Dysk twardy jest zbudowany
z:
obudowy,
której zadaniem jest ochrona znajdujących się w niej elementów przed
uszkodzeniami mechanicznymi a także przed wszelkimi cząsteczkami
zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu. Jest to konieczne, gdyż nawet
najmniejsza cząstka "kurzu" ma wymiary większe niż odległość pomiędzy
głowicą a powierzchnią nośnika, tak więc mogłaby ona zakłócić odczyt
danych, a nawet uszkodzić powierzchnię dysku.
elementów
elektronicznych, których celem jest
kontrola ustalenia głowicy nad wybranym miejscem dysku, odczyt i zapis
danych oraz ich ewentualna korekcja. Jest to w zasadzie osobny komputer,
którego zadaniem jest "jedynie" obsługa dysku.
nośnika
magnetycznego, umieszczonego na wielu
wirujących "talerzach" wykonanych najczęściej ze stopów aluminium.
Zapewnia to ich niewielką masę, a więc niewielką bezwładność co umożliwia
zastosowanie silników napędowych mniejszej mocy, a także szybsze
rozpędzanie się "talerzy" do prędkości roboczej.
elementów
mechanicznych, których to zadaniem jest
szybkie przesuwanie głowicy nad wybrane miejsce dysku realizowane za
pomocą silnika krokowego. Wskazane jest stosowanie materiałów lekkich o
dużej wytrzymałości co dzięki małej ich bezwładności zapewnia szybkie i
sprawne wykonywanie postawionych zadań.
IDE (ATA) - interfejs, który
zdobył ogromną popularność ze względu na niską cenę zintegrowanego z
napędem kontrolera, praktycznie dominujący rynek komputerów domowych. Jego
pozycję umocniło się pojawienie się rozszerzonej wersji interfejsu - EIDE.
Zwiększono w niej liczbę obsługiwanych urządzeń z 2 do 4, zniesiono
barierę pojemności 540 MB, wprowadzono też protokół ATAPI umożliwiający
obsługę innych napędów, np. CD-ROM. Maksymalna przepustowość złącza
wzrosła z 3,33 MB/s do 16,6 MB/s, znacznie przekraczając możliwości
dzisiejszych napędów. Limit ten uległ kolejnemu przesunięciu w momencie
pojawienia się specyfikacji Ultra DMA/33, zwiększającej przepustowość do
33,3 MB/s. SCSI - Interfejs SCSI pozwalający na obsługę początkowo 7,
a później 15 urządzeń, znalazł zastosowanie głównie w serwerach. Do jego
zalet należy możliwość obsługi różnych urządzeń (nagrywarek, skanerów,
napędów MOD, CD-ROM i innych). Pierwsza wersja SCSI pozwalała na
maksymalny transfer 5 MB/s, wkrótce potem wersja FAST SCSI-2 zwiększyła tę
wartość do 10 MB/s. Kolejny etap rozwoju standardu SCSI to rozwiązanie
Ultra SCSI. Jego zastosowanie podnosi maksymalną prędkość transferu danych
do 40 MB/s. Obecnie spotyka się trzy rodzaje złączy służących do
podłączania dysków SCSI. Najlepiej znane jest gniazdo 50-pinowe,
przypominające wyglądem złącze IDE, lecz nieco od niego dłuższe i szersze.
Strukturalnie zaś dysk twardy jest podzielony na partycje, czyli
rozłączne obszary, którym system operacyjny przypisuje litery napędów.
Rozróżniamy przy tym partycje pierwotne (primary) i rozszerzone
(extended). Pliki systemowe, uruchamiające system operacyjny muszą
znajdować się na jednej z partycji pierwotnych- tych ostatnich może być
maksymalnie cztery. Natomiast liczba partycji rozszerzonych jest
praktycznie nieograniczona. Dysk podzielony jest też na ścieżki, czyli
koncentrycznie położone okręgi na każdym talerzu twardego dysku, które
podzielone są z kolei na klastery i sektory. Pierwsze z nich to jednostki
alokacji, najmniejsze logiczne jednostki zarządzane przez FAT (tabela
alokacji plików) i inne systemy plików. Fizycznie klaster składa się z
jednego lub kilku sektorów. Natomiast same sektory to po prostu
najmniejsze adresowalne jednostki na twardym dysku. Całkowitą liczbę
sektorów otrzymujemy, mnożąc liczbę głowic przez liczbę ścieżek razy
liczbę sektorów na ścieżce. Na komfort pracy z systemem komputerowym
duży wpływ ma wydajność dysku twardego. Efektywna prędkość z jaką dysk
dostarcza dane do pamięci komputera, zależy od kilku podstawowych
czynników. Największy wpływ na wydajność mają elementy mechaniczne, od
których nawet najwolniejsza elektronika jest o dwa rzędy wielkości
szybsza. Fundamentalne znaczenie ma prędkość ustawiania głowicy nad
wybraną ścieżką, ściśle związana ze średnim czasem dostępu. Równie
istotnym parametrem jest prędkość obrotowa dysku, rzutująca na opóźnienia
w dostępie do wybranego sektora i prędkość przesyłania danych z nośnika do
zintegrowanego z dyskiem kontrolera. Dopiero w następnej kolejności liczy
się maksymalna prędkość transferu danych do kontrolera czy wielkość
dyskowego cache'u. Ogromne znaczenie ma prędkość obrotowa dysku.
Zależność jest prosta: im szybciej obracają się magnetyczne talerze, tym
krócej trwa wczytanie sektora przy takiej samej gęstości zapisu. Mniejsze
jest także opóźnienie, czyli średni czas oczekiwania, aż pod ustawionym
nad właściwym cylindrem głowicą "przejedzie" oczekiwany sektor. W
przeciwieństwie do nowoczesnych CD-Rom'ów dyski twarde obracają się ze
stałą prędkością, osiągając od 3600 do 7200 rpm (revolutions per minute).
Lepszym pod względem prędkości obrotowej okazał się model firmy Seagate,
Cheetah ST34501- pierwszy dysk na świecie wirujący z prędkością 10000
obr/min. Pierwsze, zewnętrzne ścieżki są wyraźnie dłuższe od położonych w
osi dysku. W nowoczesnych napędach są one pogrupowane w kilka do
kilkunastu stref, przy czym ścieżki w strefach zewnętrznych zawierają
więcej sektorów. Ponieważ dysk wczytuje całą ścieżkę podczas jednego
obrotu, prędkość transferu danych na początkowych obszarach dysku jest
największa. W związku z tym informacje podawane przez prostsze programy
testujące transfer dysku są często zbyt optymistyczne w stosunku do
rzeczywistej średniej wydajności napędu. Media transfer rate- prędkość
przesyłania danych z nośnika do elektroniki dysku zależy od opóźnień
mechanicznych oraz gęstości zapisu. Gęstość tę równolegle do promienia
dysku mierzy się liczbą ścieżek na cal (TPI), zaś prostopadle (wzdłuż
ścieżki) obrazuje ją liczba bitów na cal (BPI). Wydajność dysku w
dużej mierze zależy także od rozwiązań zastosowanych w samym komputerze i
kontrolującym go systemie operacyjnym. Znaczenie ma prędkość procesora,
wielkość pamięci operacyjnej i cache'u, prędkość transferu danych o
pamięci czy narzut czasowy wprowadzany przez BIOS. Zastosowany system
plików do "czystego" czasu transferu zbiorów dokłada swoje narzuty
związane z administracją zajętym i wolnym miejscem na dysku. Źle dobrany,
lub zbyt mały lub za duży rozmiar programowego bufora dyskowego również
może wyraźnie wydłużyć czas reakcji dysku.
|