Urządzenia techniki komputerowej. 1
______________________________________________________________________
URZ
DZENIA TECHNIKI
KOMPUTEROWEJ
Budowa i zasada działania HDD
2 Urządzenia techniki komputerowej.
______________________________________________________________________
I. Wstęp
Dyski twarde są obecnie prawdopodobnie najczęściej u\
ywanym typem pamięci
masowych. Charakteryzują się du\
ymi pojemnościami (do kilkunastu GB) i szybkim
transferem informacji. Własności te w znacznej mierze zawdzięczają swojej konstrukcji
mechanicznej.
II. Budowa mechaniczna dysku twardego
Wnętrze dysku twardego przedstawia rysunek 1.
Rysunek 1. Dysk twardy
Podstawowymi elementami dysku są: pozycjoner, ramiona, na których umieszczone
są głowice zapisująco-odczytujące, układy elektroniczne sterujące i interfejsu, silnik napędu
talerzy i wreszcie same talerze pokryte nośnikiem magnetycznym. Jedna z zasadniczych
ró\
nic pomiędzy dyskami twardymi i elastycznymi dotyczy właśnie budowy talerzy. W
dysku twardym są one wykonane ze sztywnego materiału pokrytego warstwą nośnika
magnetycznego (stąd nazwa dysk twardy). Sztywność i precyzja wykonania zapewniają, \
e
dysk mo\
e wirować z du\
ą szybkością (obecnie rzędu 7 tysięcy obrotów na minutę), a
głowica odczytująco-zapisująca mo\
e być umieszczona bardzo blisko powierzchni dysku
(jest unoszona nad powierzchnią dysku przez poduszkę powietrzną powstającą w związku z
szybkimi obrotami dysku). Wymienione czynniki oraz bardzo dobra jakość nośnika
zapewniają du\
ą gęstość zapisu (niewielka szczelina pomiędzy głowicą a dyskiem
zapewnia mniejszą szerokość ście\
ek, a zatem większy parametr TPI). Schematycznie
wyjaśnia to rysunek 2. Na rysunku tym wyjaśnione te\
jest dlaczego część mechaniczna
zawierająca talerze i głowice musi być co najmniej pyłoszczelna. Du\
a szybkość wirowania
zapewnia z kolei du\
ą częstotliwość zapisywania oraz odczytu informacji, a co zatem idzie
du\
y transfer informacji.
______________________________________________________________________
Urządzenia techniki komputerowej. 3
______________________________________________________________________
Jedną z istotnych informacji o dysku są parametry zwane jego geometrią, na którą
składa się ilość głowic, cylindrów i sektorów na jednej ście\
ce. Podawane są one na
naklejkach na dysku lub w instrukcjach. Okazuje się, \
e nie mają one \
adnego związku z
rzeczywistym wyglądem mechanizmu dysku. W naszym przypadku 16 głowic (16 HDS)
oznaczałoby obecność 8 talerzy w dysku, co przy jego wysokości byłoby technologicznie
rzeczą bardzo kłopotliwą (być mo\
e wręcz niewykonalną). W rzeczywistości nasz dysk
posiada dwa talerze, a zatem cztery głowice. Parametry podane na dysku są więc
parametrami, przy u\
yciu których zgłaszają się do systemu układy pracą dysku.
Rozwiązywania mechaniczne pozycjonerów są dwojakiego rodzaju. Pierwsze,
stosowane wcześniej, u\
ywały silników krokowych i zapewniały ruch głowicy po prostej
radialnej w stosunku do talerzy. Drugie rozwiązywanie u\
ywa najczęściej silników
liniowych, a głowica przemieszcza się po łuku. Obydwa rozwiązania pokazane są
schematycznie na rysunku.
Rysunek 2. Rozwiązania mechaniczne pozycjonerów dysku
III. Struktura fizyczna i logiczna dysku
twardego
Struktura fizyczna dysku twardego niewiele odbiega od struktury fizycznej dyskietki.
Adres sektora fizycznego
Adres ten został omówiony w rozdziale dotyczącym dyskietek. Przypomnimy tylko,
\
e był on nazwany adresem CHS (ang. cylinder, head, sector - cylinder, głowica, sektor, lub
w innej interpretacji: numer ście\
ki, numer głowicy i numer sektora).
4 Urządzenia techniki komputerowej.
______________________________________________________________________
Adres sektora logicznego
Adres ten mo\
na inaczej nazwać numerem sektora logicznego lub po prostu
numerem sektora. Sposób numerowania sektorów logicznych (w porównaniu z adresem
CHS) przedstawia rysunek 3. Na rysunku tym zało\
ono pewną (fikcyjną) geometrię dysku:
4 głowice, 4 cylindry i 8 sektorów na ście\
kę.
Rysunek 3. Sposób uzyskiwania numeru sektora logicznego
Strona zerowa jest nazywana stroną ukrytą (ang. hidden). Jest ona poświęcona
celom systemowym. Sektory tej strony nie wchodzą do numeracji sektorów logicznych na
dysku. strona ukryta nie ma swojego odpowiednika na dyskietce.
Reguła numerowania sektorów logicznych jest następująca: numeracją
rozpoczynamy od liczby 0. Sektorem logicznym 0 jest pierwszy sektor fizyczny na stronie 1
i ście\
ce 0 dysku (CHS = 011). kolejne numery otrzymują kolejne sektory fizyczne le\
ące
na tej ście\
ce. I tak CHS - 012 to sektor 1, 013 - 2 itd. Po wyczerpaniu wszystkich sektorów
ście\
ki zmieniamy stronę nie zmieniając cylindra. Sektorem 8 w naszym przykładzie jest
więc sektor fizyczny o adresie CHS = 021.
______________________________________________________________________
Urządzenia techniki komputerowej. 5
______________________________________________________________________
Rysunek 4. Sposób uzyskiwania numeru sektora logicznego
Dopiero po wyczerpaniu wszystkich sektorów fizycznych bie\
ącego cylindra,
zmieniamy cylinder, przechodząc na cylinder o numerze wy\
szym o 1 i numerację
kontynuujemy od pierwszego sektora fizycznego pierwszej strony tego cylindra.
Postępowanie kontynuujemy a\
do wyczerpania wszystkich sektorów fizycznych.
Podkreślam jeszcze raz, \
e sektory 0 w ogóle nie wchodzą do tej numeracji. Opisane
postępowanie jeszcze raz zostało zilustrowane na rysunku 4, na którym dysk jest tak
przedstawiony, jakby ka\
dy talerz został rozcięty na dwie warstwy, górną i dolną.
6 Urządzenia techniki komputerowej.
______________________________________________________________________
SPIS TREŚCI
I. Wstęp .............................................................................................................................. 2
II. Budowa mechaniczna dysku twardego........................................................................... 2
III. Struktura fizyczna i logiczna dysku twardego............................................................ 3
Adres sektora fizycznego.................................................................................................... 3
Adres sektora logicznego.................................................................................................... 4
______________________________________________________________________