VSEOHW.NET - Vöe, co chcete vždžt o hardware

 
Home > »lŠnky > Rozbor HDD
NepÝihlŠöenż nŠvötžvnŪk

Rozbor HDD

Fyzick√° struktura disku

V√¨tŇ°ina PC m√° dv√¨ diskov√© pam√¨ti: pevn√Ĺ disk a disketovou mechaniku. Jejich hlavn√≠m √ļkolem je uchov√°v√°n√≠ dat, s nimiŇĺ procesor moment√°ln√¨ nepracuje, ale kter√° si v p√ł√≠pad√¨ pot√łeby m√ĻŇĺe na√®√≠st. D√ĻleŇĺit√© je, Ňĺe data na HardDisku z√Ļstanou i po odpojen√≠ z elektrick√©ho proudu.

Schéma pevného disku

Obì pamìti pracují na magnetickém principu a mají nìkolik èástí:

M√©dium, na n√¨mŇĺ jsou uloŇĺena data

Datov√© m√©dium pevn√©ho disku je sloŇĺeno z tuh√Ĺch kotou√®√Ļ (pouŇĺ√≠v√° se i n√°zev plotna) um√≠st√¨n√Ĺch v n√¨kolika patrech nad sebou. Data se zapisuj√≠ do magnetick√© vrstvy nanesen√© na kaŇĺd√Ĺ jednotliv√Ĺ kotou√®.

Magnetické hlavy

S magnetick√©m povrchem disk√Ļ pracuj√≠ magnetick√© √®tec√≠/z√°pisov√© hlavy. Ve skute√®nosti se hlavy p√łi √®ten√≠ dat plotny v√Ļbec nedotknou, ale vzn√°Ň°ej√≠ se n√¨kolik mikrometr√Ļ vysoko nad plotnami, a proto i drobn√© zrnko prachu by mohlo zp√Ļsobit r√Ĺhu v disku a t√≠m p√°dem znehodnocen√≠ dat. Vzn√°Ň°en√≠ hlav zajiŇ°¬Ěuje aerodynamick√Ĺ vztlak vznikaj√≠c√≠ nad rozto√®en√Ĺm diskem.

Mechaniku pohybující hlavami

Mechaniku pohybuj√≠c√≠ hlavami zajiŇ°¬Ěuje, aby se hlava dostala na p√ł√≠sluŇ°n√© m√≠sto na disku, kde jsou uloŇĺena data. Hlava pak jenom po√®k√° na poŇĺadovan√© oto√®en√≠ a na√®te data. Z kraje sm√¨rem doprost√łed disku dok√°Ňĺe mechanika pohnout aŇĺ 50x za sekundu.

Motorek toèící diskem

ZajiŇ°¬Ěuje ot√°√®en√≠ plotny rychlost√≠ aŇĺ 10 000x za minutu, pr√Ļm√¨rn√Ĺ disk 7200x za minutu a starŇ°√≠ disky 5400x za minutu.

√ėadi√®

√ėadi√® najdeme p√łiŇ°roubovan√Ĺ na spodn√≠ stran√¨ disku. Vys√≠l√° informace mechanice pohybuj√≠c√≠ hlavami, kde jsou dan√© data. Podle toho se mechanika pohybuje.

Deska rozhraní

Deska rozhran√≠ zajiŇ°¬Ěuje p√łipojen√≠ disku k z√°kladn√≠ desce (ta nen√≠ um√≠st√¨na v pouzd√łe disku, ale zpravidla ji najdeme integrovanou na z√°kladn√≠ desce.

Fyzick√° organizace dat

Povrch disku je pom√¨rn√¨ rozs√°hl√Ĺ prostor. Pokud tedy opera√®n√≠ syst√©m poŇĺaduje od disku data, mus√≠ je na povrchu vyhledat √ładi√®. Ten pot√łebuje zn√°t p√łesnou geometrickou polohu zapsan√Ĺch dat. Proto si povrch disku rozd√¨l√≠ na stopy (soust√łedn√© kruŇĺnice), do kter√Ĺch si √ļdaje zapisuje. KaŇĺd√° stopa je nav√≠c p√ł√≠√®n√¨ rozd√¨lena na sektory.

