15 Прозрачность Для правильной работы и быстрого поиска необходимой информации пространство на жестком диске должно быть структурировано. Она предварительно обрабатывается производителем жесткого диска. Затем пространство жесткого диска необходимо разделить на различные части (логические диски или разделы).
Что такое жесткий диск компьютера?
Когда компьютер загружается, микропрограмма, хранящаяся на микросхеме BIOS, выполняет проверку оборудования. Если все в порядке, проверка передается загрузчику операционной системы. Затем загрузится операционная система, и вы сможете пользоваться компьютером. Но где хранилась операционная система до включения компьютера? Как возможно, чтобы работа, над которой вы трудились всю ночь, сохранилась после выключения компьютера? Опять же, где она хранится?
Ладно, я, наверное, перестарался, и вы все знаете, что компьютерные данные хранятся на жестком диске. Однако, что это такое и как это работает, не является общеизвестным, и поскольку вы здесь, логично, что вы хотите знать. Что ж, давайте узнаем!
В этой статье речь идет исключительно о жестких дисках (HDD), то есть магнитных дисках. Подробнее о твердотельных накопителях можно прочитать здесь.
Что такое жесткий диск
Традиционно, давайте посмотрим определение HDD в Википедии:
Жесткий диск (винт, винчестер, жесткий магнитный диск, HDD, HMDD) — это устройство хранения данных с произвольным доступом, основанное на принципе магнитной записи.
Он используется в большинстве компьютеров, а также в качестве отдельного устройства хранения данных для резервного копирования, хранения файлов и т.д.
Давайте немного разберемся. Мне нравится термин «жесткий диск». Эти пять слов проникают в самую суть. Жесткий диск — это устройство, предназначенное для хранения данных, которые записываются на него в течение длительного периода времени. В основе жестких дисков лежат жесткие диски (алюминиевые) со специальным покрытием, на которые данные записываются с помощью специальных головок.
Я не буду подробно рассматривать процесс записи — по сути это прошлогодняя физика, и углубляться в нее, я уверен, вам не захочется, да и статья не об этом.
Также обратите внимание на термин «произвольный доступ», который примерно означает, что мы (компьютер) можем считывать информацию с любой части жесткого диска в любое время.
Важно отметить, что жесткий диск является энергонезависимым, то есть информация, хранящаяся на устройстве, не теряется независимо от того, включено оно или выключено. В этом заключается важное различие между постоянной и временной компьютерной памятью (RAM).
Если вы посмотрите на компьютерный жесткий диск в реальной жизни, вы не увидите ни пластин, ни головок, потому что все спрятано внутри герметичного корпуса (гермозоны). Снаружи жесткий диск выглядит следующим образом:
Я думаю, вы знаете, что такое жесткий диск. Двигаемся дальше.
Для чего компьютеру нужен жесткий диск
Жесткий диск в компьютере, т.е. его функция в компьютере. Конечно, данные хранятся, но как и какие именно. Здесь мы возложим такие функции на жесткий диск:
- Хранение ОС, пользовательского ПО и их настроек;
- Хранение файлов пользователя: музыка, видео, изображения, документы и т.д;
- Использование части объема жесткого диска, для хранения данных не помещающихся в ОЗУ (файл подкачки) или хранение содержимого оперативной памяти во время использования режима сна;
Как мы видим, жесткий диск компьютера — это не просто место для хранения фотографий, музыки и видео. На нем хранится вся операционная система, кроме того, жесткий диск помогает снять нагрузку с основной памяти, беря на себя часть ее функций.
По одной из версий, название «жесткий диск» происходит от названия жесткого диска модели 3340, представленного компанией в 1973 году, который был первым, в котором жесткий диск и считывающая головка находились в одном несъемном корпусе. Во время его разработки инженеры использовали короткое внутреннее обозначение «30-30», что означало два блока (в максимальной комплектации) по 30 МБ каждый. Кеннет Хотон, руководитель проекта, ссылаясь на блок «Winchester 30-30» 1, популярное ружье, предложил назвать блок «Winchester» 2.
