¿Qué podría haber en el disco duro? Cómo funciona un disco duro portátil usando el ejemplo de WD Elements Ultra. ¿Cómo y de qué forma se almacenan los datos en el disco duro de una computadora?

HDD, disco duro, disco duro: todos estos son nombres de un dispositivo de almacenamiento de datos muy conocido. En este material le informaremos sobre la base técnica de dichas unidades, cómo se puede almacenar información en ellas y otros matices técnicos y principios de funcionamiento.

Basándose en el nombre completo de este dispositivo de almacenamiento, unidad de disco magnético duro (HDD), se puede comprender fácilmente lo que subyace a su funcionamiento. Por su bajo coste y durabilidad, estos medios de almacenamiento se instalan en diversos ordenadores: PC, portátiles, servidores, tablets, etc. Una característica distintiva del disco duro es la capacidad de almacenar grandes cantidades de datos con dimensiones muy pequeñas. A continuación hablaremos de su estructura interna, principios de funcionamiento y otras características. ¡Empecemos!

Hermoblock y placa electrónica.

Las pistas verdes de fibra de vidrio y cobre, junto con los conectores para conectar la fuente de alimentación y el zócalo SATA se llaman tabla de control(Placa de circuito impreso, PCB). Este circuito integrado sirve para sincronizar el funcionamiento del disco con la PC y la gestión de todos los procesos dentro del HDD. El cuerpo es de aluminio negro y lo que hay en su interior se llama bloque sellado(Conjunto de cabezal y disco, HDA).

En el centro del circuito integrado hay un chip grande: este microcontrolador(Unidad microcontroladora, MCU). En los discos duros actuales, el microprocesador contiene dos componentes: unidad central de computación(Unidad Central de Procesamiento, CPU), que maneja todos los cálculos, y canal de lectura-escritura- un dispositivo especial que convierte una señal analógica del cabezal en una discreta cuando está ocupado leyendo y viceversa - de digital a analógica durante la escritura. El microprocesador tiene Puertos de E/S, con la ayuda del cual controla el resto de elementos ubicados en la placa e intercambia información a través de una conexión SATA.

El otro chip ubicado en el circuito es un chip de memoria DDR SDRAM. Su cantidad determina el tamaño de la caché del disco duro. Este chip se divide en una memoria de firmware, parcialmente contenida en una unidad flash, y una memoria intermedia, necesaria para que el procesador cargue los módulos de firmware.

El tercer chip se llama controlador de motor y cabezal(Controlador de motor de bobina móvil, controlador VCM). Controla fuentes de alimentación adicionales que se encuentran en la placa. Proporcionan energía al microprocesador y conmutador-preamplificador(preamplificador) contenido en una unidad sellada. Este controlador requiere más energía que otros componentes del tablero, ya que es responsable de la rotación del husillo y el movimiento del cabezal. ¡El núcleo del preamplificador-conmutador es capaz de funcionar a temperaturas de hasta 100°C! Cuando se suministra energía al HDD, el microcontrolador descarga el contenido del chip flash en la memoria y comienza a ejecutar las instrucciones almacenadas en él. Si el código no se carga correctamente, el disco duro ni siquiera podrá girar. Además, la memoria flash puede integrarse en el microcontrolador en lugar de estar contenida en la placa.

Ubicado en el diagrama. sensor de vibración(sensor de impacto) detecta el nivel de temblor. Si considera que su intensidad es peligrosa, se enviará una señal al motor y al controlador del cabezal, después de lo cual estacionará inmediatamente los cabezales o detendrá por completo la rotación del disco duro. En teoría, este mecanismo está diseñado para proteger el disco duro de diversos daños mecánicos, pero en la práctica no funciona muy bien. Por lo tanto, no se debe dejar caer el disco duro, ya que esto puede provocar un funcionamiento inadecuado del sensor de vibración, lo que puede provocar que el dispositivo quede completamente inoperable. Algunos discos duros tienen sensores que son ultrasensibles a las vibraciones y responden a la más mínima manifestación de vibración. Los datos que recibe VCM ayudan a corregir el movimiento de los cabezales, por lo que los discos están equipados con al menos dos de estos sensores.

Otro dispositivo diseñado para proteger el disco duro es limitador de voltaje transitorio(Supresión de Voltaje Transitorio, TVS), diseñado para prevenir posibles fallas en caso de sobretensiones. Puede haber varios limitadores de este tipo en un circuito.

superficie HDA

Debajo del tablero integrado se encuentran los contactos de motores y cabezales. Aquí se puede ver un agujero técnico casi invisible (agujero de respiración), que iguala la presión dentro y fuera de la zona sellada del bloque, destruyendo el mito de que hay un vacío dentro del disco duro. Su zona interna está cubierta con un filtro especial que no permite que el polvo y la humedad pasen directamente al disco duro.

El interior del bloque hermético.

Debajo de la tapa de la unidad sellada, que es una capa ordinaria de metal y una junta de goma que la protege de la humedad y el polvo, se encuentran discos magnéticos.

También pueden ser llamados panqueques o platos(platos). Los discos suelen estar hechos de vidrio o aluminio previamente pulido. Luego se cubren con varias capas de diversas sustancias, incluido un ferroimán; gracias a él es posible grabar y almacenar información en un disco duro. Entre las placas y encima de la placa superior se encuentran separadores(compuertas o separadores). Igualan los flujos de aire y reducen el ruido acústico. Generalmente hecho de plástico o aluminio.

Las placas separadoras, que estaban hechas de aluminio, hacen un mejor trabajo al reducir la temperatura del aire dentro de la zona sellada.

Bloque de cabeza magnético

En los extremos de los soportes ubicados en unidad de cabeza magnética(Ensamblaje de pila de cabezales, HSA), se ubican los cabezales de lectura/escritura. Cuando el eje está detenido, deben estar en el área de preparación; este es el lugar donde se encuentran los cabezales de un disco duro en funcionamiento cuando el eje no está funcionando. En algunos discos duros, el estacionamiento se produce en áreas de preparación de plástico que se encuentran fuera de los platos.

Para el funcionamiento normal de un disco duro, se requiere aire lo más limpio posible y que contenga un mínimo de partículas extrañas. Con el tiempo, se forman micropartículas de lubricante y metal en el tanque de almacenamiento. Para generarlos, los discos duros están equipados. filtros de circulación(filtro de recirculación), que recoge y retiene constantemente partículas muy pequeñas de sustancias. Se instalan en el camino de los flujos de aire que se forman debido a la rotación de las placas.

En los discos duros se instalan imanes de neodimio, capaces de atraer y retener un peso que puede ser 1300 veces mayor que el propio. El objetivo de estos imanes en los HDD es limitar el movimiento de los cabezales sujetándolos por encima de placas de plástico o aluminio.

Otra parte del bloque del cabezal magnético es bobina(bobina de voz). Junto con los imanes se forma. unidad BMG, que junto con BMG conforma posicionador(actuador): un dispositivo que mueve cabezas. El mecanismo de protección de este dispositivo se llama anticipo(pestillo del actuador). Libera el BMG tan pronto como el husillo alcanza un número suficiente de revoluciones. La presión del flujo de aire está involucrada en el proceso de liberación. La abrazadera impide cualquier movimiento de los cabezales en estado de preparación.

Habrá un rumbo de precisión debajo del BMG. Mantiene la suavidad y precisión de este bloque. También existe una pieza fabricada en aleación de aluminio llamada balancín(brazo). En su extremo, sobre una suspensión de muelles, se encuentran las cabezas. Viene del rockero cable flexible(Circuito Impreso Flexible, FPC) que conduce a una almohadilla que se conecta a la placa electrónica.

Así es como se ve la bobina cuando se conecta al cable:

Puedes ver el rumbo aquí:

Aquí están los contactos de BMG:

Almohadilla(Junta) ayuda a asegurar la estanqueidad del embrague. Gracias a esto, el aire ingresa al bloque con discos y cabezales solo a través de una abertura que iguala la presión. Los contactos de este disco están recubiertos con el más fino baño de oro, lo que mejora la conductividad.

Conjunto de soporte típico:

En los extremos de los colgadores de resorte hay piezas de tamaño pequeño: controles deslizantes(deslizadores). Ayudan a leer y escribir datos levantando la cabeza por encima de los platos. En los accionamientos modernos, los cabezales funcionan a una distancia de 5 a 10 nm de la superficie de las placas metálicas. Los elementos para leer y escribir información se encuentran en los extremos de los controles deslizantes. Son tan pequeños que sólo pueden verse con un microscopio.

Estas piezas no son completamente planas, ya que tienen ranuras aerodinámicas que sirven para estabilizar la altitud de vuelo del control deslizante. El aire debajo crea almohada(Air Bearing Surface, ABS), que mantiene el vuelo paralelo a la superficie de la placa.

Preamplificador- un chip responsable de controlar los cabezales y amplificar la señal hacia o desde ellos. Está ubicado directamente en el BMG, porque la señal producida por los cabezales no tiene potencia suficiente (aproximadamente 1 GHz). Sin el amplificador en un área sellada, simplemente se disiparía en su camino hacia el circuito integrado.

