Твърд диск

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Съвременен твърд диск за персонален компютър (със свален защитен капак)

Твърдият диск (наричан още хард диск или само хард) е енергонезависима компютърна памет. Информацията се съхранява по магнитен път върху покрити със специален слой плочи. Прилагателното „твърд“ подчертава разликата спрямо гъвкавия магнитен диск и напомня за исторически първото наименование запаметяващо устройство с твърд магнитен диск, ЗУТМД, използвано през 70-те и 80-те години на 20 век. Необходимостта от съхраняване на все повече информация налага устройства, използващи сменяеми дискови пакети, които разговорно също са наричани дискови пакети.

Устройство[редактиране | edit source]

Запаметяващото устройство използва набор от една или повече дискови плочи (диска) около обща ос в т.нар. дисков пакет. Традиционно плочите са изработвани от алуминий, но с нарастване на плътността на запис се правят от стъкло. Всяка плоча е покрита с магнитен слой, върху който информацията се записва и чете от магнитна глава. Данните се записват върху концентрични окръжности, които се наричат „пътечки“ (писти). Пистите се номерират за всяка плоча поотделно, като се започва от нулева (най-външната работна) до последната (с най-голям номер). Обикновено след нея има и няколко резервни (запасни).
Целият дисков пакет се върти с постоянна ъглова скорост около оста си, задвижван от електродвигател. При старите и големи устройства той е дори мощен трифазен електродвигател, свързан чрез ремъчна предавка с шпиндел, на който е фиксиран дисковия пакет. В съвременните устройства двигателят за пакета е най-често миниатюрен и плосък, куплиран директно към шпиндела, и управляван от специализиран контролер, стабилизиращ скоростта му на въртене.
За двете работни повърхности на всяка плоча има отделна глава (универсална, или по-често блок от четяща, изтриваща и записваща). Блокът магнитни глави се задвижва чрез рамо, извършвайки операцията позициониране на главите чрез радиално преместване. В устройствата със сменяеми дискови пакети главите типично позиционират по права линия (радиално; към центъра на шпиндела на пакета), задвижвани от линеен двигател. В повечето от съвременните запаметяващи устройства с твърд магнитен диск рамото се върти около ос, разположена извън пакета и успоредна на оста му, при което върхът на рамото и главите, закрепени на него, извършват движение по дъга от окръжност, ориентирана приблизително по радиуса на дисковия пакет.
Записът става чрез промяна на ориентацията на отделните магнитни домейни. До края на 20 век записът се извършва надлъжно - ориентацията на домените е по протежение на пътечките, срещу или по посоката на въртене. Нуждата от повишаване на плътността на запис довежда до напречен запис - с ориентация на домените наляво или надясно, напречно на дължината на пистата, както и до перпендикулярен запис - перпендикулярно на повърхността, в дълбочината на магнитния слой, с ориентация на домeйните нагоре или надолу.
От гледна точка на оптимизацията на достъпа до данните върху пакета във физическата им организация е въведено понятието цилиндър, обединяващо мислено пистите с еднакъв диаметър от всички работни повърхности. Цилиндрите съответстват по брой и номерация на пистите по коя да е повърхност. При само една работна повърхност (но не плоча, т.к. плочата често използва глава за всяка от двете си работни повърхности) понятието цилиндър няма смисъл. Поцилиндровите операции от тип търсене, четене или запис на информация често водят до съществена икономия във времето на достъп, доколкото в рамките на цилиндъра пистите се избират (сменят) чрез много бърза, електронна комутация на работната глава, а не се налага бавното препозициониране на друг номер писта (с друг радиус).

Характеристики[редактиране | edit source]

Капацитет[редактиране | edit source]

Капацитетът на твърдия диск е количеството данни, които могат да се запишат на него. Модерните твърди дискове достигат капацитет 4 000 GB (и повече) за размер 3,5".

