Жесткий диск

Адресация данных

Минимальной адресуемой областью данных на жёстком диске является ''сектор''. Размер сектора традиционно равен 512 байт.Во всех серийно используемых стандартах, начиная с ST-412, разработанного в начале 1980-х годов. В 2006 году IDEMA объявила о переходе на размер сектора 4096 байт, который планируется завершить к 2010 году.

18 июня 2009 Western Digitals уже сообщил о начале использования новой технологии форматирования, названой Advanced Format, и выпустил накопитель (WD10EARS-00Y5B1) использующий новую технологию.

В окончательной  версии Windows Vista, вышедшей в 2007 году, присутствует ограниченная поддержка дисков с таким размером сектора.

Существует 2 основных способа адресации секторов на диске: ''цилиндр-головка-сектор'' и ''линейная адресация блоков''.

CHS

При этом способе  сектор адресуется по его физическому положению на диске 3 координатами — ''номером цилиндра'', ''номером головки'' и ''номером сектора''. В современных дисках со встроенными контроллерами эти координаты уже не соответствуют физическому положению сектора на диске и являются «логическими координатами».

LBA

При этом способе  адрес блоков данных на носителе задаётся с помощью логического линейного  адреса. LBA-адресация начала внедряться и использоваться в 1994 году совместно  со стандартом EIDE (Extended IDE). Стандарты ATA требуют однозначного соответствия между режимами CHS и LBA:

LBA = [ (Cylinder * no of heads + heads) * sectors/track ] + (Sector-1)

Метод LBA соответствует Sector Mapping для [[SCSI]]. [[BIOS]] SCSI-контроллера выполняет эти задачи автоматически, то есть для SCSI-интерфейса метод логической адресации был характерен изначально. 
 

Технологии  записи данных

Принцип работы жёстких  дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время  для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности  магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод продольной записи

Биты информации записываются с помощью маленькой  головки, которая, проходя над поверхностью вращающегося диска, намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. При этом вектор намагниченности домена расположен продольно, то есть параллельно поверхности диска. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². В настоящее время  происходит постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

Метод перпендикулярной записи

Метод перпендикулярной записи — это технология, при  которой биты информации сохраняются  в вертикальных доменах. Это позволяет  использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 60 Гбит/см².

Жёсткие диски с  перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

Метод тепловой магнитной записи

Термоассистируемая  магнитная запись

Метод тепловой магнитной  записи на данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На рынке ЖД данного типа пока не представлены (на 2009 год), есть лишь экспериментальные образцы, плотность записи которых 150 Гбит/см². освоила 1 терабит на квадратный дюйм. Разработка HAMR-технологий ведется уже довольно давно, однако эксперты до сих пор расходятся в оценках максимальной плотности записи. Так, компания Hitachi называет предел в 2,3−3,1 Тбит/см², а представители Seagate Technology предполагают, что они смогут довести плотность записи HAMR-носители до 7,75 Тбит/см². Широкого распространения данной технологии следует ожидать в 2011—2012 годах.

История прогресса  накопителей 

Шесть жёстких дисков, образовавшихся в ходе их развития.

* [[1956 год]] — жёсткий  диск IBM 350 в составе первого серийного  компьютера [[IBM 305]] RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник и имел вес 971 кг, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нём покрытых чистым железом тонких дисков диаметром 610 мм составлял около 5 миллионов 6-битных байт (3,5 Мб в пересчёте на 8-битные байты).

* [[1980 год]] — первый 5,25-дюймовый Winchester, Seagate Technology ST-506, 5 Мб.

* [[1981 год]] — 5,25-дюймовый Shugart ST-412, 10 Мб.

* [[1986 год]] — стандарты SCSI, ATA(IDE).

* [[1991 год]] — максимальная  ёмкость 100 Мб.

* [[1995 год]] — максимальная  ёмкость 2 Гб.

* [[1997 год]] — максимальная  ёмкость 10 Гб.

* [[1998 год]] — стандарты  UDMA/33 и ATAPI.

* [[1999 год]] — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб.

* [[2002 год]] — стандарт ATA/ATAPI-6 и накопители емкостью  свыше 137 Гб.

* [[2003 год]] — появление SATA.

* [[2005 год]] — максимальная  ёмкость 500 Гб.

* [[2005 год]] — стандарт Serial ATA 3G (или SATA II).

* [[2005 год]] — появление Serial Attached SCSI (Serial Attached SCSI).

* [[2006 год]] — применение  перпендикулярного метода записи  в коммерческих накопителях.

* [[2006 год]] — появление  первых «гибридных» жёстких дисков, содержащих блок флеш-памяти.

* [[2007 год]] — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 терабайт.

* [[2009 год]] — на  основе 500-гигабайтных пластин Western Digital, затем Seagate Technology LLC выпустили модели ёмкостью 2 Тб.

* [[2009 год]] — Samsung выпустила первые жесткие диски с интерфейсом USB 2.0 .

* [[2009 год]] — Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объемом 1 Тб (плотность записи  — 333 Гб на одной пластине)

* [[2009 год]] — появление  стандарта SATA 3.0 (SATA 6G).

* [[2010 год]] — Seagate выпускает жесткий диск объемом  3 Тб .

* [[2010 год]] — Samsung выпускает жесткий диск с пластинами, у которых плотность записи  — 667 Гб на одной пластине .