В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах; в русском языке оно сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном жаргоне сократилось до слов «винт» (наиболее часто используемый вариант), «винч» и «веник».
Характеристики
Интерфейс состоит из набора линий связи, сигналов, передаваемых по этим линиям, аппаратного обеспечения, поддерживающего эти линии, и правил связи. Современные устройства хранения данных могут использовать интерфейсы Serial ATA, SAS, FireWire и Fibre Channel.
Емкость — это количество данных, которое можно хранить на устройстве хранения. Сегодня емкость накопителей достигает 2000 ГБ (2 ТБ). (2 ТБ) В отличие от системы префиксов, используемой в информатике (произвольной), которая кратна 1024 (килограмм=1024, мега=1 048 576 и т.д., более поздние двоичные префиксы были не очень удачными), производители используют кратные 1000 при обозначении емкости жестких дисков. Например, «реальная» емкость жесткого диска с маркировкой «200 ГБ» составляет 186,2 ГБ. 3
Физический размер (форм-фактор) — почти все современные (2001-2008 гг.) жесткие диски для персональных компьютеров и серверов имеют размер 3,5 или 2,5 дюйма. Последние все чаще встречаются в ноутбуках. Также стали популярны такие форматы, как 1,8-дюймовый, 1,3-дюймовый, 1-дюймовый и 0,85-дюймовый. Доступность форматов 8″ и 5,25″ прекращена.
Время случайного доступа — время, которое гарантированно требуется жесткому диску для чтения или записи любой области на магнитном диске. Диапазон этого параметра невелик — от 2,5 до 16 мс, и обычно серверные диски (например, Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс 4 ) имеют наименьшее время, портативные (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 5 ) — наибольшее из существующих.
Скорость вращения шпинделя — это количество оборотов шпинделя в минуту. Скорость вращения шпинделя оказывает большое влияние на время доступа и скорость передачи данных. В настоящее время доступны следующие стандартные скорости вращения шпинделя: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 7200 и 10 000 об/мин (ПК), 10 000 и 15 000 об/мин (высокопроизводительные серверы и рабочие станции).
См. также: Технология SMART (S.M.A.R.T.) (Self Monitoring Analysing and Reporting Technology — технология самоконтроля, анализа и отчетности — метод прогнозирования состояния жестких дисков с помощью встроенной диагностики и предсказания времени выхода диска из строя).
IOPS — для современных жестких дисков этот показатель составляет около 50 IOPS для случайного доступа и около 100 IOPS для последовательного доступа.
Энергопотребление является важным фактором для мобильных устройств.
Уровень шума — это шум, производимый механической работой устройства во время работы. Он выражается в децибелах. Тихий блок определяется как блок с уровнем шума 26 дБ или менее. Этот шум состоит из комбинации шума корпуса (включая аэродинамический шум) и шума навесного оборудования.
Величина G-удара — способность привода выдерживать сильные толчки или удары, измеряется в единицах перегрузки при включенном или отключенном приводе.
Скорость передачи данных ) — показатель устойчивости жесткого диска к внезапному повышению давления или ударам:
Производители
Большинство жестких дисков производятся несколькими компаниями — Seagate, Western Digital, Samsung и ранее Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жесткие диски для ноутбуков, а в 2001 году — Maxtor. Seagate и Maxtor объединились в 2006 году. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которая была поглощена Seagate, а в первой половине 1990-х годов также существовала компания Micropolice, которая производила очень дорогие жесткие диски высокого класса. Однако при производстве первых жестких дисков на 7200 об/мин использовались низкокачественные коренные подшипники компании Nidek, и Micropolice понесла фатальные убытки от возвратов, обанкротилась и была выкуплена компанией Seagate.
