hard disk -ul

7/23/2019 Hard Disk -ul

http://slidepdf.com/reader/full/hard-disk-ul 1/13

2009 Proiect HDD ]

Hard Disk-ul

Student : Lazar Raul AdrianFacultate: Petru Maior , anul I , Informatica

Introducere

Hard-disk-ul serveste drept memorie non-volatila ,mediu de stocare pentrudocumentele ,fisierele sau aplicatiile utilizatorului.

In 1954 IBM a inventat primul hard-disk cu o capacitate,extraordinara pentru acea perioada , de 5MB impartita pe 24 de platane.

Cu 25 de ani mai tarziu cunoscutul producator de HDD-uri,Seagate introduce pe piata primul HDD pentru calculatoare personale ,capabil sa inmagazineze panala 40 MB, ajungand la rate de transfer de625KBps folosind modul de codare MFM (Modified FrequencyModulation).

Acest mod de codare era folosit de vechile FDD-uri (floppy disk drive) sau sisteme de inmagazinare de date .Este destul de greu de crezut cadaca in anul 1980, spatiu de 100 MB pe hard-disk era considerat foartegeneros in timp ce in zilele noastre ar fi cu totul nefolositor chiar si numai

pentru sistemul de operare.

Lazar Raul Adrian – Informatica anul I , Petru Maior]1



2009 Proiect HDD ]

Istoric Hard-Diskuri

Hard-Disk-urile au fost inventate in anii 1950, fiind initial discuri mari cuun diametru de 20 de inchi. Initial se numeau discuri fixe sau “Winchester”.Mai tarziu au devenit cunoscute ca Hard-Disk-uri, pentru a se facedeosebirea de Floppy Disk. Hard disk au platanele hard fata de floppy-uricare sunt confectionate dintr-un plastic extrem de flexibil.

Simplificand un pic mai mult problema, un hard-disk functioneaza aproapela fel ca o caseta obisnuita. Atat hard-urile cat si benzile magnetice folosescaceleasi tehnici de inregistrare magnetica, avand un mare avantaj: se potscrie si rescrie foarte repede si pot tine datele destul de multi ani.

Haideti sa vedem principalele diferente intre benzile magnetice si hard-disk-uri:

- materialul de inregistrare magnetica a unei casete sa zicem este o bandafoarte subtire din plastic. La hard-uri, materialul pe care se inregistreaza estedepus pe un disc de sticla sau de aluminiu, formand platanul. Se polish-eazafoarte atent pana devine o oglinda aproape perfecta.

- intr-un cititor de casete, capetele de citire sunt in contact direct cu banda.La hard-disk-uri capetele de citire/scriere sunt la o distanta foarte mica de platan, fara sa-l atinga vreodata. Din acest motiv sunt hard-urile atat desensibile mai ales in timpul functionarii. Daca capul atinge platanul, de celemai multe ori s-a stricat discul.

- banda dintr-o caseta se misca cu o viteza de aproximativ 5cm/sec, pe cand platanele se invart la viteze de aproximativ 762mm/sec (aproximativ272km/h)

- Informatia pe hard este stocata pe domenii magnetice extrem de mici incomparatie cu cele ale casetelor. Dimensiunea acestor domenii depindefoarte mult de precizia si viteza platanelor.

Datorita acestor diferente un Hard-Disk poate stoca imens de multe date cuun timp de raspuns extrem de mic fata de casete.




2009 Proiect HDD ]

Un calculator desktop obisnuit are hard-disk-uri cu capacitatea intre 20-500GB. Datele sunt salvate pe disc sub forma unor fisiere (files) care nu suntaltceva decat un numar de bytes purtand un nume. Bytes pot fi coduri ASCII

pentru un text sa zicem sau pot fi instructiuni ale unei aplicatii pe carecalculatorul trebuie sa o ruleze. In momentul in care un prgoram care ruleazacere un file, hard-disk-ul il citeste si il trimite la procesor. Dupa cum binestim exista 2 metode de a masura performanta unui hard-disk: rata detransfer si timpul de acces.

Hardul este compus dintr-o “cutie” sigilata de aluminiu, si o placaelectronica de circuite care controleaza motorul ce invarte platanele,mecanismul de scriere/citire, domeniile magnetice explicate mai sus. Subaceasta placa electronica (detasabila) gasim motorul platanelor si conectoriicare fac legatura cu placa de circuit. Scotand capacul “cutiei de aluminiu

constatam un interior foarte simplu dar deosebit de precis, continand platanele, capetele de citire puse pe un brat. Aceste brate sunt extrem usoaresi de rapide, putand misca acele capete de citire de cel putin 50 de ori pesecunda de la centrul platanelor pana la margine.