Desde este dispositivo hay más caminos hacia las cabezas que hacia la zona sellada. Esto se explica por el hecho de que el disco duro sólo puede interactuar con uno de ellos en un momento determinado. El microprocesador envía solicitudes al preamplificador para que seleccione el cabezal que necesita. Del disco a cada uno de ellos hay varias pistas. Son responsables de la conexión a tierra, la lectura y la escritura, el control de unidades en miniatura y trabajan con equipos magnéticos especiales que pueden controlar el control deslizante, lo que permite aumentar la precisión de los cabezales. Uno de ellos debería conducir a un calentador que regule su altitud de vuelo. Este diseño funciona así: el calor se transfiere desde el calentador a la suspensión, que conecta el control deslizante y el balancín. La suspensión se crea a partir de aleaciones que tienen diferentes parámetros de expansión debido al calor entrante. A medida que aumenta la temperatura, se dobla hacia la placa, reduciendo así la distancia desde ésta hasta la cabeza. Cuando la cantidad de calor disminuye, se produce el efecto contrario: la cabeza se aleja del panqueque.

Así es como se ve el separador superior:

Esta foto muestra el área sellada sin el conjunto del cabezal y el separador superior. También puedes notar el imán inferior y anillo de apriete(abrazadera de platos):

Este anillo mantiene unidos los bloques de panqueques, evitando cualquier movimiento de ellos entre sí:

Las placas mismas están ensartadas eje(buje del husillo):

Y esto es lo que hay debajo de la placa superior:

Como puedes entender, el espacio para las cabezas se crea utilizando especiales. anillos espaciadores(anillos espaciadores). Se trata de piezas de alta precisión que están fabricadas a partir de aleaciones o polímeros no magnéticos:

En la parte inferior del HDA hay un espacio de ecualización de presión ubicado directamente debajo del filtro de aire. El aire que se encuentra fuera de la unidad sellada ciertamente contiene partículas de polvo. Para solucionar este problema se instala un filtro multicapa, que es mucho más grueso que el mismo filtro circular. A veces se pueden encontrar restos de gel de silicato, que debería absorber toda la humedad:

Conclusión

Este artículo proporcionó una descripción detallada de los componentes internos del HDD. Esperamos que este material te haya resultado interesante y te haya ayudado a aprender muchas cosas nuevas en el campo de los equipos informáticos.

El propósito de este artículo es describir la estructura de un disco duro moderno, hablar sobre sus componentes principales, mostrar cómo se ven y cómo se llaman. Además, mostraremos la relación entre la terminología rusa e inglesa que describe los componentes de los discos duros.

Para mayor claridad, veamos una unidad SATA de 3,5 pulgadas. Este será un terabyte Seagate ST31000333AS completamente nuevo. Examinemos nuestro conejillo de indias.

La PCB verde con trazas de cobre, conectores de alimentación y SATA se llama placa electrónica o placa de control (Printed Circuit Board, PCB). Se utiliza para controlar el funcionamiento del disco duro. La caja de aluminio negro y su contenido se denominan HDA (Head and Disk Assembly, HDA); El estuche en sí sin contenido también se llama bloque hermético (base).

Ahora retiremos la placa de circuito impreso y examinemos los componentes colocados en ella.

Lo primero que llama la atención es el chip grande ubicado en el medio: el microcontrolador o procesador (Micro Controller Unit, MCU). En los discos duros modernos, el microcontrolador consta de dos partes: la unidad de procesamiento central (CPU), que realiza todos los cálculos, y el canal de lectura/escritura, un dispositivo especial que convierte la señal analógica proveniente de los cabezales en datos digitales durante una lectura. operación y codifica datos digitales en una señal analógica durante la escritura. El procesador tiene puertos de entrada/salida (puertos IO) para controlar otros componentes ubicados en la placa de circuito impreso y transmitir datos a través de la interfaz SATA.

El chip de memoria es una memoria DDR SDRAM normal. La cantidad de memoria determina el tamaño de la caché del disco duro. Esta placa de circuito impreso tiene instalados 32 MB de memoria Samsung DDR, lo que en teoría le da al disco un caché de 32 MB (y esta es exactamente la cantidad que figura en las especificaciones técnicas del disco duro), pero esto no es del todo cierto. El hecho es que la memoria se divide lógicamente en memoria intermedia (caché) y memoria de firmware. El procesador requiere una cierta cantidad de memoria para cargar módulos de firmware. Hasta donde sabemos, sólo Hitachi/IBM indican el tamaño real de la caché en las especificaciones técnicas; En cuanto a otros discos, sólo se puede adivinar el tamaño de la caché.

El siguiente chip es el controlador de control del motor y la unidad principal, o "giro" (controlador del motor de bobina móvil, controlador VCM). Además, este chip controla las fuentes de alimentación secundarias ubicadas en la placa, que alimentan el procesador y el chip del interruptor de preamplificador (preamplificador, preamplificador), ubicado en el HDA. Este es el principal consumidor de energía en la placa de circuito impreso. Controla la rotación del husillo y el movimiento de los cabezales. El núcleo del controlador VCM puede funcionar incluso a temperaturas de 100° C. Parte del firmware del disco se almacena en la memoria flash. Cuando se aplica energía al disco, el microcontrolador carga el contenido del chip flash en la memoria y comienza a ejecutar el código. Sin el código cargado correctamente, el disco ni siquiera querrá girar. Si no hay un chip flash en la placa, significa que está integrado en el microcontrolador.

El sensor de vibración (sensor de impacto) reacciona ante sacudidas peligrosas para el disco y envía una señal al controlador VCM. El VCM estaciona inmediatamente los cabezales y puede detener el giro del disco. En teoría, este mecanismo debería proteger el disco de daños mayores, pero en la práctica no funciona, así que no dejes caer los discos. En algunas unidades, el sensor de vibración es muy sensible y responde a la más mínima vibración. Los datos recibidos del sensor permiten que el controlador VCM corrija el movimiento de los cabezales. En dichos discos se instalan al menos dos sensores de vibración.

La placa tiene otro dispositivo de protección: una supresión de voltaje transitorio (TVS). Protege la placa de sobretensiones. Cuando hay una subida de tensión, el televisor se quema, creando un cortocircuito a tierra. Esta placa tiene dos TVS, de 5 y 12 voltios.

Ahora veamos el HDA.

Debajo del tablero se encuentran los contactos para el motor y los cabezales. Además, en el cuerpo del disco hay un pequeño orificio casi invisible (orificio para respirar). Sirve para igualar la presión. Mucha gente cree que hay un vacío dentro del disco duro. Actualmente, esto no es verdad. Este orificio permite que el disco iguale la presión dentro y fuera del área de contención. En el interior, este orificio está cubierto con un filtro de aire que atrapa el polvo y las partículas de humedad.

Ahora echemos un vistazo al interior de la zona de contención. Retire la cubierta del disco.

La tapa en sí no es nada interesante. Es sólo una pieza de metal con una junta de goma para evitar la entrada de polvo. Finalmente, veamos el llenado de la zona de contención.

La información valiosa se almacena en discos de metal, también llamados platos. En la foto ves el panqueque superior. Las placas están hechas de aluminio pulido o vidrio y están recubiertas con varias capas de diferentes composiciones, incluida una sustancia ferromagnética en la que se almacenan los datos. Entre los panqueques, así como encima de ellos, vemos placas especiales llamadas divisores o separadores. Son necesarios para igualar los flujos de aire y reducir el ruido acústico. Generalmente están hechos de aluminio o plástico. Los separadores de aluminio logran enfriar mejor el aire dentro de la zona de contención.

Vista lateral de panqueques y separadores.

Los cabezales de lectura y escritura (heads) se instalan en los extremos de los soportes de la unidad del cabezal magnético, o HSA (Head Stack Assembly, HSA). La zona de preparación es el área donde deben estar las cabezas de un disco de trabajo si el husillo está parado. En este disco la zona de preparación se sitúa más cerca del husillo, como se puede observar en la fotografía.

En algunas unidades, el estacionamiento se realiza en áreas especiales de preparación de plástico ubicadas fuera de las placas.

El disco duro es un mecanismo de posicionamiento de precisión y requiere aire muy limpio para funcionar correctamente. Durante el uso, se pueden formar partículas microscópicas de metal y grasa dentro del disco duro. Para limpiar inmediatamente el aire dentro del disco, existe un filtro de recirculación. Se trata de un dispositivo de alta tecnología que recoge y atrapa constantemente partículas diminutas. El filtro está ubicado en el camino de los flujos de aire creados por la rotación de las placas.

Ahora quitemos el imán superior y veamos qué se esconde debajo.