Размери[редактиране | edit source]

Преди появата на персоналните компютри твърдите дискове се произвеждат в множество различни размери, като обикновено се поставят в самостоятелни или в стандартни 19-инчови шкафове. Тъй като първите персонални компютри имат вградени флопидискови устройства, твърдите дискове за този пазар започват да се конструират със същите размери - първоначално стандартните за флопидисковите устройства ширини 8", 5,25" и 3,5". По-късно се появяват и твърди дискове с по-малки размери. Към 2009 година най-малките размери (1,3", 1" и 0,85") са спрени от производство, поради поевтиняването на флаш-паметта.

Стандартните размери твърди дискове са:

Означение Ширина, mm Дебелина, mm Дължина, mm
8" 241,3 117,5 362
5,25" 146,1 41,4 203
3,5" 101,6 25,4 146
2,5" 69,85 7-15 100
1,8" 54 8 71
1" 42,8 5 36,4
0,85" 24 5 32

Други[редактиране | edit source]

Интерфейс — съвкупността от връзки, сигнали, технически средства за поддръжка на връзките и правила на обмен. Модерните твърди дискове ползват интерфейси ATA (AT Attachment, или IDE — Integrated Drive Electronic, или Parallel ATA), (EIDE), Serial ATA, SCSI (Small Computer System Interface), SAS, FireWire, USB, SDIO и Fibre Channel.

Време за произволен (случаен) достъп (на английски: random access time) — от 3 до 15 милисекунди.

Скорост на въртене на шпиндела (на английски: spindle speed) — брой обороти на шпиндела за минута. От нея зависят времето за достъп и скоростта на предаване на данните. Към 2007 г. се произвеждат твърди дискове със скорости на въртене: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуци), 7200 и 10 000 (персонални компютри), 10 000 и 15 000 об/мин. (сървъри и работни станции).

Надеждност (на английски: reliability) — средно време за амортизация (до първия отказ) (Mean Time Between Failures, MTBF).

Количество входно-изходни операции за секунда — съвременните дискове позволяват около 50 оп./сек при произволен достъп и около 100 оп./сек при последователен достъп.

Консумация на енергия — важен фактор при мобилните устройства.

Ниво на шум — шумът при работа на диска, измерен в децибели. За да се счита за тих, дискът трябва да има ниво на шума около 26 dB и по-малко.

Устойчивост на удари (на английски: G-shock rating) — допустимото натоварване се измерва в единици g.

Скорост на предаване на данни (на английски: Transfer Rate):

  • Вътрешна зона на диска: от 44,2 до 74,5 MB/s
  • Външна зона на диска: от 74,0 до 111,4 MB/s

История[редактиране | edit source]

На 4 септември 1956 г. Ай Би Ем представя първите устройства с твърд диск, които са основна част от тяхната компютърна система IBM 305 RAMAC.[1] Дълго време твърдите дискове са големи и чувствителни устройства с голяма консумация на електроенергия, пригодени за защитената среда в специално предвидени за целта помещения. До началото на 80-те години на 20 век дисковете обикновено са с диаметър 8 или 14 инча, а целите устройства имат размерите на домашна перална машина и често изискват захранване с трифазен ток. По тези причини те не намират приложение при микрокомпютрите до 1980 г., когато Сийгейт Текнолъджи предлага на пазара ST-506, първият 5,25 инчов твърд диск, който има капацитет 5 MB.

През следващите десетилетия капацитетът на твърдите дискове нараства експоненциално. Докато при първите персонални компютри устройство с капацитет 20 MB се смята за голям, в средата на 90-те години обичайният капацитет вече е около 1 GB, а в началото на 2009 г. масовите устройства са с капацитет 320-500 GB.

През 90-те години нуждата от мащабно и надеждно съхранение на данни довежда до създаването на системи като RAID, NAS и SAN, които позволяват надежден достъп до големи обеми от данни. В началото на 21 век твърди дискове започват да се използват освен в компютри с общо предназначение и в специализирани устройства, като видеокамери, мобилни телефони, игрални конзоли и други.

Бележки[редактиране | edit source]

  1. IBM Archives. IBM 350 disk storage unit. // IBM. Посетен на 25 февруари 2010.

Вижте също[редактиране | edit source]

  • SSD - твърдотелен твърд диск

Външни препратки[редактиране | edit source]