Жесткий диск состоит из герметичной ленты и электронного модуля.
Гермозона
Герметичная зона состоит из корпуса из твердого сплава, собственно пластин с магнитным покрытием, блока головок с крепежным устройством и электрического привода шпинделя.
Головной блок состоит из комплекта рычагов из пружинной стали (по одной паре на каждый диск). На одном конце они закреплены на валу у края диска. Головки закреплены на других концах (над дисками).
Диски (пластины) обычно изготавливаются из металлического сплава. Были предприняты попытки сделать их из пластика или даже стекла, но эти пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе поверхности пластин покрываются, как пленкой, тонким порошком ферромагнитных веществ — оксидов железа, марганца и других металлов. Точный состав и техника нанесения держатся в секрете. Большинство недорогих устройств содержат 1 или 2 пластины, но есть и модели с большим количеством пластин.
Диски прочно соединены с валом. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (4200, 5400, 7200, 10 000, 15 000). При такой скорости у поверхности пластины возникает сильный воздушный поток, который поднимает головки и заставляет их зависать над поверхностью пластины. Форма головок разработана таким образом, чтобы во время работы они находились на оптимальном расстоянии от пластины. Пока диски не разгонятся до скорости, необходимой для «отрыва» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и поверхности диска.
Устройство позиционирования головы состоит из неподвижной пары сильных постоянных магнитов, обычно неодимовых, и катушки в подвижном головном блоке.
Вопреки распространенному мнению, внутри герметичной зоны нет вакуума. Некоторые производители делают его герметичным (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, особенно азотом, и вставляют тонкую металлическую или пластиковую мембрану для выравнивания давления. (В этом случае внутри корпуса HDD имеется небольшой карман для пакетика силикагеля для поглощения водяного пара, который остается внутри после герметизации корпуса). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие частицы (несколько микрон). Однако в этом случае также происходит выравнивание влажности и возможно проникновение вредных газов. Выравнивание давления необходимо для того, чтобы избежать деформации корпуса контейнера из-за изменений атмосферного давления и температуры, а также нагрева устройства во время работы.
Частицы пыли, застрявшие внутри контейнера, могут увлекаться при вращении диска и затем отделяться в другом фильтре — пылесборнике.
Компьютерная грамотность с Надеждой
Основными компонентами компьютера являются процессор и оперативная память, но они работают только тогда, когда компьютер включен. Но что происходит с информацией, когда компьютер выключен?
Информация хранится на жестком диске. Когда компьютер загружается, он загружается с жесткого диска.
Существуют и другие носители информации — дискеты, флешки, CD- и DVD-диски.
Что такое физический и логический жесткий диск
Жесткий диск — это физическое устройство, то есть его можно физически установить, заменить или удалить.
Жесткий диск разделен на логические диски, которые являются виртуальными дисками и не могут быть тронуты.
Один жесткий диск может содержать следующее:
- либо несколько логических дисков,
- либо один-единственный логический диск.
Например, если несколько пользователей работают на одном компьютере, удобно, если у каждого из них есть свой логический диск, на котором хранятся их данные.
Имена дисков
Каждый жесткий диск на компьютере (физический и логический) обязательно должен иметь свое имя. Принято называть жесткие диски латинскими заглавными буквами, за которыми следует двоеточие — A:, B:, C:, D:, E: и так далее до конца алфавита.
Я не могу вспомнить ни одного случая, когда для названий дисков использовалась хотя бы половина латинского алфавита. Первые две буквы (A: и B:) зарезервированы для дискет, а имя первого жесткого диска обычно обозначается C:
Если есть флоппи-дисковод и жесткий диск, то имена будут не A: и B:, а A: и C:, потому что имя B: принадлежит флоппи-дисководу. Теперь в компьютере может больше не быть дисководов для дискет, но имена A: и B: не используются ни для каких других целей.