Los discos duros utilizan imanes de neodimio muy potentes. Estos imanes son tan poderosos que pueden levantar hasta 1300 veces su propio peso. Por lo tanto, no coloque el dedo entre el imán y el metal u otro imán; el golpe será muy sensible. Esta foto muestra los limitadores BMG. Su tarea es limitar el movimiento de los cabezales, dejándolos en la superficie de las placas. Los limitadores BMG de diferentes modelos tienen un diseño diferente, pero siempre hay dos y se utilizan en todos los discos duros modernos. En nuestro disco, el segundo limitador está ubicado en el imán inferior.

Esto es lo que puedes ver allí.

También vemos aquí una bobina móvil, que forma parte de la unidad principal magnética. La bobina y los imanes forman el motor VCM (Motor de bobina móvil, VCM). El accionamiento y el bloque de cabezales magnéticos forman un posicionador (actuador), un dispositivo que mueve los cabezales. La pieza de plástico negro con una forma compleja se llama pestillo del actuador. Este es un mecanismo de protección que libera el BMG después de que el motor del husillo alcanza un cierto número de revoluciones. Esto sucede debido a la presión del flujo de aire. El retenedor protege las cabezas de movimientos no deseados en la posición de preparación.

Ahora retiremos el bloque del cabezal magnético.

La precisión y el movimiento suave del BMG están respaldados por un rodamiento de precisión. La parte más grande del BMG, hecha de aleación de aluminio, generalmente se llama soporte o balancín (brazo). Al final del balancín hay cabezas sobre una suspensión de resorte (Heads Gimbal Assembly, HGA). Por lo general, los cabezales y los balancines los suministran diferentes fabricantes. Un cable flexible (Circuito Impreso Flexible, FPC) va al pad que se conecta al tablero de control.

Veamos los componentes del BMG con más detalle.

Una bobina conectada a un cable.

Cojinete.

La siguiente foto muestra los contactos de BMG.

La junta garantiza la estanqueidad de la conexión. Por lo tanto, el aire sólo puede entrar en la unidad con discos y cabezales a través del orificio de compensación de presión. Este disco tiene contactos recubiertos con una fina capa de oro para mejorar la conductividad.

Este es un diseño rockero clásico.

Las pequeñas partes negras en los extremos de los ganchos de resorte se llaman controles deslizantes. Muchas fuentes indican que los controles deslizantes y los cabezales son lo mismo. De hecho, el control deslizante ayuda a leer y escribir información levantando la cabeza por encima de la superficie de los panqueques. En los discos duros modernos, los cabezales se mueven a una distancia de 5 a 10 nanómetros de la superficie de los panqueques. A modo de comparación, un cabello humano tiene un diámetro de unos 25.000 nanómetros. Si alguna partícula se mete debajo del control deslizante, esto puede provocar un sobrecalentamiento de los cabezales debido a la fricción y su falla, por lo que es tan importante la limpieza del aire dentro del área de contención. Los elementos de lectura y escritura se encuentran al final del control deslizante. Son tan pequeños que sólo pueden verse con un buen microscopio.

Como puede ver, la superficie del control deslizante no es plana, tiene ranuras aerodinámicas. Ayudan a estabilizar la altitud de vuelo del control deslizante. El aire debajo del control deslizante forma un colchón de aire (Air Bearing Surface, ABS). El colchón de aire mantiene el vuelo del control deslizante casi paralelo a la superficie del panqueque.

Aquí hay otra imagen del control deslizante.

Los contactos de la cabeza son claramente visibles aquí.

Esta es otra parte importante del BMG que aún no se ha discutido. Se llama preamplificador (preamplificador). Un preamplificador es un chip que controla los cabezales y amplifica la señal que llega o sale de ellos.

El preamplificador se coloca directamente en el BMG por una razón muy sencilla: la señal procedente de los cabezales es muy débil. En los discos modernos tiene una frecuencia de aproximadamente 1 GHz. Si mueve el preamplificador fuera de la zona hermética, una señal tan débil se atenuará considerablemente en el camino hacia el tablero de control.

Hay más pistas que van desde el preamplificador a los cabezales (a la derecha) que al área de contención (a la izquierda). El caso es que un disco duro no puede funcionar simultáneamente con más de un cabezal (un par de elementos de escritura y lectura). El disco duro envía señales al preamplificador y este selecciona el cabezal al que accede actualmente el disco duro. Este disco duro tiene seis pistas que conducen a cada cabezal. ¿Porqué tantos? Una pista está rectificada, dos más son para elementos de lectura y escritura. Las dos pistas siguientes sirven para controlar minivariadores, dispositivos piezoeléctricos o magnéticos especiales que pueden mover o girar el control deslizante. Esto ayuda a establecer con mayor precisión la posición de los cabezales sobre la pista. El último camino conduce al calentador. El calentador se utiliza para regular la altitud de vuelo de las cabezas. El calentador transfiere calor a la suspensión que conecta el control deslizante y el balancín. La suspensión está hecha de dos aleaciones con diferentes características de expansión térmica. Cuando se calienta, la suspensión se dobla hacia la superficie del panqueque, reduciendo así la altura de vuelo de la cabeza. Cuando se enfría, el cardán se endereza.

Ya basta de cabezales, desmontemos más el disco. Retire el separador superior.

Así es como se ve.

En la siguiente foto se ve el área de contención sin el separador superior y el bloque principal.

El imán inferior se hizo visible.

Ahora el anillo de sujeción (abrazadera de platos).

Este anillo mantiene unido el bloque de placas, evitando que se muevan entre sí.

Los panqueques se ensartan en un eje.

Ahora que no hay nada que sujete los panqueques, retira la parte superior del panqueque. Eso es lo que hay debajo.

Ahora está claro cómo se crea el espacio para las cabezas: entre los panqueques hay anillos espaciadores. La foto muestra el segundo panqueque y el segundo separador.

El anillo espaciador es una pieza de alta precisión hecha de una aleación o polímeros no magnéticos. Quitémoslo.

Saquemos todo lo demás del disco para inspeccionar la parte inferior del bloque hermético.

Así es como se ve el orificio de compensación de presión. Está ubicado directamente debajo del filtro de aire. Echemos un vistazo más de cerca al filtro.

Dado que el aire procedente del exterior contiene necesariamente polvo, el filtro tiene varias capas. Es mucho más grueso que el filtro de circulación. En ocasiones contiene partículas de gel de sílice para combatir la humedad del aire.

Una unidad de disco magnético duro (HDD) \ HDD (unidad de disco duro) \ disco duro (medio) es un objeto material capaz de almacenar información.

Los dispositivos de almacenamiento de información se pueden clasificar según los siguientes criterios:

• método de almacenamiento de información: magnetoeléctrico, óptico, magnetoóptico;
• tipo de medio de almacenamiento: unidades de disquete y discos magnéticos duros, discos ópticos y magnetoópticos, cintas magnéticas, elementos de memoria de estado sólido;
• el método de organización del acceso a la información: acceso directo, secuencial y en bloque;
• tipo de dispositivo de almacenamiento de información: integrado (interno), externo, independiente, móvil (portátil), etc.

Una parte importante de los dispositivos de almacenamiento de información que se utilizan actualmente se basan en soportes magnéticos.

Dispositivo de disco duro

El disco duro contiene un conjunto de placas, que suelen ser discos metálicos, recubiertas con un material magnético: un plato (óxido de ferrita gamma, ferrita de bario, óxido de cromo...) y conectadas entre sí mediante un husillo (eje).
Los propios discos (de aproximadamente 2 mm de espesor) están hechos de aluminio, latón, cerámica o vidrio. (ver foto)

Ambas superficies de los discos se utilizan para grabar. Usado 4-9 platos. El eje gira a una velocidad alta y constante (3600-7200 rpm)
La rotación de los discos y el movimiento radical de las cabezas se realiza mediante 2 motor electrico.
Los datos se escriben o leen usando cabezas de escritura/lectura uno para cada superficie del disco. El número de cabezales es igual al número de superficies de trabajo de todos los discos.

La información se escribe en el disco en lugares estrictamente definidos: concéntricos. pistas (pistas) . Las pistas se dividen en sectores. Un sector contiene 512 bytes de información.

El intercambio de datos entre RAM y NMD se realiza de forma secuencial mediante un número entero (clúster). Grupo- cadenas de sectores consecutivos (1,2,3,4,...)

Especial motor utilizando un soporte, posiciona el cabezal de lectura/escritura sobre una pista determinada (lo mueve en dirección radial).
Cuando se gira el disco, el cabezal se ubica sobre el sector deseado. Obviamente, todos los cabezales se mueven simultáneamente y leen información; los cabezales de datos se mueven simultáneamente y leen información de pistas idénticas en diferentes unidades.

Las pistas del disco duro con el mismo número de serie en diferentes discos duros se denominan cilindro .
Los cabezales de lectura y escritura se mueven a lo largo de la superficie del plato. Cuanto más cerca esté el cabezal de la superficie del disco sin tocarlo, mayor será la densidad de grabación permitida.

Dispositivo de disco duro

Principio magnético de lectura y escritura de información.

Principio de grabación de información magnética.

Los fundamentos físicos de los procesos de grabación y reproducción de información en medios magnéticos se sientan en los trabajos de los físicos M. Faraday (1791 - 1867) y D. C. Maxwell (1831 - 1879).