Hlavy a cylindry

√ökol magnetick√Ĺch hlav je z√łejm√Ĺ - zapisuj√≠ a √®tou data. Nad kaŇĺd√Ĺm povrchem "l√©t√°" jedna hlava. M√°-li pevn√Ĺ disk 5 kotou√®√Ļ, m√ĻŇĺe m√≠t aŇĺ 10 hlav (kaŇĺd√Ĺ kotou√® m√° dva povrchy), ale m√ĻŇĺe jich m√≠t i m√©n√¨, protoŇĺe krajn√≠ kotou√®e nemus√≠ m√≠t nutn√¨ povrchy z obou stran.

VŇ°echny hlavy jsou um√≠st√¨ny na spole√®n√©m rameni. Pokud √ładi√® posune hlavu √®√≠slo 3 pat√ł√≠c√≠ (t√łet√≠mu povrchu) nad stopou 134, posunou se i hlavy nad ostatn√≠mi kotou√®i nad stopu 134 "sv√©ho" povrchu. Stejn√Ĺm stop√°m na r√Ļzn√Ĺch povrŇ°√≠ch se √ł√≠k√° cylindr, ob√®as i v√°lec.

Pr√°ce mechaniky hlav je zaloŇĺena na dvou principech:

StarŇ°√≠m, m√©n√¨ spolehliv√Ĺm vystavovac√≠m mechanismem je krokov√Ĺ motorek. Jedno pooto√®en√≠ motorku znamen√° jeden p√ł√≠√®n√Ĺ krok hlavy (posun o jednu stopu). Pokud chce √ładi√® posunout hlavami o 5 stop, pooto√®√≠ se motorek o √ļhel odpov√≠daj√≠c√≠ p√¨ti krok√Ļm. P√łi po√®tu n√¨kolika set stop mus√≠ b√Ĺt mechanismus velice p√łesn√Ĺ, aby vŇĺdy najely nad spr√°vnou stopu. Cel√Ĺ mechanismus m√ĻŇĺe po n√¨kolika letech provozu trochu zm√¨nit svoje parametry a disk p√łestane b√Ĺt spolehliv√Ĺ. Dnes se ale tato mechanika nepouŇĺ√≠v√°.

Druh√Ĺ, spolehliv√¨jŇ°√≠ princip, kter√Ĺ se vyskytuje t√©m√¨√ł u vŇ°ech dnes nab√≠zen√Ĺch pevn√Ĺch disk√Ļ, se naz√Ĺv√° vystavovac√≠ c√≠vka (VOICE COIL). Pr√Ļchod proudu c√≠vkou zp√Ļsob√≠ vych√Ĺlen√≠ c√≠vky √ļm√¨rn√© velikosti proch√°zej√≠c√≠ho proudu. Je zde vyuŇĺito zp√¨tn√© vazby - hlavi√®ka √®te svou polohu z disku a na z√°klad√¨ t√©to informace √ł√≠d√≠c√≠ elektronika p√łid√° nebo ubere proud pot√łebn√Ĺ k vych√Ĺlen√≠. VOICE COIL m√° jeŇ°t√¨ jednu v√Ĺhodu - Je totiŇĺ samoparkovac√≠. Po n√°hl√©m v√Ĺpadku nap√°jen√≠ se totiŇĺ hlavy samovoln√¨ (d√≠ky pruŇĺince) do parkovac√≠ z√≥ny. Krokov√Ĺ motorek k tomuto √ļ√®elu pot√łebuje zvl√°Ň°tn√≠ elektronick√© obvody. Zdokonalov√°n√≠m proch√°z√≠ tak√© hlava, kter√° se rozd√¨lila na √®tec√≠ a z√°znamovou. Zat√≠mco z√°znamov√° hlava pracuje st√°le na induktivn√≠m principu, byla pro √®tec√≠ hlavu vyvinuta nov√° technologie MR - Magneto Resistive (firma IBM). MR hlava √®te data jako sled zm√¨n odpor√Ļ vyvol√°van√Ĺch rozd√≠lnou orientac√≠ magnetick√©ho pole. Nov√Ĺ zp√Ļsob √®ten√≠ dat je o pozn√°n√≠ rychlejŇ°√≠, neŇĺ p√Ļvodn√≠ induktivn√≠ metoda. Jeho dalŇ°√≠ v√Ĺhodou, je nepatrn√° velikost √®tec√≠ hlavi√®ky, kter√° dovoluje velkou p√łesnost vystaven√≠m. T√≠m se zabr√°n√≠ tomu, aby data uloŇĺen√° v sousedn√≠ stop√¨ ruŇ°iv√¨ ovliv√≤ovala dan√Ĺ sign√°l.

