda dimensiunilor extrem de mici) la fortele fizice care actioneaza asupra sa in momentul functionarii.
Interiorul hard-disk-ului trebuie ferit de actiunea prafului, presiunea constanta a aerului din interior fiind pastrata cu ajutorul unor filtre.Platanele sunt complet izolate fiind mentinute intr-un vacuum partial.
De regula exista doua sau trei platane asezate unul peste altul si fixate de un ax ce roteste tot ansamblul de platane la mii de rotatiipe minut(4000-10000 Rpm).Intre platane exista spatiu, ele nefiind lipite, tocmai pentru a permite capului de citire/scriere (montat pe bratul ce il antreneaza) sa se deplaseze pe toata latimea platanului.
Din aceasta cauza, o singura particula de praf ar fi de ajuns pentru a se realiza contactul intre capul de citire/scriere si suprafata magnetica a platanului ducand la zgarierea irecuperabila a acestuia,compromitand astfel datele aflate in acea zona.
Controllerul de disc-acest controller se ocupa de tot mecanismul din interiorul hdd-ului:de capetele de citire, de viteza de rotatie a platanelor sau de reimprospatarea memoriei tampon.
Capul citire-scriere reprezinta „translatorul”, cel care prelucreaza informatia de pe platane, asa cum se afla ea in format digital si o transfera la controllerul de disk.
De aici, aceasta sub forma de date ajunge la procesor si mai departe.Exista cate un cap de citire/scriere pentru fiecare din partile platanului acestea fiind actionate simultan, prin intermediul unui modul electro-magnetic, de catre bratul de miscare in varful caruia se afla.
Capetele sunt concepute sa atinga discul numai cand platanele s-au oprit iar „parcarea” lor nu se face oriunde, ci intr-o zona speciala numita LZ (Landing Zone).
Structura datelor pe disc
Cand un disceste supus unei formatari in profunzime, suprafata este impartita in piste si sectoare .Pistele sunt cercuri concentrice pe fiecare parte a platanelor, in jurul axului care invarte platanele.Pistele, egal ditantate de axul platanului de pe fiecare parte a platanului si de pe toate platanele,sunt grupate in cilindri care sunt subdiviyate la randul lor in sectoare a cate 512 biti fiecare.Conceptul de cilindru este important din moment ce informatia de pe cilindru a unor platane diferite este citita fara miscarea capului de citire/scriere.
Performante
Un hard-dik lent influenteaya cel mai mult, fata de orice alt dispozitiv, performantele unui calculator. Un hard lent este in stare sa „umbreasca” un procesor puternic in timp ce viteza efectiva a hard-disk-ului este dictata de un numar de factori.
Viteza de rotatie
Dintre caracteristicile principale pe care le are HDD-ul cea mai importanta este viteza de rotatie(RPM).
Viteza de rotatie este foarte importanta pentru ca de ea depinde viteza de acces la datele de pe platane si tot de ea depinde si rata de transfer a informatiei.Asa dar cu cat viteza de rotatie este mai mare cu atat capul de citire/scriere se deplaseaza mai repede si mult mai multe date ajung sa fie citite/scrise.
Sa nu uitam,sa tinem cont de faptul ca viteza de rotatie a platanelor este constanta.
Viteza de rotatie, care a fost mentinuta o vreme la hard-urile EIDE mai vechi,era pana la 5400 RPM iar a hard-urilor SCSI era de 7200 RPM.
In timp aceasta viteza a tot crescut, atingand acumlimitele de 7200RPM.(pentru HDD-urile IDE) si pana la 12000 RPM(pentru cele SCSI).
Tipul interfatei
La alegerea unei unitati hard avem in vedere doua variante: IDE sau SCSI (dupa tipul interfatei folosite).
IDE (Integrate Drive Electronics) este interfata cea mai utilizata la ora actuala si totodata si cea mai ieftina.Controller-ul pentru astfel de unitati este integrat pe placa de baza, ceea ce nu necesita achizitionarea unei placi suplimentare.Dezavantajul major al acestui tip de interfata consta in faptul este foarte lenta si incarca procesorul.
O varianta imbunatatita a IDE este EIDE(Enhanced IDE) care utilizeaza magistrala pe 32 biti, ofera rate mai bune de transfer si DMA(Direct Memory Access) in unele unitati.O magistrala IDE suporta doar doua unitati-un master si un slave.
Ratele maxime de transfer pentru unitatile EIDE pot ajunge pana la 100 MB/s si chiar mai mult.SCSI(Small Computer System Interface) este in schimb mai rapid, oferind rate de transfer incepand cu 10 MB/s-SCSI2 si pana la 80 MB/s-Wide Ultra-2 SCSI.
Avantajul interfetelor SCSi este ca permit conectarea de pana la 7 si chiar panala14 dispozitive pe acelasi controller si o lungime maxima a cablului de pana la12 metri.
Cache
Memoria tampon (cache) detinuta de fiecare unitate permite o vitezac de acces, mai mare la date.Datele care au mai fost accesate sunt depuse in memoria tampon, iar inmomentul in care se incearca un nou acces,ele sunt obtinute direct din cache, cu cat mai mare este memoria cache, cu atat mai buna este performanta.Pentru o unitate cu capacitate sub 1 GB, un tampon de 128 KB ar trebui sa fie destul, in timp ce pentru hard-disk-uri mai mari dimensiunea memoriei tampon ar trebui sa fie 512 si chiar1.024 KB.
Latenta(Timpul de acces)
Latenta totala include timpul de acces si latenta de rotatie.Timpul de acces reprezinta timpul mediu exprimat in milisecunde in care capul de citire/scriere ajunge la sectorul pe care trebuie sa il scrie/citeasca, acesta fiind calculat din momentul in care sistemul a emis cererea.
Latenta reprezinta timpul mediu in care sectorul vizat spre citire ajunge sub capul de citire/scriere.
Rata de transfer
Rata de trasfer a hdd-ului reprezinta viteza la care datele sunt transferate catre sau dinspre suportul media(ne referim aici la platan).
In general aceasta este calculata in MegaBytes pe secunda(MBps).Hard-disk-urile moderne au rate de trasfer ce cresc o data cu departarea de axul platanului.
Caracteristicile legate de densitatea pe platanul hard-disk-ului sunt:numarul de piste pe inch (Track Per Inch-TPI) si biti pe inch (Bits Per Inch-BPI).Pista reprezinta un inel cu centrul pe axul platanului.
Reprezinta numarul de piste care acopera o suprafata in inch data (1200 TPI-1200 de piste pe un inch patrat).
Reprezinta cati biti se pot scrie pe o suprafata de disk de un inch.
(Data Transfer Rate)-rata de transfer a informatiei intre controllerul IDE si procesor.
In zilele noastre hdd-urile cele mai performante au ajuns la un timp de acces de 7ms si o latenta medie de 3ms, in timp ce rata de transfer se apropie foarte mult de 20MB/sec.
No comments:
Post a Comment