Salvarea datelor se face pe suprafata platanelor care este impartita insectoare si piste (sectors and tracks). Pistele sunt niste cercuri concentrice,iar sectoarele sunt mici bucati (parti) din aceste cercuri. Un sector are deobicei intre 256 si 512 bytes. Fie la nivelul unitatii sau la nivelul sistemului

de operare sectoarele sunt de obicei impartite in clustere (clusters). Din acestmotiv formatarea la nivel scazut “low level formatiing” inseamna stabilireanumarului de sectoare si de piste pe care le are un hard-disk.

1987: hard diskuri mai mult sau mai puţin accesibile pentru utilizatorii derând

Primul hard disk care a fost lansat pe piaţă de IBM în 1956 cântărea o jumătate de tonă şi oferea spaţiu pentru 5 MB de date. Un astfel de mediu destocare, care avea nevoie de un compresor de aer încorporat pentru a

funcţiona, era un vis imposibil de atins, din punct de vedere financiar, pentruentuziaştii calculatoarelor. 31 de ani mai târziu, în 1987, hard diskurile de 20MB erau sensibil mai mici şi de asemenea, mai mult sau mai puţinaccesibile, având un preţ de aproximativ 2000 de mărci. în 1987, CHIPGermania a testat un hard disk extern SCSI produs de către Logic Array. Laacel moment, era dotat şi cu o geantă de transport, necesară pentru că acestacântărea aproximativ 5 kilograme. Pe lângă capacitatea sa limitată,




2009 Proiect HDD ]

comparativ cu standardele actuale, discul era şi foarte încet: 9,9 secunde pentru 100 de accesări, flecare la 24 KB, adică aproximativ 0,5 MB/s - osutime din performanţa hard diskurilor actuale.Apoi lucrurile au început să se mişte mai rapid. în 1988, Peter Griinberg şiAlbert Fert au descoperit tehnologia GMR (Giant Mag-netoresistive).Folosirea acesteia a permis să se obţină o densitate mult mai mare a datelor.CHIP a testat unul dintre primele hard diskuri care foloseau aceastătehnologie. Deşi capacitatea de 16 GB era imensă, hard diskul IBM a ieşitdoar pe locul al şaselea. Motivul? Timpul mediocru de acces.

Ultimul mare succes în tehnologia hard diskurilor tradiţionale a fostînregistrarea perpendiculară: datele codate cu 0-1 sunt „plasate"

perpendicular pe disc. Mai precis, este vorba de polii magnetici ai

elementelor de stocare, care au o direcţie perpendiculară pe platanul harddiskului. în contrast, stocarea longitudinală (cea clasică adică) implică oorientare a liniei polilor paralelă cu platanul, lucru care conduce lanecesitatea de a ocupa o suprafaţă mai mare a discului şi, în consecinţă, la odensitate mai mică a datelor.

CAPACITĂŢILE AU CRESCUT ENORM:

în 2007, Hitachi a produs primul hard disk cu o capacitate de 1 Terabyte.

Totuşi, există şi alte direcţii de dezvoltare: memoriile flash sunt din ce în cemai economice şi există un stadiu interimar al hard diskurilor hibride (harddiskuri cu o cantitate de memorie de tip flash pe post de cache). Viitorul, înspecial atunci când se va pune şi problema unei anumite mobilităţi, leaparţine noilor „hard diskuri" Solid State Drive (SSD), deşi SSD-ul de 1Terabyte nu va apărea prea curând.

Urmeaza cele mai importante momente in istoria hard diskurile

!956 : Primul harddisk cântăreşte 500 de kilogrameIBM anunţă primul hard disk care poartă eticheta IBM 350 (5 MB, 24 deţoii, timp de acces de 600 ms, 1200 rpm, 500 kg, 10 kW). Discul esteînchiriat pentru aproximativ 5000 de dolari pe lună.

1963 : Stive de discuri




2009 Proiect HDD ]

IBM 1311 a fost anunţat pe 11 octombrie. Poate stoca 2 milioane decaractere pe o stivă de discuri interschimbabile (IBM 1316). Stivele dediscuri au 4 (oii înălţime, cântăresc 4,5 kilograme şi includ şase hard diskuride 14 toii cu 10 suprafeţe de scriere.