En los medios de almacenamiento magnéticos, la grabación digital se realiza en material magnéticamente sensible. Dichos materiales incluyen algunos tipos de óxidos de hierro, níquel, cobalto y sus compuestos, aleaciones, así como magnetoplastos y magnetoelastas con plásticos viscosos y caucho, materiales magnéticos en micropolvo.

El recubrimiento magnético tiene un espesor de varios micrómetros. El recubrimiento se aplica a un sustrato no magnético, que está hecho de plásticos para cintas magnéticas y disquetes, y aleaciones de aluminio y materiales de sustrato compuestos para discos duros. El recubrimiento magnético del disco tiene una estructura de dominio, es decir. consta de muchas partículas diminutas magnetizadas.

Dominio magnético (del latín dominium - posesión) es una región microscópica, uniformemente magnetizada en muestras ferromagnéticas, separada de las regiones vecinas por finas capas de transición (límites de dominio).

Bajo la influencia de un campo magnético externo, los campos magnéticos propios de los dominios se orientan según la dirección de las líneas del campo magnético. Una vez que cesa la influencia del campo externo, se forman zonas de magnetización residual en la superficie del dominio. Gracias a esta propiedad, la información se almacena en un medio magnético en presencia de un campo magnético.

Al registrar información, se crea un campo magnético externo utilizando un cabezal magnético. En el proceso de lectura de información, las zonas de magnetización residual ubicadas frente al cabezal magnético inducen en él una fuerza electromotriz (EMF) durante la lectura.

El esquema para escribir y leer desde un disco magnético se muestra en la Fig. 3.1. Un cambio en la dirección de la EMF durante un cierto período de tiempo se identifica con una unidad binaria y la ausencia de este cambio se identifica con cero. El período de tiempo especificado se llama elemento de bit.

La superficie de un medio magnético se considera como una secuencia de posiciones de puntos, cada una de las cuales está asociada con un bit de información. Dado que la ubicación de estas posiciones no se determina con precisión, la grabación requiere marcas aplicadas previamente para ayudar a localizar las posiciones de grabación requeridas. Para aplicar dichas marcas de sincronización, el disco debe dividirse en pistas.
y sectores - formateo

Organizar el acceso rápido a la información en el disco es una etapa importante en el almacenamiento de datos. El acceso rápido a cualquier parte de la superficie del disco se garantiza, en primer lugar, dándole una rotación rápida y, en segundo lugar, moviendo el cabezal magnético de lectura/escritura a lo largo del radio del disco.
Un disquete gira a una velocidad de 300 a 360 rpm y un disco duro gira a 3600 a 7200 rpm.

Dispositivo lógico del disco duro

El disco magnético no está inicialmente listo para su uso. Para ponerlo en condiciones de funcionamiento debe ser formateado, es decir. Se debe crear la estructura del disco.

La estructura (diseño) del disco se crea durante el proceso de formateo.

Formato Los discos magnéticos incluyen 2 etapas:

1. formato físico (nivel bajo)
2. lógico (alto nivel).

Al formatear físicamente, la superficie de trabajo del disco se divide en áreas separadas llamadas sectores, que se encuentran a lo largo de círculos concéntricos: caminos.

Además, los sectores que no son aptos para registrar datos se determinan y marcan como malo para evitar su uso. Cada sector es la unidad más pequeña de datos en un disco y tiene su propia dirección para permitir el acceso directo a él. La dirección del sector incluye el número de cara del disco, el número de pista y el número de sector de la pista. Se establecen los parámetros físicos del disco.

Como regla general, el usuario no necesita lidiar con el formateo físico, ya que en la mayoría de los casos los discos duros llegan formateados. Por lo general, esto debe hacerlo un centro de servicio especializado.

Formateo de bajo nivel debe realizarse en los siguientes casos:

• si hay una falla en la pista cero, lo que causa problemas al arrancar desde un disco duro, pero se puede acceder al disco en sí al arrancar desde un disquete;
• si está devolviendo un disco antiguo a sus condiciones de funcionamiento, por ejemplo, reorganizado desde una computadora rota.
• si el disco está formateado para funcionar con otro sistema operativo;
• si el disco ha dejado de funcionar normalmente y todos los métodos de recuperación no han dado resultados positivos.

Tenga en cuenta que el formato físico es una operación muy poderosa— ¡Cuando se ejecute, los datos almacenados en el disco se borrarán por completo y será completamente imposible restaurarlos! Por lo tanto, no continúe con el formateo de bajo nivel a menos que esté seguro de haber almacenado todos los datos importantes fuera del disco duro.

Después de realizar el formateo de bajo nivel, el siguiente paso es crear una partición del disco duro en uno o más unidades lógicas - la mejor manera de lidiar con el desorden de directorios y archivos dispersos por el disco.

Sin agregar ningún elemento de hardware a su sistema, tiene la oportunidad de trabajar con varias partes de un disco duro, como varias unidades.
Esto no aumenta la capacidad del disco, pero su organización se puede mejorar significativamente. Además, se pueden utilizar diferentes unidades lógicas para diferentes sistemas operativos.

En formato lógico Finalmente, los medios están preparados para el almacenamiento de datos mediante la organización lógica del espacio en disco.
El disco está preparado para escribir archivos en sectores creados mediante formateo de bajo nivel.
Después de crear la tabla de particiones del disco, sigue la siguiente etapa: el formateo lógico de partes individuales de la partición, en lo sucesivo denominadas discos lógicos.

Unidad lógica - Esta es una zona del disco duro que funciona de la misma forma que un disco independiente.

El formateo lógico es un proceso mucho más simple que el formateo de bajo nivel.
Para ejecutarlo, inicie desde el disquete que contiene la utilidad FORMAT.
Si tiene varias unidades lógicas, formatéelas todas una por una.

Durante el proceso de formateo lógico, el disco se asigna área del sistema, que consta de 3 partes:

• sector de arranque y tabla de particiones (registro de arranque)
• Tablas de asignación de archivos (FAT), en el que se registran los números de pistas y sectores que almacenan archivos
• directorio raíz (directorio raíz).

La información se registra en partes a través del clúster. No puede haber 2 archivos diferentes en el mismo clúster.
Además, en esta etapa se le puede dar un nombre al disco.

Un disco duro se puede dividir en varias unidades lógicas y, a la inversa, se pueden combinar 2 discos duros en una unidad lógica.

Se recomienda crear al menos dos particiones (dos unidades lógicas) en su disco duro: una de ellas está asignada para el sistema operativo y el software, la segunda unidad está asignada exclusivamente para los datos del usuario. De esta manera, los datos y los archivos del sistema se almacenan por separado y, en caso de una falla del sistema operativo, existe una probabilidad mucho mayor de que se guarden los datos del usuario.

Características de los discos duros

Los discos duros (discos duros) se diferencian entre sí por las siguientes características:

1. capacidad
2. rendimiento: tiempo de acceso a los datos, velocidad de lectura y escritura de información.
3. interfaz (método de conexión): el tipo de controlador al que se debe conectar el disco duro (normalmente IDE/EIDE y varias opciones SCSI).
4. otras características

1. Capacidad— la cantidad de información que cabe en el disco (determinada por el nivel de tecnología de fabricación).
Hoy la capacidad es de 500 -2000 o más GB. Nunca es posible tener suficiente espacio en el disco duro.

2. Velocidad de operación (rendimiento) El disco se caracteriza por dos indicadores: tiempo de acceso al disco Y velocidad de lectura/escritura del disco.

Tiempo de acceso – el tiempo necesario para mover (posicionar) los cabezales de lectura/escritura en la pista y el sector deseados.
El tiempo de acceso promedio típico entre dos pistas seleccionadas al azar es de aproximadamente 8 a 12 ms (milisegundos), los discos más rápidos tienen un tiempo de 5 a 7 ms.
El tiempo de transición a la vía adyacente (cilindro adyacente) es inferior a 0,5 - 1,5 ms. También lleva tiempo dirigirse al sector deseado.
El tiempo total de rotación del disco de los discos duros actuales es de 8 a 16 ms, el tiempo de espera promedio del sector es de 3 a 8 ms.
Cuanto más corto sea el tiempo de acceso, más rápido funcionará el disco.

Velocidad de lectura/escritura(ancho de banda de entrada/salida) o tasa de transferencia de datos (transfer)– el tiempo de transferencia de datos secuenciales depende no sólo del disco, sino también de su controlador, tipos de bus y velocidad del procesador. La velocidad de los discos lentos es de 1,5-3 MB/s, de los rápidos de 4-5 MB/s y de los más modernos de 20 MB/s.
Los discos duros con interfaz SCSI admiten una velocidad de rotación de 10.000 rpm. y tiempo medio de búsqueda 5 ms, velocidad de transferencia de datos 40-80 Mb/s.

3.Estándar de interfaz de disco duro - es decir. el tipo de controlador al que se debe conectar el disco duro. Está ubicado en la placa base.
Hay tres interfaces de conexión principales.

