Что такое "винчестер" или жесткий диск компьютера
Жесткий диск (HDD - Hard Disk Drive) компьютера - основное место хранения информации (операционная система, прикладные программы, данные). Нужная информация в нужное время считывается с жесткого диска процессором и обрабатывается, результат обработки может быть записан на жесткий диск.
Первый жесткий диск был разработан еще до появления персонального компьютера - в далеком 1957 году фирмой IBM. Имел он объем в 5 Мб и стоил сумасшедших денег. Для персонального компьютера IBM PC XT был разработан диск емкостью 10 Мб. Жесткий диск имел 30 дорожек по 30 секторов в каждой дорожке. По аналогии с маркировкой многозарядного карабина фирмы Winchester - "30/30", жесткие диски стали именовать "винчестерами", или сокращенно "винтами".
Что же представляет из себя конструкция жесткого диска? Основа винчестера - блок металлических дисков, покрытых специальным веществом, которое способно хорошо хранить воздействие магнитного поля (например, оксидом железа). Современные винчестеры содержат от одного до трех таких дисков. Диски имеют отличную балансировку и очень ровную поверхность, т.к. скорости вращения довольно велики (стандартные скорости - 7200 или 10000 об/мин), а точность позиционирования головок должна быть высокой.
Для записи на диск используются специальные магнитные головки (обычно по две на каждый диск - с обеих сторон диска), способные формировать магнитное поле под воздействием токовых импульсов. Такая магнитная головка намагничивает участок диска магнитным моментом определенной направленности (логический "ноль" или логическая "единица", в зависимости от направленности магнитного момента). Процесс намагничивания происходит путем подачи токового импульса в определенный момент времени, когда магнитная головка позиционирована в нужном месте.
Для чтения с диска используются специальные магниторезистивные головки, которые реагируют на изменение магнитного поля путем изменения силы тока, возбуждаемого в головке. Такой аналоговый сигнал считывается, преобразуется в цифровую форму и подается в компьютерную систему.
Информация на дисках размещается в виде концентрических окружностей - дорожек. Магнитные головки в процессе работы перемещаются с одной дорожки на другую. В современных винчестерах для перемещения магнитных головок используется соленоидный привод. На рисунке ниже представлена схема перемещения головок - они перемещаются вокруг своей оси. На обратной стороне головок закреплена катушка, которая притягивается в ту или иную сторону электромагнитом. Поскольку, диски винчестера вращаются, то, перемещаясь в ту или иную сторону, головка имеет доступ к любой точке диска. После отключения питания, считывающие головки уводятся с поверхности диска и паркуются. Падение головок на поверхность диска не допускается!
Информация на диске хранится в виде концентрических окружностей. Блок головок является одним целым, и все головки перемещаются одновременно. Каждая головка обслуживает одну сторону одного диска. В любой момент времени все головки находятся над одной и той же дорожкой, но над разными дисками. В вертикальной плоскости такая совокупность дорожек образует цилиндр.
Дорожка делится на сектора. Каждый сектор хранит 512 байт информации. Сектор - минимальный элемент дискового пространства.
Объем максимально возможной хранимой информации винчестера - это произведение трех составляющих: количества цилиндров, количества головок, количества секторов.
С технологической точки зрения проще изготавливать винчестеры с меньшим количеством дисков, но с большей плотностью дорожек на одном диске.
Следует сказать еще о таком нюансе, как физическое размещение цилиндров, головок и секторов, и логическое размещение.
Физического размещения мы коснулись чуть выше. Но, логически (а именно так их "видит" компьютер) программа Setup заносит эти параметры по-другому (обычно указывается на крышке винчестера), и в дальнейшем компьютер оперирует именно с логической разбивкой винчестера. Чтобы согласовать физическое и логическое размещение параметров диска, была создана специальная процедура - трансляция параметров диска. Блок трансляции находится на самом винчестере, и преобразует логические координаты в физические, обеспечивая доступ головок к нужной области физического диска.
При изготовлении дисков не избежать определенного процента браковочных секторов или даже дорожек (лишь бы сам диск обеспечивал нужный объем). При низкоуровневом форматировании, когда дисковое пространство разбивается на логические цилиндры, головки, сектора, такие браковочные участки помечаются и в дальнейшей эксплуатации данного винчестера не учитываются.