1973 : Winchester ‘73IBM porneşte proiectul „Winchester" care avea scopulde acrea un hard disk în care mediul de rotaţie este fixat ferm. Mecanismulde încărcare este problematic: de aceea numele este similar cu cel allegendarei puşti.

1979 : Primul Winchester de 8 ţoii

In 1979, au fost introduse discurile Winchester produse pe scară industrială.Acestea cântăresc mai mult şi sunt mai scumpe (aproximativ

lOOOeuro/MB); vânzările cresc.

1980 : Primul hard disk de 5,25 ţoii care a fost vândutSeagate lansează pe piaţă ST506 (6 MB, 3600 rpm, preţ de vânzare: 1000 dedolari). ST506 a fost numele interfeţei pentru mulţi ani de zile.

1986 : Protocolul SCSISCSI este dintre primele protocoale input-output standardizate pentruinterfaţa hard diskului.

1989 : Standardizarea IDEWestern Digital a standardizat Integrated Drive Electronics.

1997 : Tehnologia GMR (Giant Magnetoresistive)Prima utilizare a tehnologiei GMR, ale cărei principii au fost descoperite dePeter Griinberg. IBM trece de bariera de 10 GB cu DTTA-351680.

2004 : Introducerea NCQSeagate lansează pe piaţă primul hard disk SATA cu Native Command

Queuing.

2005 : Primul disc hibridCu HM08HHI, Samsung prezintă un disc hibrid de 2,5 (oii, care este realizatdin componente magneto-mecanice şi o memorie NAND flash, care estefolosită ca un buffer mai rapid.




2009 Proiect HDD ]

2006 : înregistrarea perpendicularăMomentus 5400.3, un hard disk de 2,5 (oii şi 160 GB de la Seagate foloseştetehnologia de înregistrare perpendiculară.

2007 : Hard diskul de 1 TerabyteCu Deskstar 7K1000, Hitachi lansează pe piaţă primul hard disk de 1Terabyte.

Viitor : Hard diskurile viitorului nu produc zgomot, consumă mai puţincurent, sunt rapide şi foarte robuste. Cele mai mari SSD-uri actuale oferă ocapacitate de maximum 256 GB. Motivul principal este preţul: memoriaflash încă este foarte scumpă. Totuşi, experţii estimează că va dura cinci ani

până când SSD-urile vor prinde din urmă hard diskurile convenţionale înceea ce priveşte capacitatea la acelaşi preţ.

Constructia HDD-ului

Denumirea „hard-disk”(disc rigid) arata de fapt proprietatea fizica a

discurilor din interiorul carcasei.Aceste discuri se numesc platane si sunt compuse dintr-un substrat

si un mediu magnetic . Substratul sau materialul de baza din care este facut

platanul trebuie, prin natura lui sa fie un material non-magnetic capabil sa fie prelucrat in forme foarte subtiri (grosimea acestor platane este de ordinulmilimetrilor sau chiar mai mici).

Astfel, materialele alese pentru realizarea platanelor sunt aluminiulsau o mixtura intre sticla si un material ceramic .

Pentru a permite stocarea datelor, ambele parti ale platanului suntacoperite cu un strat foarte subtire de material cu proprietati magneticefoarte bune (o pelicula de oxid magnetic) sau, mai recent, cu un stratmetalizat foarte subtire.

Platanul-este de fapt suportul magnetic pe care se stocheazadatele .Dimensiunile (diametrul) acestuia pot fi de 3.5” sau 5.25”, cele maiintalnite fiind de 3.5”.

Materialul de baza din care sunt facute aceste platane, estesticla deoarece este foarte maleabila usor de finisat la dimensiuni mici sirezistenta (in ciuda dimensiunilor extrem de mici) la fortele fizice careactioneaza asupra sa in momentul functionarii.




2009 Proiect HDD ]

Interiorul hard-disk-ului trebuie ferit de actiunea prafului, presiunea constanta a aerului din interior fiind pastrata cu ajutorul unor filtre.Platanele sunt complet izolate fiind mentinute intr-un vacuum partial.

De regula exista doua sau trei platane asezate unul peste altulsi fixate de un ax ce roteste tot ansamblul de platane la mii de rotatiipeminut(4000-10000 Rpm).Intre platane exista spatiu, ele nefiind lipite, tocmai

pentru a permite capului de citire/scriere (montat pe bratul ce il antreneaza)sa se deplaseze pe toata latimea platanului.