1. IDE y sus diversas variantes

Accesorio de tecnología avanzada IDE (disco electrónico integrado) o (ATA)
Ventajas: simplicidad y bajo costo.

Velocidad de transferencia: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mb/s. A medida que se desarrollan los datos, la interfaz permite ampliar la lista de dispositivos: disco duro, superdisquete, magnetoóptico,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Se introducen algunos elementos de paralelización (conexión y desconexión/reconexión) y monitoreo de la integridad de los datos durante la transmisión. La principal desventaja del IDE es la pequeña cantidad de dispositivos conectados (no más de 4), que claramente no es suficiente para una PC de alta gama.
Hoy en día, las interfaces IDE han cambiado a nuevos protocolos de intercambio Ultra ATA. Aumentando significativamente su rendimiento
Modo 4 y DMA (Acceso Directo a Memoria) El Modo 2 permite la transferencia de datos a una velocidad de 16,6 MB/s, pero la velocidad de transferencia de datos real sería mucho menor.
Estándares Ultra DMA/33 y Ultra DMA/66, desarrollados en febrero de 1998. de Quantum tienen 3 modos de funcionamiento 0,1,2 y 4, respectivamente, en el segundo modo el transportista admite
velocidad de transferencia 33Mb/s. (Ultra DMA/33 Modo 2) Para garantizar una velocidad tan alta, solo se puede lograr al intercambiar con el búfer de la unidad. Para poder aprovechar
Los estándares Ultra DMA requieren que se cumplan 2 condiciones:

1. soporte de hardware en la placa base (chipset) y desde la propia unidad.

2. para admitir el modo Ultra DMA, como otros DMA (acceso directo a memoria).

Requiere un controlador especial para diferentes conjuntos de chips. Como regla general, se incluyen con la placa base; si es necesario, se puede "descargar";
desde Internet desde el sitio web del fabricante de la placa base.

El estándar Ultra DMA es compatible con controladores anteriores que funcionan en una versión más lenta.
Versión actual: Ultra DMA/100 (finales de 2000) y Ultra DMA/133 (2001).

sata
Reemplazo IDE (ATA) no otro Fireware de bus serie de alta velocidad (IEEE-1394). El uso de nueva tecnología permitirá que la velocidad de transferencia alcance los 100Mb/s,
Se aumenta la confiabilidad del sistema, esto le permitirá instalar dispositivos sin encender la PC, lo cual está estrictamente prohibido en la interfaz ATA.

SCSI (Interfaz de sistema de computadora pequeña)— los dispositivos cuestan 2 veces más que los normales y requieren un controlador especial en la placa base.
Utilizado para servidores, sistemas de publicación, CAD. Proporcione un mayor rendimiento (velocidad de hasta 160 Mb/s), una amplia gama de dispositivos de almacenamiento conectados.
El controlador SCSI debe adquirirse junto con el disco correspondiente.

SCSI tiene una ventaja sobre IDE: flexibilidad y rendimiento.
La flexibilidad radica en la gran cantidad de dispositivos conectados (7-15), y para IDE (4 máximo), una mayor longitud de cable.
Rendimiento: alta velocidad de transferencia y capacidad de procesar múltiples transacciones simultáneamente.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) hasta 40 Mb/s versión de 16 bits Ultra2 - estándar SCSI hasta 80 Mb/s

2. Otra tecnología de interfaz SCSI llamada Fibre Channel Arbitated Loop (FC-AL) permite conectar hasta 100 Mbps, con una longitud de cable de hasta 30 metros. La tecnología FC-AL permite conexiones "en caliente", es decir. en movimiento, tiene líneas adicionales para monitoreo y corrección de errores (la tecnología es más cara que la SCSI normal).

4. Otras características de los discos duros modernos

La gran variedad de modelos de discos duros dificulta elegir el adecuado.
Además de la capacidad requerida, también es muy importante el rendimiento, que viene determinado principalmente por sus características físicas.
Estas características son el tiempo medio de búsqueda, la velocidad de rotación, la velocidad de transferencia interna y externa y el tamaño de la memoria caché.

4.1 Tiempo medio de búsqueda.

El disco duro tarda algún tiempo en mover el cabezal magnético desde su posición actual a la nueva requerida para leer la siguiente información.
En cada situación concreta, este tiempo es diferente, dependiendo de la distancia que debe recorrer la cabeza. Normalmente, las especificaciones proporcionan sólo valores promediados y los algoritmos de promediación utilizados por diferentes empresas generalmente difieren, por lo que la comparación directa es difícil.

Así, las empresas Fujitsu y Western Digital utilizan todos los pares de pistas posibles; las empresas Maxtor y Quantum utilizan el método de acceso aleatorio. El resultado resultante se puede ajustar aún más.

El tiempo de búsqueda para escribir suele ser ligeramente mayor que para leer. Algunos fabricantes proporcionan sólo el valor más bajo (para lectura) en sus especificaciones. En cualquier caso, además de los valores medios, conviene tener en cuenta el máximo (en todo el disco),
y tiempo de búsqueda mínimo (es decir, de pista a pista).

4.2 Velocidad de rotación

Desde el punto de vista de la velocidad de acceso al fragmento deseado de la grabación, la velocidad de rotación afecta la cantidad del llamado tiempo latente, que se requiere para que el disco gire hacia el cabezal magnético con el sector deseado.

El valor medio de este tiempo corresponde a media revolución del disco y es de 8,33 ms a 3600 rpm, 6,67 ms a 4500 rpm, 5,56 ms a 5400 rpm, 4,17 ms a 7200 rpm.

El valor del tiempo latente es comparable al tiempo promedio de búsqueda, por lo que en algunos modos puede tener el mismo impacto, si no mayor, en el rendimiento.

4.3 Velocidad de transmisión interna

— la velocidad a la que se escriben o leen datos en el disco. Debido a la grabación de zonas, tiene un valor variable: más alto en las pistas exteriores y más bajo en las interiores.
Cuando se trabaja con archivos largos, en muchos casos este parámetro limita la velocidad de transferencia.

4.4 Velocidad de transmisión externa

— velocidad (pico) con la que se transmiten los datos a través de la interfaz.

Depende del tipo de interfaz y suele tener valores fijos: 8,3; 11.1; 16,7 Mb/s para IDE mejorado (Modo PIO 2, 3, 4); 33,3 66,6 100 para UltraDMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s para SCSI síncrono, Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 bits), respectivamente.

4.5 Si el disco duro tiene su propia memoria caché y su volumen (búfer de disco).

El tamaño y la organización de la memoria caché (búfer interno) pueden afectar significativamente el rendimiento del disco duro. Lo mismo que para la memoria caché normal,
Una vez que se alcanza cierto volumen, el crecimiento de la productividad se desacelera drásticamente.

La memoria caché segmentada de gran capacidad es relevante para las unidades SCSI de alto rendimiento utilizadas en entornos multitarea. Cuanto mayor sea el caché, más rápido funcionará el disco duro (128-256 Kb).

La influencia de cada parámetro en el rendimiento general es bastante difícil de aislar.

Requisitos del disco duro

El principal requisito de los discos es la fiabilidad de funcionamiento, garantizada por una larga vida útil de los componentes de 5 a 7 años; buenos indicadores estadísticos, a saber:

• tiempo medio entre fallas de al menos 500 mil horas (clase más alta 1 millón de horas o más).
• sistema de monitoreo activo incorporado para el estado de los nodos del disco Tecnología de informes y análisis SMART/autocontrol.

Tecnología ELEGANTE. (Tecnología de informes y análisis de autocontrol) es un estándar industrial abierto desarrollado al mismo tiempo por Compaq, IBM y varios otros fabricantes de discos duros.

El objetivo de esta tecnología es el autodiagnóstico interno del disco duro, que permite evaluar su estado actual e informarle sobre posibles problemas futuros que podrían provocar la pérdida de datos o un fallo del disco.

El estado de todos los elementos vitales del disco se controla constantemente:
cabezales, superficies de trabajo, motor eléctrico con husillo, unidad electrónica. Por ejemplo, si se detecta un debilitamiento de la señal, la información se reescribe y se realizan más observaciones.
Si la señal vuelve a debilitarse, los datos se transfieren a otra ubicación, y el clúster dado se considera defectuoso y no disponible, y en su lugar se pone a disposición otro clúster de la reserva de disco.

Cuando trabaje con un disco duro, debe cumplir con las condiciones de temperatura en las que opera el disco. Los fabricantes garantizan un funcionamiento sin problemas del disco duro a temperaturas ambiente de 0 °C a 50 °C, aunque, en principio, es posible cambiar los límites al menos 10 grados en ambas direcciones sin consecuencias graves.
Con grandes diferencias de temperatura, es posible que no se forme una capa de aire del espesor requerido, lo que provocará daños en la capa magnética.

En general, los fabricantes de discos duros prestan mucha atención a la fiabilidad de sus productos.

El principal problema es que entran partículas extrañas en el interior del disco.

