Устройство и принцип работы HDD

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Февраля 2013 в 09:59, курсовая работа

Описание

Первый носитель, использовавшийся в качестве постоянного накопителя в IBM PC, имел по тем временам колоссальную емкость - 10 Mb. Так получилось, что обозначение одного из дисков той серии (30/30) совпало с обозначением популярной винтовки, и жесткие диски по традиции часто называют теперь "винчестерами". На сегодняшний момент (середина 2001-го года) емкость дисков превышает 100 Gb, то есть количественный прогресс в этой области за все время развития магнитных носителей позволил увеличить объем этих самых носителей в 10000 раз.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….. 6
1.1. История развития HDD (Hard Disk Drive)……………………………………….6
1.2.Контролеры и интерфейсы HDD………………………………………………… 9
1.3.Этапы большого пути ……………………………………………………………10
2 Общая часть…………………………………………………………………………………11
2.1.Как выглядит и из чего состоит IDE контроллер……………………………….11
2.1.1.Контроллеры IDE (ATA)………………………………………………..11
2.2. Serial ATA…………………………………………………………………………16
2.2.1.SATA интерфейс ………………………………………………………..17
2.2.2.Описание SATA……………………………………………………….....18
2.2.3.Интерфейс близок к завершению……………………………………....19
2.2.4.Установка и устранение неполадок жестких дисков с интерфейсом Serial ATA (SATA)………………………20
2.2.5.Подключение кабелей и установка диска………………………………21
2.2.6. Отличие SATA1 от SATA2……………………………………………..22
2.3.Smart технлогия…………………………………………………………………....22
3 Специальная часть……………………………………………………………………….…..24
3.1.Принцип работы жесткого диска (винчестера, HDD)…………………………...24
3.2.Технология перпендикулярной записи информации. ………………………..…25
3.3.Перспективы развития технологии магнитной записи……………...…………..26
3.3.1.Немного физики………………………………………………………….27
3.3.2.Заглядываем внутрь…………………………………………………..….28
3.3.3Блинные дела………………………………………………………..……29
3.3.4.Как это работает……………………………….…………………..……..29
3.3.5. Плотность записи…………………………………………………..……31
3.3.6.По проторенной дорожке………………………………………………..32
3.3.7.Гигантский, но магнитный………………………………………………34
3.3.8.Почему именно винчестер?......................................................................35
3.4.Жесткий диск Western Digital SATA II ……………………………………….….36
3.4.1Жесткий диск Western Digital IDE …….…………………………….…..36
3.5.Новая линейка Seagate Barracuda 7200.1………………………………………….37
3.5.1.Самые новые жесткие диски Toshiba с интерфейсом SATA…………..39
4 Заключение…………………………………………………………………………………....41
5 Список используемой литературы……………………………………………………….
6 Графическая часть

Работа состоит из  1 файл

курсовой.doc

— 1.04 Мб (Скачать документ)

 

 

3.4.Жесткий диск Western Digital SATA II

 

Эти жёсткие диски  с интерфейсом SATA отличаются низкой рабочей температурой, бесшумностью, превосходной скоростью и лучшей в отрасли надёжностью. Поэтому они отлично подходят для использования в настольных компьютерах, деловых системах и бытовых электронных приборах. 

Кэш 8 Мб Хранит больший объём данных в высокоскоростной памяти, что гарантирует непревзойдённую в своём классе скорость работы. Высокая скорость вращения дисков 7200 об/мин и интерфейс SATA нового поколения со скоростью передачи данных 3 Гб/с. 

Низкая температура  в процессе эксплуатации Накопители WD созданы с наименьшим потреблением энергии из всех высокообъемных жестких дисков класса настольных компьютеров, что снижает температуру при работе и делает накопитель еще более надежным.  