Teplotní kalibrace (therminal calibration)

U velkokapacitn√≠ch disk√Ļ s velkou hustotou stop je nutn√© um√≠stit hlavy nad stopy s velkou p√łesnost√≠. B√¨hem pr√°ce se vŇ°ak disk oh√łeje a vystavov√°n√≠ hlavi√®ek by vlivem teplotn√≠ch v√Ĺkyv√Ļ nebylo p√łesn√©. Proto disk pravideln√¨ kontroluje polohu hlavi√®ky nad stopou a prov√°d√≠ p√ł√≠padn√© korekce jej√≠ polohy.

P√ł√≠stupov√° doba (access time)

Vyjad√łuje rychlost, s n√≠Ňĺ disk vyhled√°v√° data. Je sou√®tem dvou √®as√Ļ: doby vystaven√≠ a doby √®ek√°n√≠. Jej√≠ hodnota se pohybuje okolo 10ms.

Doba vystavení (seek time)

Je √®asem nutn√Ĺm k pohybu hlav nad ur√®itou stopou. Hlavy v√¨tŇ°inou "p√łel√©t√°vaj√≠" pouze n√¨kolik stop (m√°lokdy cel√Ĺ disk), a tak je doba vystaven√≠ definov√°na jako jedna t√łetina √®asu pot√łebn√©ho pro pohyb p√łes cel√Ĺ disk.

N√¨kter√© firmy ozna√®uj√≠ dobu vystaven√≠ tak√© jako Track-to-Track Seek. U modern√≠ch disk√Ļ se pohybuje mezi 2 - 4 ms. V√Ĺrobci pevn√Ĺch disk√Ļ se p√łirozen√¨ snaŇĺ√≠ dobu vystaven√≠ minimalizovat. Proto z√°pis prob√≠haj√≠ po cylindrech, nikoli po stop√°ch. JestliŇĺe se nap√ł√≠klad daty zapln√≠ 759. stopa prvn√≠ho povrchu, bude z√°pis pokra√®ovat v 759. stop√¨ povrchu dva - doba vystaven√≠ pak bude nulov√°.

Doba èekání (rotary latency period)

I p√łesto, Ňĺe hlava se dostane nad spr√°vnou stopu, nem√ĻŇĺe jeŇ°t√¨ za√®√≠t se √®ten√≠m. Mus√≠ totiŇĺ po√®kat, aŇĺ se pod ni doto√®√≠ ten sektor, v n√¨mŇĺ m√° za√®√≠t √®√≠st data. Doba √®ek√°n√≠ z√°leŇĺ√≠ na n√°hod√¨, ale jako technick√° hodnota se uvaŇĺuje jedna polovina ot√°√®ky disku.

Rovn√¨Ňĺ dobu √®ek√°n√≠ cht√¨j√≠ v√Ĺrobci sniŇĺovat. Cesta je k tomu jednoduch√° - zv√ĹŇ°it ot√°√®ky disku. Dlouho pouŇĺ√≠van√© ot√°√®ky 3600 ot/min jsou minulost√≠. Ot√°√®ky maj√≠ p√ł√≠mou spojitost s produkc√≠ neŇĺ√°douc√≠ho tepla. √ą√≠m v√≠ce ot√°√®ek, t√≠m v√≠ce tepla produkuje. Od 10 000 ot/min je nutn√© disk chladit pomoc√≠ p√ł√≠davn√©ho chladi√®e.

ot√°√®kydoba jedn√© ot√°√®kytypick√© pouŇĺit√≠
3600 ot/min16,66 msCompact Flash disky
3800 ot/min15,79 msstarŇ°√≠ pevn√© disky 2,5"
4000 ot/min15,00 msstarŇ°√≠ pevn√© disky 2,5"
4200 ot/min14,26 mspevné disky 2,5"
4500 ot/min13,33 msstarŇ°√≠ pevn√© disky 2,5"
4900 ot/min12,25 mspevné disky 2,5"
5400 ot/min11,11 mslevné pevné disky 3,5"
7200 ot/min8,33 msrychlé pevné disky 3,5"
10000 ot/min6,00 msvelmi rychlé pevné disky 3,5"
15000 ot/min4,00 msnejrychlejŇ°√≠ pevn√© disky 3,5"

Prokládání (interleave)

Byla dalŇ°√≠ metodou sniŇĺov√°n√≠ doby √®ek√°n√≠. P√łi √®etn√≠ se p√łe√®tou data z jednoho sektoru, mus√≠ se odeslat p√łes √ładi√® a BIOS opera√®n√≠mu syst√©mu, kter√Ĺ je d√°le p√łed√° aplika√®n√≠mu programu. Ten informace zpracuje a poŇĺ√°d√° opera√®n√≠ syst√©m o nov√© √ļdaje. Opera√®n√≠ syst√©m se obr√°t√≠ na BIOS a √ładi√®, kter√Ĺ zorganizuje na√®ten√≠ dalŇ°√≠ho sektoru.

Mezit√≠m se vŇ°ak disk pod hlavou pooto√®√≠ a ta jiŇĺ nestihne za√®√°tek n√°sleduj√≠c√≠ho sektoru. Mus√≠ tedy po√®kat (t√©m√¨√ł celou ot√°√®ku), aŇĺ se pod ni sektor zase dostane. Takov√© √®ek√°n√≠ m√ĻŇĺe disk zna√®n√¨ zpomalit. Proto bylo zavedeno , kter√© ukl√°d√° data p√łes sektory. Tabulka ukazuje prokl√°d√°n√≠ 1:2, p√łi z√°pisu se data uloŇĺ√≠ do logick√Ĺch sektor√Ļ - n√°sleduj√≠c√≠ √ļdaje budou zaps√°ny s vynech√°n√≠m jednoho sektoru. B√¨hem zp√¨tn√©ho √®etn√≠ dat bude dostatek √®asu na zpracov√°n√≠ p√łe√®ten√Ĺch √ļdaj√Ļ. Hodnota prokl√°d√°n√≠ se postupn√¨ sniŇĺovala od p√Ļvodn√≠ch 1:6 aŇĺ a dneŇ°n√≠ 1:1 (tj. fyzick√Ĺ a logick√Ĺ sektor jsou stejn√©).

Fyzick√Ĺ sektor012345678910111213141516
Logick√Ĺ sektor091102113124135146157168
Sponzor èlánku:
Mall - Nakupujte HW a SW v√Ĺhodn√¨ na

© Jan N√¨mec
Datum: 25.03.2006 | OznŠmkujte ŤlŠnek jako ve ökole:
| PrýmžrnŠ znŠmka: 1 | Zobrazeno: 31639x

 

KomentŠÝe k ŤlŠnku

Pro moěnost pÝidŠnŪ komentŠÝe k ŤlŠnku se prosŪm pÝihlaste.

SouvisejŪcŪ ŤlŠnky


Homepage | »lŠnky | Download | SlovnŪk | Podpora | O nŠs | NahlŠsit chybu | ValidnŪ: XHTML & CSS | ōecko - dovolenŠ | Malż princ