A modo de comparación: una partícula de humo de tabaco tiene el doble de distancia entre la superficie y la cabeza, el grosor de un cabello humano es de 5 a 10 veces mayor.
Para la cabeza, un encuentro con tales objetos provocará un fuerte golpe y, como resultado, un daño parcial o un fallo total.
Exteriormente, esto se nota en la aparición de una gran cantidad de grupos inutilizables ubicados regularmente.

Son peligrosas las grandes aceleraciones (sobrecargas) a corto plazo que se producen durante impactos, caídas, etc. Por ejemplo, tras un impacto, la cabeza golpea bruscamente el campo magnético.
capa y provoca su destrucción en el lugar correspondiente. O, por el contrario, primero se mueve en la dirección opuesta y luego, bajo la influencia de una fuerza elástica, golpea la superficie como un resorte.
Como resultado, aparecen partículas de recubrimiento magnético en la carcasa, que nuevamente pueden dañar el cabezal.

No se debe pensar que bajo la influencia de la fuerza centrífuga se alejarán del disco: la capa magnética.
los atraerá firmemente hacia usted. En principio, las terribles consecuencias no son el impacto en sí (de alguna manera se puede aceptar la pérdida de un cierto número de cúmulos), sino el hecho de que se forman partículas que seguramente causarán más daños al disco.

Para evitar casos tan desagradables, varias empresas recurren a todo tipo de trucos. Además de simplemente aumentar la resistencia mecánica de los componentes del disco, también se utiliza la tecnología inteligente S.M.A.R.T, que monitorea la confiabilidad de la grabación y la seguridad de los datos en los medios (ver arriba).

De hecho, el disco no siempre se formatea a su máxima capacidad; Esto se debe principalmente al hecho de que es casi imposible producir un soporte
en el que absolutamente toda la superficie sería de alta calidad, seguramente habrá malas acumulaciones (fallas). Cuando un disco se formatea a bajo nivel, su electrónica se configura para que
para que evite estas áreas defectuosas y sea completamente invisible para el usuario que el medio tiene un defecto. Pero si son visibles (por ejemplo, después de formatear
la utilidad muestra su número distinto de cero), entonces esto ya es muy malo.

Si la garantía no ha expirado (y, en mi opinión, es mejor comprar un disco duro con garantía), lleve inmediatamente el disco al vendedor y exija un reemplazo del medio o un reembolso.
El vendedor, por supuesto, inmediatamente comenzará a decir que un par de áreas defectuosas no son motivo de preocupación, pero no le crea. Como ya se mencionó, lo más probable es que este par cause muchos más problemas y, posteriormente, es posible que el disco duro falle por completo.

Un disco en funcionamiento es especialmente sensible a sufrir daños, por lo que no debe colocar la computadora en un lugar donde pueda estar expuesta a diversos golpes, vibraciones, etc.

Preparando el disco duro para el trabajo

Empecemos desde el principio. Supongamos que compró un disco duro y un cable por separado de la computadora.
(El caso es que cuando compras una computadora ensamblada, recibirás un disco listo para usar).

Algunas palabras sobre cómo manejarlo. Una unidad de disco duro es un producto muy complejo que contiene, además de electrónica, mecánica de precisión.
Por lo tanto, requiere un manejo cuidadoso: golpes, caídas y vibraciones fuertes pueden dañar su parte mecánica. Como regla general, la placa de transmisión contiene muchos elementos de tamaño pequeño y no está cubierta con cubiertas duraderas. Por este motivo, se debe tener cuidado para garantizar su seguridad.
Lo primero que debe hacer cuando reciba un disco duro es leer la documentación que lo acompaña; probablemente contendrá mucha información útil e interesante. En este caso, debes prestar atención a los siguientes puntos:

• la presencia y opciones para instalar puentes que determinan la configuración (instalación) del disco, por ejemplo, determinando un parámetro como el nombre físico del disco (pueden estar presentes, pero pueden no estar presentes),
• número de cabezas, cilindros, sectores en discos, nivel de precompensación y tipo de disco. Debe ingresar esta información cuando se lo solicite el programa de configuración de la computadora.
  Toda esta información será necesaria al formatear el disco y preparar la máquina para trabajar con él.
• Si el propio PC no detecta los parámetros de tu disco duro, el mayor problema será instalar un disco para el que no existe documentación.
  En la mayoría de los discos duros puede encontrar etiquetas con el nombre del fabricante, el tipo (marca) del dispositivo, así como una tabla de pistas cuyo uso no está permitido.
  Además, el variador puede contener información sobre el número de cabezas, cilindros y sectores y el nivel de precompensación.

Para ser justos, hay que decir que muchas veces en el disco sólo está escrito su título. Pero incluso en este caso, puede encontrar la información requerida en el libro de referencia,
o llamando a la oficina de representación de la empresa. Es importante obtener respuestas a tres preguntas:

• ¿Cómo se deben configurar los puentes para utilizar el variador como maestro/esclavo?
• ¿Cuántos cilindros y culatas hay en el disco, cuántos sectores por pista, cuál es el valor de precompensación?
• ¿Qué tipo de disco de los registrados en la ROM BIOS se adapta mejor a esta unidad?

Con esta información en la mano, puedes proceder a instalar el disco duro.

Para instalar un disco duro en su computadora, haga lo siguiente:

1. Desconecte toda la unidad del sistema de la alimentación y retire la cubierta.
2. Conecte el cable del disco duro al controlador de la placa base. Si estás instalando un segundo disco, puedes usar el cable del primero si tiene un conector adicional, pero debes recordar que la velocidad de funcionamiento de diferentes discos duros se comparará con la del lado más lento.
3. Si es necesario, cambie los puentes según la forma en que utiliza el disco duro.
4. Instale la unidad en un espacio libre y conecte el cable del controlador en la placa al conector del disco duro con la franja roja a la fuente de alimentación, cable de alimentación.
5. Asegure de forma segura el disco duro con cuatro pernos en ambos lados, coloque los cables dentro de la computadora de manera que al cerrar la tapa no los corte,
6. Cierre la unidad del sistema.
7. Si la computadora no detecta el disco duro, cambie la configuración de la computadora usando el programa de instalación para que sepa que se le ha agregado un nuevo dispositivo.

Fabricantes de discos duros

Los discos duros de la misma capacidad (pero de diferentes fabricantes) suelen tener características más o menos similares, y las diferencias se expresan principalmente en el diseño de la carcasa, el factor de forma (es decir, las dimensiones) y el período de garantía. Además, cabe hacer una mención especial a este último: el coste de la información contenida en un disco duro moderno suele ser muchas veces superior a su propio precio.

Si su disco tiene problemas, intentar repararlo a menudo sólo significa exponer sus datos a riesgos adicionales.
Una forma mucho más razonable es sustituir el dispositivo defectuoso por uno nuevo.
La mayor parte de los discos duros en el mercado ruso (y no solo) la componen productos de IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

el nombre del fabricante que produce este tipo de accionamiento,

Corporación Quantum (www.quantum.com.), fundada en 1980, es una de las veteranas en el mercado de las unidades de disco. La empresa es conocida por sus soluciones técnicas innovadoras destinadas a mejorar la confiabilidad y el rendimiento de los discos duros, el tiempo de acceso a los datos en el disco y la velocidad de lectura/escritura en el disco, y la capacidad de informar sobre posibles problemas futuros que podrían provocar la pérdida de datos. o fallo del disco.

— Una de las tecnologías patentadas de Quantum es el SPS (Sistema de protección contra golpes), diseñado para proteger el disco contra golpes.

— programa DPS (Sistema de protección de datos) integrado diseñado para preservar lo más valioso: los datos almacenados en ellos.

Corporación Western Digital (www.wdс.com.) También una de las empresas fabricantes de unidades de disco más antiguas, ha visto sus altibajos a lo largo de su historia.
Recientemente, la empresa ha podido introducir las últimas tecnologías en sus discos. Entre ellos cabe destacar nuestro propio desarrollo: la tecnología Data Lifeguard, que es un desarrollo posterior del sistema S.M.A.R.T. Intenta completar lógicamente la cadena.

Según esta tecnología, la superficie del disco se escanea periódicamente durante el período en el que el sistema no lo utiliza. Este lee los datos y comprueba su integridad. Si se detectan problemas al acceder a un sector, los datos se transfieren a otro sector.
La información sobre los sectores defectuosos se ingresa en una lista de defectos interna, lo que evita futuras entradas a sectores defectuosos en el futuro.

Firme Seagate (www.seagate.com) muy famoso en nuestro mercado. Por cierto, recomiendo los discos duros de esta empresa en particular, ya que son muy fiables y duraderos.

En 1998, volvió a llamar la atención al lanzar una serie de discos Medalist Pro.
con una velocidad de rotación de 7200 rpm, utilizando para ello rodamientos especiales. Anteriormente, esta velocidad se utilizaba sólo en unidades de interfaz SCSI, lo que permitía aumentar el rendimiento. La misma serie utiliza la tecnología SeaShield System, diseñada para mejorar la protección del disco y los datos almacenados en él contra la influencia de la electrostática y los golpes. Al mismo tiempo, también se reduce el impacto de la radiación electromagnética.