Din aceasta cauza, o singura particula de praf ar fi de ajuns pentru a se realiza contactul intre capul de citire/scriere si suprafatamagnetica a platanului ducand la zgarierea irecuperabila aacestuia,compromitand astfel datele aflate in acea zona.

Controllerul de disc-acest controller se ocupa de tot

mecanismul din interiorul hdd-ului:de capetele de citire, de viteza de rotatiea platanelor sau de reimprospatarea memoriei tampon.

Capul citire-scriere reprezinta „translatorul”, cel care prelucreaza informatia de pe platane, asa cum se afla ea in format digital si otransfera la controllerul de disk.

De aici, aceasta sub forma de date ajunge la procesor si maideparte.Exista cate un cap de citire/scriere pentru fiecare din partile

platanului acestea fiind actionate simultan, prin intermediul unui modul

electro-magnetic, de catre bratul de miscare in varful caruia se afla.Capetele sunt concepute sa atinga discul numai cand platanele s-au oprit iar „parcarea” lor nu se face oriunde, ci intr-o zonaspeciala numita LZ (Landing Zone).

Structura datelor pe disc

Cand un disceste supus unei formatari in profunzime, suprafata este

impartita in piste si sectoare .Pistele sunt cercuri concentrice pe fiecare parte a platanelor, in jurul axului care invarte platanele.Pistele, egal ditantatede axul platanului de pe fiecare parte a platanului si de pe toate

platanele,sunt grupate in cilindri care sunt subdiviyate la randul lor insectoare a cate 512 biti fiecare.




2009 Proiect HDD ]

Conceptul de cilindru este important din moment ce informatia de pe cilindru a unor platane diferite este citita fara miscarea capului decitire/scriere.

Performante

Un hard-dik lent influenteaya cel mai mult, fata de orice altdispozitiv, performantele unui calculator. Un hard lent este in stare sa„umbreasca” un procesor puternic in timp ce viteza efectiva a hard-disk-uluieste dictata de un numar de factori.

Viteza de rotatie

Dintre caracteristicile principale pe care le are HDD-ul cea maiimportanta este viteza de rotatie(RPM).

Viteza de rotatie este foarte importanta pentru ca de ea depindeviteza de acces la datele de pe platane si tot de ea depinde si rata de transfer a informatiei.Asa dar cu cat viteza de rotatie este mai mare cu atat capul decitire/scriere se deplaseaza mai repede si mult mai multe date ajung sa fiecitite/scrise.

Sa nu uitam,sa tinem cont de faptul ca viteza de rotatie a platanelor este constanta.Viteza de rotatie, care a fost mentinuta o vreme la hard-urile

EIDE mai vechi,era pana la 5400 RPM iar a hard-urilor SCSI era de 7200RPM.

In timp aceasta viteza a tot crescut, atingand acumlimitele de7200RPM.(pentru HDD-urile IDE) si pana la 12000 RPM(pentru celeSCSI).

Tipul interfatei

La alegerea unei unitati hard avem in vedere doua variante: IDEsau SCSI (dupa tipul interfatei folosite). IDE (Integrate Drive Electronics) este interfata cea mai utilizatala ora actuala si totodata si cea mai ieftina.Controller-ul pentru astfel de




2009 Proiect HDD ]

unitati este integrat pe placa de baza, ceea ce nu necesita achizitionarea unei placi suplimentare.Dezavantajul major al acestui tip de interfata consta infaptul este foarte lenta si incarca procesorul.

O varianta imbunatatita a IDE este EIDE(Enhanced IDE) careutilizeaza magistrala pe 32 biti, ofera rate mai bune de transfer siDMA(Direct Memory Access) in unele unitati.O magistrala IDE suportadoar doua unitati-un master si un slave.

Ratele maxime de transfer pentru unitatile EIDE pot ajunge panala 100 MB/s si chiar mai mult. SCSI(Small Computer System Interface) este in schimb mairapid, oferind rate de transfer incepand cu 10 MB/s-SCSI2 si pana la 80MB/s-Wide Ultra-2 SCSI.

Avantajul interfetelor SCSi este ca permit conectarea de pana la7 si chiar panala14 dispozitive pe acelasi controller si o lungime maxima a

cablului de pana la12 metri.

Cache

Memoria tampon (cache) detinuta de fiecare unitate permite ovitezac de acces, mai mare la date.Datele care au mai fost accesate suntdepuse in memoria tampon, iar inmomentul in care se incearca un nouacces,ele sunt obtinute direct din cache, cu cat mai mare este memoria cache,cu atat mai buna este performanta.Pentru o unitate cu capacitate sub 1 GB,

un tampon de 128 KB ar trebui sa fie destul, in timp ce pentru hard-disk-urimai mari dimensiunea memoriei tampon ar trebui sa fie 512 si chiar1.024KB.