Как упоминалось ранее, жесткий диск может быть разделен на несколько частей, и каждой части присваивается свое логическое имя.
Например, жесткий диск C: емкостью 30 гигабайт может быть разделен на логические диски C: емкостью 20 гигабайт и D: емкостью 10 гигабайт или на логические диски C:, D: и E: разной емкости.
С помощью специального программного обеспечения жесткий диск можно разбить на разделы так, чтобы операционная система хранилась на одном логическом диске (диск C:), а пользовательские данные — на другом (диск D:). Тогда, например, в случае аварии пострадает только диск C:, а ценная пользовательская информация будет храниться на диске D:.
Для имен приводов CD и DVD используются буквы латинского алфавита, следующие непосредственно за буквами, не используемыми для логических имен жестких дисков. При подключении к компьютеру, например, USB-накопителя, используйте первую букву латинского алфавита, которая не используется.
Рисунок 1. Диски: их названия и значки
Пример. На этом рисунке видно, что компьютер имеет дисковод для дискет A:, два раздела жесткого диска C: и D: (два логических диска), дисковод для компакт-дисков E: и вставленный USB-накопитель, обозначенный буквой F:.
Обратите внимание, что изображения (точнее, значки) для жесткого диска, дискеты, привода CD-ROM и USB-накопителя отличаются, чтобы их было легче различать.
Наиболее важной характеристикой жестких дисков является их емкость (также называемая объемом памяти). Рассмотрим, как его можно определить для разных версий Windows: 10, 8, 7 и XP.
Примечание. Изображения ниже можно щелкнуть — щелчок по изображению увеличивает его до максимального размера, еще один щелчок восстанавливает исходный размер.
Диски Windows 10: cколько места свободно и сколько занято
В Windows 10 можно посмотреть, сколько свободного места осталось и сколько из него используется двумя способами:
- через Проводник,
- либо через «Управление дисками».
Если щелкнуть правой кнопкой мыши (ПКМ) на значке запуска (1 на рис. 2), можно открыть его:
- либо «Проводник» (2 на рис. 2),
- либо «Управление дисками» (3 на рис. 2):
Рисунок 2. Windows 10.
«Основы работы с программой PowerPoint»
1 Слайд Логическая структура жесткого диска.
Слайд 2 Чтобы хранить информацию на жестком диске, его необходимо отформатировать, то есть создать физическую и логическую структуру жесткого диска. Физическая структура представляет собой создание концентрических дорожек на жестком диске, которые разделены на сектора. Магнитная головка диска наносит метки дорожек и секторов на определенные места на диске. Форматирование диска
3 Слайд после форматирования 3,5″ дискеты Объем информации о секторе — 512 байт; количество секторов на дорожке — 18; дорожек на стороне — 80; сторон — 2. Форматирование диска Физическая структура дискеты Сектор 512 байт Дорожка 0 Дорожка 79
Слайд 4 Логическая структура магнитного диска представляет собой набор последовательно пронумерованных секторов. Сектора нумеруются в линейном порядке от первого сектора дорожки 0 до последнего сектора последней дорожки.
На дискете наименьшим доступным элементом является СЕКТОР
Слайд 6 При записи файла на жесткий диск всегда имеется целое число секторов. Минимальный размер файла — это размер одного сектора. Максимальным является общее количество секторов на диске. Файлы записываются в случайные свободные сектора, которые могут находиться на разных путях.
Слайд 7 Например: Файл_1 имеет размер 2 Кбайт — сектора 34,35 и 47,48 Файл_2 имеет размер 1 Кбайт — сектора 36 и 49.
Слайд 8 На жестком диске есть каталог (база данных), в котором файл можно искать по его имени. Запись содержит: имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, размер файла, дату и время создания.
Сектора со 2 по 33 отведены на жестком диске для размещения каталога, базы данных и таблицы FAT. Первый сектор зарезервирован для загрузочной записи операционной системы. Файлы записываются из сектора 34