Todos los discos fabricados son compatibles con la tecnología S.M.A.R.T.
Las nuevas unidades de Seagate incluyen una versión mejorada de su sistema SeaShield con más capacidades.
Es significativo que Seagate haya anunciado la mayor resistencia a los golpes de la serie actualizada en la industria: 300G cuando no está en uso.

Firme IBM (www.storage.ibm.com) Aunque hasta hace poco no era un proveedor importante en el mercado ruso de discos duros, logró ganarse rápidamente una buena reputación gracias a sus unidades de disco rápidas y fiables.

Firme Fujitsu (www.fujitsu.com) es un gran y experimentado fabricante de unidades de disco, no sólo magnéticas, sino también ópticas y magnetoópticas.
Es cierto que la empresa no es líder en el mercado de discos duros con interfaz IDE: controla (según varios estudios) aproximadamente el 4% de este mercado y sus principales intereses se encuentran en el campo de los dispositivos SCSI.

Diccionario terminológico

Dado que algunos elementos de accionamiento que desempeñan un papel importante en su funcionamiento a menudo se consideran conceptos abstractos, a continuación se explican los términos más importantes.

Tiempo de acceso— El período de tiempo necesario para que una unidad de disco duro busque y transfiera datos hacia o desde la memoria.
El rendimiento de las unidades de disco duro suele estar determinado por el tiempo de acceso (recuperación).

Grupo- la unidad de espacio más pequeña con la que trabaja el sistema operativo en la tabla de ubicación de archivos. Normalmente, un grupo consta de 2-4-8 o más sectores.
El número de sectores depende del tipo de disco. La búsqueda de clústeres en lugar de sectores individuales reduce los costos de tiempo del sistema operativo. Los clústeres grandes proporcionan un rendimiento más rápido
unidad, ya que la cantidad de clústeres en este caso es menor, pero el espacio (espacio) en el disco se usa peor, ya que muchos archivos pueden ser más pequeños que el clúster y los bytes restantes del clúster no se usan.

Controlador (Controlador)- circuito, generalmente ubicado en una tarjeta de expansión, que controla el funcionamiento de la unidad de disco duro, incluido el movimiento del cabezal y la lectura y escritura de datos.

Cilindro- pistas ubicadas una frente a la otra en todos los lados de todos los discos.

Cabezal de accionamiento- un mecanismo que se mueve a lo largo de la superficie del disco duro y proporciona grabación o lectura electromagnética de datos.

Tabla de asignación de archivos (FAT)- un registro generado por el sistema operativo que rastrea la ubicación de cada archivo en el disco y qué sectores se utilizan y cuáles están libres para escribir nuevos datos en ellos.

Espacio en la cabeza— la distancia entre el cabezal de accionamiento y la superficie del disco.

Intercalar— la relación entre la velocidad de rotación del disco y la organización de sectores en el disco. Normalmente, la velocidad de rotación del disco excede la capacidad de la computadora para recibir datos del disco. Cuando el controlador lee los datos, el siguiente sector secuencial ya ha pasado por delante. Por lo tanto, los datos se escriben en el disco a través de uno o dos sectores. Usando un software especial al formatear un disco, puede cambiar el orden de las bandas.

Unidad lógica- determinadas partes de la superficie de trabajo del disco duro, que se consideran unidades independientes.
Algunas unidades lógicas se pueden utilizar para otros sistemas operativos, como UNIX.

Estacionamiento- mover los cabezales de la unidad a un punto específico y fijarlos de manera estacionaria sobre las partes no utilizadas del disco, para minimizar el daño cuando la unidad se sacude cuando los cabezales golpean la superficie del disco.

Fraccionamiento– operación de dividir un disco duro en unidades lógicas. Todos los discos están particionados, aunque los discos pequeños pueden tener solo una partición.

Disco (plato)- el propio disco metálico, recubierto de material magnético, en el que se registran los datos. Un disco duro suele tener más de un disco.

RLL (longitud de ejecución limitada)- Un circuito de codificación utilizado por algunos controladores para aumentar el número de sectores por pista para acomodar más datos.

Sector- Una división de pistas de disco que representa la unidad básica de tamaño utilizada por la unidad. Los sectores del sistema operativo suelen contener 512 bytes.

Tiempo de posicionamiento (tiempo de búsqueda)- el tiempo necesario para que el cabezal se desplace desde el carril en el que está instalado hasta algún otro carril deseado.

Pista- división concéntrica del disco. Las pistas son similares a las pistas de un disco. A diferencia de las pistas de un disco, que son una espiral continua, las pistas de un disco son circulares. Las pistas, a su vez, se dividen en clusters y sectores.

Tiempo de búsqueda de pista a pista— el tiempo necesario para que el cabezal motriz se desplace a la vía adyacente.

Ratio de transferencia- la cantidad de información transferida entre el disco y la computadora por unidad de tiempo. También incluye el tiempo que lleva buscar una pista.

La computadora es un componente indispensable de la sociedad humana. Procesa imágenes, sonidos, números, palabras. Afortunadamente, toda la información se puede guardar para no perderse cuando se apaga la computadora.

El trabajo de un disco duro dentro de una computadora es almacenar y recuperar información muy rápidamente. El disco duro es un invento sorprendente de la industria informática. Puede almacenar una cantidad astronómica de información. Este dispositivo en miniatura registra una cantidad prácticamente ilimitada de información utilizando las leyes de la física.

Si formatea accidentalmente su disco duro, será posible recuperar datos del mismo, pero llevará mucho tiempo y será costoso.

¿Cómo funciona un disco duro?

Para entenderlo hay que romperlo. Un disco duro consta de cinco partes principales:

Es necesario proteger el disco si queremos utilizar este dispositivo durante años. ¿Qué tipo de daño podría haber? El daño del disco no es una metáfora. En capas tan delgadas, el peso de la cabeza equivale al peso de un avión 747, y el peso de un avión 747 es comparable al peso de cien mil pasajeros que vuelan a una velocidad de 100 kilómetros por hora. Desviación de una fracción de milímetro y listo...

Qué papel tan importante juega la fricción cuando el balancín comienza a leer información, moviéndose hasta 60 veces por segundo. El motor basculante es invisible porque este sistema electromagnético funciona mediante la interacción de dos fuerzas de la naturaleza: la electricidad y el magnetismo. Esta interacción acelera el balancín a la velocidad de la luz.

Antes hablábamos de componentes, ahora hablemos de almacenamiento de datos. Los datos se almacenan en pistas estrechas en la superficie del disco. Durante la producción, se crean más de doscientas mil de estas pistas en un disco. Cada pista está dividida en sectores. El mapa de pistas y sectores permite al responsable determinar dónde escribir o leer información. La superficie del disco es lisa y brillante, pero tras una inspección más cercana, la estructura resulta más compleja. La película ferrimagnética de la superficie recuerda toda la información registrada. El cabezal magnetiza un área microscópica de la película, estableciendo el momento magnético de dicha celda en uno de los estados "0" o "1", cada uno de los cuales cero y uno se denominan bits. El valor del bit corresponde a la orientación del campo magnético, más o menos, y no hay necesidad de preocuparse por la seguridad de los datos, porque una fotografía de buena calidad ocupa alrededor de 29 millones de celdas de este tipo y está distribuida en 12 sectores diferentes. Esto suena impresionante, pero en realidad esta increíble cantidad de bits ocupa un área muy pequeña de la superficie del disco. Cada centímetro cuadrado de superficie contiene 31 mil millones de bits. Esto es lo que entiendo que es la memoria.

El disco duro registra y genera información a velocidades difíciles de imaginar. Utilizando las leyes del magnetismo, una película delgada puede recordar fácilmente muchas enciclopedias diferentes o cientos de miles de fotografías. El disco duro es en realidad un dispositivo increíblemente miniatura que registra cualquier información en pequeños bits. Esta obra maestra de la ingeniería traspasa poco a poco los límites de la física razonable.

Cuando se inicia la computadora, un conjunto de firmware almacenado en el chip BIOS verifica el hardware. Si todo está bien, transfiere el control al cargador de arranque del sistema operativo. Luego se carga el sistema operativo y comienzas a usar la computadora. Al mismo tiempo, ¿dónde estaba almacenado el sistema operativo antes de encender la computadora? ¿Cómo es que tu ensayo, que escribiste toda la noche, permaneció intacto después de apagar la PC? De nuevo, ¿dónde se almacena?

Bien, probablemente fui demasiado lejos y todos ustedes saben muy bien que los datos de la computadora se almacenan en el disco duro. Sin embargo, no todo el mundo sabe qué es y cómo funciona, y ya que estás aquí concluimos que nos gustaría saberlo. Bueno, ¡descubrámoslo!

¿Qué es un disco duro?

Por tradición, veamos la definición de disco duro en Wikipedia:

disco duro (tornillo, disco duro, unidad de disco magnético duro, HDD, HDD, HMDD): un dispositivo de almacenamiento de acceso aleatorio basado en el principio de grabación magnética.