Latenta(Timpul de acces)

Latenta totala include timpul de acces si latenta de

rotatie.Timpul de acces reprezinta timpul mediu exprimat in milisecunde incare capul de citire/scriere ajunge la sectorul pe care trebuie sa ilscrie/citeasca, acesta fiind calculat din momentul in care sistemul a emiscererea.

Latenta reprezinta timpul mediu in care sectorul vizat sprecitire ajunge sub capul de citire/scriere.




2009 Proiect HDD ]

Rata de transfer

Rata de trasfer a hdd-ului reprezinta viteza la care datele sunttransferate catre sau dinspre suportul media(ne referim aici la platan).

In general aceasta este calculata in MegaBytes pesecunda(MBps).Hard-disk-urile moderne au rate de trasfer ce cresc o data cudepartarea de axul platanului.

Caracteristicile legate de densitatea pe platanul hard-disk-uluisunt:numarul de piste pe inch (Track Per Inch-TPI) si biti pe inch (Bits Per Inch-BPI).Pista reprezinta un inel cu centrul pe axul platanului

BPI DTR

Reprezinta numarul de piste care acopera osuprafata in inch data

(1200 TPI-1200 de piste pe un inch patrat).

Reprezinta cati biti se pot scrie pe o suprafatade disk de un inch.

(Data Transfer Rate)-rata de transfer ainformatiei intre

controllerul IDE si procesor.

In zilele noastre hdd-urile cele mai performante au ajuns la untimp de acces de 7ms si o latenta medie de 3ms, in timp ce rata de transfer seapropie foarte mult de 20MB/sec.




2009 Proiect HDD ]

Capacitatea

Primul lucru pe care il comunica fiecare producator despre hard disk-urilesale este capacitatea. De obicei, fiecare producator ofera mai multe modelecu capacitati din ce in ce mai mari, adresate unor segmente de piata diferite.De aceea, pe piata pot fi gasite mai multe variante, cu capacitati incepand dela 2-3GB si mergand pana la 1,5 TB poate si mai mult . Capacitatea unuidisc are o foarte mare importanta, deoarece de dimensiunea acestuia depindecat va dura pana cand vei avea nevoie de un upgrade la alt model maiincapator.

Firma producatoare si cea care il comercializeaza

- Firma producatoareLa ora actuala pe piata hard disk-urilor exista mai multi concurenti: Maxtor,Western Digital, Seagate, Hitachi (care a incorporat divizia de hard disk-uria IBM) si Samsung. Pe langa aceste marci consacrate, pe piata romaneascasi-a facut aparitia un alt nume - Nikimi. Aceasta firma nu produce unitati. Eacumpara unitatile defecte revenite la garantie de la producatori, le repara si

le pune apoi in vanzare. Desi compania sustine ca acestea sunt la fel defiabile ca si cele oferite de producatori, experienta pietei romanesti ademonstrat ca acestea sunt un adevarat pericol pentru cumparatori, multedintre acestea defectandu-se la doar 24 de ore de la punerea in functiune.

Specialistii din lumea IT au pareri impartite cu privire la marca cea mai buna. Fiecare tinde sa sustina marca pe care a folosit-o cel mai des. Sfatulnostru ar fi ca in cazul achizitionarii unui hard disk nou sa optezi pentru unadin marcile Maxtor, Western Digital sau Seagate, datorita traditiei de calitatea acestor marci. Ca o contra recomandare mentionam din nou firma Nikimi,

fara sa mai adaugam ceva la ceea ce am spus anterior.

- Firma care il comercializeazaSi firma care il comercializeaza are o importanta in alegerea unui disc. In

primul rand trebuie sa cunosti modul cum rezolva aceasta firma garantiile.La unele firme inlocuirea unei unitati defecte se face pe loc, la altele fiindinsa vorba de durate destul de lungi pentru rezolvarea garantiei.




2009 Proiect HDD ]

Dar acesta nu este singurul aspect la care ar trebui sa fii atent. Unele firme practica preturi mai mari pentru anumite produse, fie pentru ca nu ele suntimportatoare directe, fie pentru ca cer preturi premium doar pentru renumelefirmei.




2009 Proiect HDD ]


hard disk -ul

Documents