Тихие Благодаря применению фирменной технологии WhisperDrive™ уровень шума у этих накопителей находится у самого порога восприятия человеческого слуха. Технология Soft Seek™ оптимизирует алгоритмы перемещения блока головок, что способствует повышению эффективности работы накопителя и снижению уровня шума при операциях чтения и записи.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.1Жесткий  диск Western Digital IDE

 

Начнем с того, что WD -- вторая после Seagate компания, выпустившая  на рынок SATA-накопитель. Шесть месяцев  назад мы говорили, что подобный продукт она планирует анонсировать весной 2003 г. И что это будет  некий эксклюзивный, оригинальный винчестер. Наши предсказания полностью сбылись -- весной текущего года на рынок вышел Raptor. Первый "не SCSI"-винчестер с частотой вращения 10000 об/мин. И он действительно оказался оригинальным и эксклюзивным... Но разговор сейчас не о нем, вернемся к привычным IDE-дискам. 

Как и раньше, WD лидирует среди всех разработчиков  по богатству своих модельных  рядов -- такого изобилия нет ни у  кого. Общее количество ее продуктов  если и поддается подсчету, то времени  на него требует весьма немало. А с новой политикой выпускать к каждой новой серии HDD "дополнение" в виде Special Edition с объемом буфера 8 MB задачу ничуть не упрощает. 

На сегодняшний  день WD по-прежнему остается первой, имеющей  в своем арсенале самый емкий IDE-винчестер. Не так давно это был WD2000BB Drivezilla, теперь же на смену ему пришел WD2500BB/JB объемом уже не 200, а 250 MB. Кроме увеличения емкости, данная модель подверглась еще некоторым улучшениям -- повышение быстродействия, исправленное firmware и, наконец-то, наличие встроенного термодатчика, позволяющего программными средствами определить температуру диска. В общем, достойный преемник WD2000BB/JB. 

Следующим интересным моментом стал анонс нового SATA-диска  объемом 250 GB в июне нынешнего года. При взгляде на пресс-релиз этой модели явно видно наследие Raptor -- технологии SecureConnect и FlexPower если и не были в нем реализованы, то уж заложены -- точно. Несмотря на громкие названия, ничего экстраординарного в них нет: это SATA -- такой, каким он должен был быть. Помните достаточно оригинальный конструктив интерфейсного и силового разъема на Raptor? Теперь стало понятно, для чего это было сделано. SecureConnect подразумевает объединение в одном жестком модуле обоих коннекторов, к тому же блок разъемов снабжен защелками для улучшения контакта. На первых SATA-накопителях раздельная конструкция вызывала множество нареканий из-за низкой надежности соединения. 

Ну а с FlexPower ситуация еще проще -- тот же Raptor имел два разъема питания -- стандартный ATX и SATA. Новинка от WD сохранила ту же схему. Теперь запитать новый накопитель не составит никакого труда. Особенно ввиду того, что до сих пор производители винчестеров, материнских плат, блоков питания и "околокомпьютерной мишуры" (коннекторов, шлейфов и т. д.) так и не пришли к единому мнению о том, кто же из них должен заниматься производством соответствующих переходников для SATA HDD. 

3.5.Новая  линейка Seagate Barracuda 7200.1

 

Винчестер рекордного объема пополнил хорошо известную линейку настольных жестких дисков Barracuda 7200.11. Но речь не идет о механическом увеличении количества моделей. На самом деле изменения, произошедшие с настольными винчестерами Seagate, более глобальные – вся линейка, а не только "топовая" модель, была переведена на новую технологию.

Итак, новая линейка Barracuda по-прежнему имеет порядковый номер 11, хотя ее состав изменен полностью (сохранена лишь модель объемом 1 Тб). Никаких официальных  данных о том, какие технические  новшества были реализованы в  новых винчестерах, в документации не приводится. Мы знаем только, что это классические жесткие диски с перпендикулярной записью и методом кодирования EPRML, оснащенные головками с элементами чтения TMR. Интерфейс – Serial ATA с поддержкой режима 3 Gbps, объем буфера составляет от 8 Мб у младшей модели до 32 Гб у старших. Совершенно точно известно, что в новой серии пластины емкостью 250 Гб были заменены на новые, емкостью 320 Гб. И теперь в линейку Barracuda 7200.11 входят:

  1. две модели с одной пластиной уменьшенной высоты (так называемые slim-винчестеры), объемом 160 и 320 Гб;
  2. модель с двумя пластинами объемом 640 Гб;
  3. модель с тремя пластинами объемом 1 Тб, сменившая модель с четырьмя пластинами того же объема;
  4. новый рекордсмен – модель с четырьмя пластинами, объем которой составляет 1.5 Тб.

Следует заметить, что для героя  нашего обзора потребовались пластины чуть большей емкости – около 375 Гб. Они изготавливаются по той  же технологии, что и пластины 320 Гб, но путем более тщательного  тестирования отбираются те экземпляры, что имеют наилучшие параметры. Далее выполняется форматирование под более высокую емкость, благо структура носителя однородная и физических границ ячеек не имеет. Заметим также, что емкость пластин в пакете не должна быть идентичной, требуется лишь подобрать их по сумме.

Сводная таблица параметров нового жесткого диска рекордного объема в  сравнении с предыдущей моделью Seagate на базе 4 пластин:

 

Теперь о характеристиках винчестеров  обновленной серии Barracuda. Увеличенная  емкость пластины автоматически  приводит к росту мгновенной скорости чтения и записи, а также скорости последовательного доступа. Наилучшим по этим важным параметрам будет, конечно, винчестер объемом 1.5 Тб – у него емкость пластин наивысшая в серии. Так, мгновенная скорость чтения "сырых" данных (без учета служебных бит) заявлена на уровне 1.7 Гбит/с, а устоявшаяся скорость чтения – около 135 Мб/с. Это примерно на 17% выше, чем у других винчестеров той же серии, и на 33% – чем у предыдущей серии "барракуд".

Вместе с тем рост плотности  записи приводит к снижению скорости случайного доступа, особенно при выполнении записи (из-за уплотнения дорожек и увеличения величины ошибки позиционирования). У новой серии Barracuda 11 по документам ухудшилась средняя задержка записи, но лишь на 0.5 мс. Так ли это на самом деле, проверим.

К незначительным можно отнести  улучшения уровня шума, энергопотребления  и устойчивости к ударам. В целом  обновленная серия настольных винчестеров Seagate обладает той же суммой потребительских  характеристик, что и предыдущие.

Seagate Barracuda 7200.1 | Тестирование

Наш тестовый экземпляр винчестера объемом 1.5 Тб по конструкции корпуса  и внешнему виду ничем не отличался  от других жестких дисков Seagate.

 

Разве что конфигурационная перемычка, отвечающая за ограничение скорости интерфейса до 1.5 Гбит/с, по умолчанию отсутствовала. Версия прошивки – SD17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5.1.Самые новые  жесткие диски Toshiba с интерфейсом SATA

 

Компания Toshiba на протяжении уже очень  долгого времени не прекращает исследования и разработку новых гаджетов с интерфейсами Serial ATA и Parallel ATA. И вот, на прошлой неделе Toshiba представила три новинки в этой сфере. Представленные дивайсы – внутренние жесткие диски из серии MKxx29GSG. Между собой они различаются только по объёму: 120 ГБ, 160 ГБ и 250 ГБ. HDD имеют размерность 1.8 дюйма (4.5 см). Такие жесткие диски чаще всего не используются в персональных компьютерах, они скорее предназначены для ноутбуков, переносных медиаплееров, мини компьютеров или ноутбуков (небольших и недорогих ноутбуков). И так, Toshiba выпустила 1.8 дюймовый жесткий диск на четверть терабайта – это рекордный показатель среди таких HDD. 

Кроме объёма памяти, все три драйва имеют одинаковые характеристики. Благодаря интерфейсу SATA, они могут передавать данные со скоростью до 3-х ГБ в секунду, способны расскручиваться до 5400 оборотов в минуту, что на много лучше по сравнению с интерфейсом PATA и его 4200 оборотами в минуту. Плотность размещения байтов тоже на хорошем уровне в 378.8 Гб на квадрвтный дюйм. Каждый Гб жесткого диска потребляет 0.0016 ватт. Продолжают список характеристик такие функции как: перпендикулярная магнитная запись (Perpendicular Magnetic Recording – PMR) – позволяет улучшить плотность записи данных, улучшенная организация очереди команд (Native Command Queuing – NCQ) – увеличивает скорость работы жесткого диска за счет изменения очерёдности выполнения команд, и сенсор свободного падения. Последний, когда распознаёт свободное падение ноутбука, отводит и фиксирует головку диска чтобы уменьшить ущерб всей конструкции. 

Toshiba заявила о произведённых  подсчётах продаж жёстких дисков с интерфейсом SATA за предыдущие года и пришли к интересному выводу: судя по росту их популярности, Toshiba будет вести разработки в этой области ещё как минимум до 2012 года. С одной стороны срок в три с половиной года может кому-то показаться небольшим, но многие компании, такие как Samsung, Intel и другие, медленно, но верно переходят на производство твердотельных накопителей (SSD). Именно с этим фактом связана дата 2012 года. Как раз к тому времени HDD и SSD должны будут уравняться в цене за Гигабайт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Заключение

4.1 Популярность HDD  в зависимости от надежности.(Данные 2008 года)

 
Процент выхода из строя всех интерфейсов в целом – 2,4% 
В целом, если сравнивать сегодняшние результаты с результатами трехлетней давности, то надежность HDD чуть снизилась: в 2005 году в гарантию возвращалось около 1,6 % IDE-устройств и порядка 1,9 % SATA-винчестеров. 
Популярность интерфейсов (от общего объема продаж):

 
Интерфейс IDE продолжает держаться  за счет владельцев старых компьютеров, но думаю, что через пару-тройку лет  он исчезнет совсем. 
 
4.2 Популярность HDD по объему хранимой информации (данные 2008 года)

 
 
Объемы винчестеров растут каждый год, и если за минувший период самый популярный объем был 250Гб, то в следующем году им наверняка станет 500-750Гб. 
 
4.3 Популярность брендов  (от общего объема продаж , данные 2008 года)

 
 
Калифорнийская Seagate и японская Hitachi уверенно лидируют, но на пятки им наступает WD, не давая расслабиться. 
 
4.4 Надежность брендов (процент выхода из строя по категории целиком)

 
 
Hitachi, Seagate и ее дочерняя компания Maxtor производят примерно одинаковые  по надежности устройства, что  касается WD и Samsung, то надежность  этих винчестеров примерно в  полтора-два раза ниже. Особенно  пугает статистика возвратов по IDE-винчестерам производства Samsung – каждый пятый «винт» был возвращен в гарантию! 
 

 

4.5 Самые надежные модели:

 
Обращает на себя внимание, что самые  надежные винчестеры – старые 80-ки. Лишь каждый 500-й винчестер этого  объема ломается. Больше всего номинаций в категории самых надежных моделей отхватила компания Seagate (Maxtor) – 9 из 14 номинаций. 4 номинации досталось Hitachi, одна – WD. Печально, что ни одного винчестера производства Samsung не оказалось в списке самых надежных моделей, зато в следующем списке - самых ненадежных моделей – их целых 3… 
 
4.6 Самые ненадежные модели:

 

Вывод

 

Лавры самой ненадежной модели достаются 750-гигабайтному Seagate <ST3750640AS> и 320-гигабайтному винчестеру Seagate <ST3320620AS>. Поражает умение компании Seagate производить как очень надежные, так и очень ненадежные модели. Интересно, что в целом рост ненадежности винчестеров происходит вместе с ростом их объемов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Список используемой  литературы

  1. http://www.knsneva.ru
  2. http://www.sonetnn.ru
  3. http://www.winzone.ru

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Графическая часть

 

Диск сд

1 электронный фал курсового  проекта

2 презентация


Информация о работе Устройство и принцип работы HDD