Se utilizan en la gran mayoría de ordenadores y también como dispositivos conectados por separado para almacenar copias de seguridad de datos, como almacenamiento de archivos, etc.

Vamos a resolverlo un poco. Me gusta el término " disco duro ". Estas cinco palabras transmiten la esencia. HDD es un dispositivo cuyo propósito es almacenar datos grabados en él durante mucho tiempo. La base de los HDD son los discos duros (de aluminio) con un revestimiento especial, en los que se registra la información mediante cabezales especiales.

No consideraré en detalle el proceso de grabación en sí; de hecho, esta es la física de los últimos grados de la escuela, y estoy seguro de que no desea profundizar en esto, y de eso no se trata el artículo en absoluto.

Prestemos atención también a la frase: “ acceso aleatorio "Lo que significa, en términos generales, que nosotros (el ordenador) podemos leer información de cualquier tramo del ferrocarril en cualquier momento.

Un dato importante es que la memoria del HDD no es volátil, es decir, no importa si hay alimentación o no, la información registrada en el dispositivo no desaparecerá por ningún lado. Ésta es una diferencia importante entre la memoria permanente de la computadora y la memoria temporal ().

Al mirar el disco duro de una computadora en la vida real, no verá ni discos ni cabezales, ya que todo esto está escondido en una caja sellada (zona hermética). Externamente, el disco duro tiene este aspecto:

¿Por qué una computadora necesita un disco duro?

Veamos qué es un disco duro en una computadora, es decir, qué papel juega en una PC. Está claro que almacena datos, pero cómo y qué. Aquí destacamos las siguientes funciones del HDD:

• Almacenamiento de SO, software de usuario y su configuración;
• Almacenamiento de archivos de usuario: música, vídeos, imágenes, documentos, etc.;
• Usar parte del espacio del disco duro para almacenar datos que no caben en la RAM (archivo de intercambio) o almacenar el contenido de la RAM mientras se usa el modo de suspensión;

Como puedes ver, el disco duro del ordenador no es sólo un montón de fotos, música y vídeos. En él se almacena todo el sistema operativo y, además, el disco duro ayuda a hacer frente a la carga de la RAM, asumiendo algunas de sus funciones.

¿En qué consiste un disco duro?

Mencionamos parcialmente los componentes de un disco duro, ahora lo veremos con más detalle. Entonces, los componentes principales del HDD:

• Marco — protege los mecanismos del disco duro del polvo y la humedad. Como regla general, está sellado para que no entre humedad y polvo;
• Discos (panqueques): placas hechas de una determinada aleación de metal, recubiertas por ambos lados, en las que se registran los datos. La cantidad de placas puede ser diferente, desde una (en opciones de presupuesto) hasta varias;
• Motor — en cuyo eje se fijan las tortitas;
• bloque de cabeza - un diseño de palancas (balancines) y cabezales interconectados. La parte del disco duro que lee y escribe información en él. Para un panqueque se utiliza un par de cabezas, ya que tanto la parte superior como la inferior funcionan;
• Dispositivo de posicionamiento (solenoide ) - un mecanismo que acciona el bloque principal. Consta de un par de imanes permanentes de neodimio y una bobina ubicada al final del bloque del cabezal;
• Controlador — un microcircuito electrónico que controla el funcionamiento del disco duro;
• Zona de estacionamiento - un lugar dentro del disco duro junto a los discos o en su parte interior, donde se bajan (estacionan) los cabezales durante el tiempo de inactividad, para no dañar la superficie de trabajo de los panqueques.

Este es un dispositivo de disco duro simple. Se formó hace muchos años y durante mucho tiempo no se le han realizado cambios fundamentales. Y seguimos adelante.

¿Cómo funciona un disco duro?

Una vez que se suministra energía al disco duro, el motor, en cuyo eje están unidos los panqueques, comienza a girar. Al alcanzar la velocidad a la que se forma un flujo constante de aire en la superficie de los discos, los cabezales comienzan a moverse.

Esta secuencia (primero los discos giran y luego los cabezales empiezan a funcionar) es necesaria para que, debido al flujo de aire resultante, los cabezales floten sobre las placas. Eso sí, nunca tocan la superficie de los discos, de lo contrario estos últimos se dañarían instantáneamente. Sin embargo, la distancia desde la superficie de las placas magnéticas hasta las cabezas es tan pequeña (~10 nm) que no se puede ver a simple vista.

Después del inicio, en primer lugar, se lee la información de servicio sobre el estado del disco duro y otra información necesaria sobre el mismo, ubicada en la llamada pista cero. Sólo entonces comienza el trabajo con los datos.

La información del disco duro de una computadora se registra en pistas que, a su vez, se dividen en sectores (como una pizza cortada en trozos). Para escribir archivos, se combinan varios sectores en un grupo, que es el lugar más pequeño donde se puede escribir un archivo.

Además de esta partición de disco "horizontal", también existe una partición "vertical" convencional. Como todos los cabezales están combinados, siempre se colocan encima del mismo número de pista, cada uno encima de su propio disco. Así, durante el funcionamiento del disco duro, los cabezales parecen dibujar un cilindro:

Mientras el disco duro está en funcionamiento, básicamente realiza dos comandos: lectura y escritura. Cuando es necesario ejecutar un comando de escritura, se calcula el área del disco donde se realizará, luego se posicionan los cabezales y, efectivamente, se ejecuta el comando. Luego se comprueba el resultado. Además de escribir datos directamente en el disco, la información también termina en su caché.

Si el controlador recibe un comando de lectura, primero verifica si la información requerida está en el caché. Si no está allí, se vuelven a calcular las coordenadas para posicionar los cabezales, luego se posicionan los cabezales y se leen los datos.

Una vez finalizado el trabajo, cuando se corta la alimentación del disco duro, los cabezales se estacionan automáticamente en la zona de estacionamiento.

Básicamente, así es como funciona el disco duro de una computadora. En realidad, todo es mucho más complicado, pero lo más probable es que el usuario medio no necesite esos detalles, así que terminemos esta sección y sigamos adelante.

Tipos de discos duros y sus fabricantes

Hoy en día, existen tres principales fabricantes de discos duros en el mercado: Western Digital (WD), Toshiba y Seagate. Cubren totalmente la demanda de dispositivos de todo tipo y requisitos. Las empresas restantes quebraron, fueron absorbidas por una de las tres principales o fueron reutilizadas.

Si hablamos de los tipos de HDD, se pueden dividir de la siguiente manera:

1. Para las computadoras portátiles, el parámetro principal es el tamaño del dispositivo de 2,5 pulgadas. Esto permite colocarlos de forma compacta en el cuerpo del portátil;
2. Para PC: en este caso también es posible utilizar discos duros de 2,5", pero normalmente se utilizan discos duros de 3,5";
3. Los discos duros externos son dispositivos que se conectan por separado a una PC/portátil y, en la mayoría de los casos, sirven como almacenamiento de archivos.

También existe un tipo especial de disco duro: para servidores. Son idénticos a los de PC normales, pero pueden diferir en las interfaces de conexión y en el mayor rendimiento.

Todas las demás divisiones de HDD en tipos provienen de sus características, así que considerémoslas.

Especificaciones del disco duro

Entonces, las principales características del disco duro de una computadora:

• Volumen — un indicador de la cantidad máxima posible de datos que se pueden almacenar en el disco. Lo primero que suelen mirar a la hora de elegir un disco duro. Esta cifra puede llegar a los 10 TB, aunque para una PC doméstica suelen elegir entre 500 GB y 1 TB;
• Factor de forma — tamaño del disco duro. Los más comunes son de 3,5 y 2,5 pulgadas. Como se mencionó anteriormente, en la mayoría de los casos se instalan 2,5 ″ en las computadoras portátiles. También se utilizan en discos duros externos. 3,5″ se instala en PC y servidores. El factor de forma también afecta el volumen, ya que en un disco más grande caben más datos;
• Eje de velocidad — ¿A qué velocidad giran los panqueques? Los más habituales son 4200, 5400, 7200 y 10000 rpm. Esta característica afecta directamente al rendimiento, así como al precio del dispositivo. Cuanto mayor sea la velocidad, mayores serán ambos valores;
• Interfaz — método (tipo de conector) para conectar el HDD a la computadora. La interfaz más popular para discos duros internos en la actualidad es SATA (las computadoras más antiguas usaban IDE). Los discos duros externos suelen conectarse mediante USB o FireWire. Además de las enumeradas, también existen interfaces como SCSI, SAS;
• Volumen de búfer (memoria caché): un tipo de memoria rápida (como la RAM) instalada en el controlador del disco duro, diseñada para el almacenamiento temporal de los datos a los que se accede con mayor frecuencia. El tamaño del búfer puede ser 16, 32 o 64 MB;
• tiempo de acceso aleatorio — el tiempo durante el cual se garantiza que el HDD escribirá o leerá desde cualquier parte del disco. Varía de 3 a 15 ms;

Además de las características anteriores, también puede encontrar indicadores como: