Как информация записывается на магнитный диск и считывается с диска
Обновлено: 02.07.2024
Сегодня почти все компьютеры хранят свои цифровые данные в виде магнитных областей на устройстве, называемом жестким диском, жестким диском или фиксированным диском.
По сути, все жесткие диски работают одинаково: информация кодируется и "записывается" на круглую вращающуюся алюминиевую или стеклянную пластину, покрытую магнитным материалом. Надпись выполняется магнитной головкой, установленной на конце рычага, который поворачивается таким образом, что головку можно расположить над любой частью пластины. Эта же головка также считывает сохраненные данные. Специальное программное обеспечение или прошивка на диске и компьютере отслеживают, где хранится любая информация. В старых дисководах одна сторона диска вместе с его головкой использовалась в качестве сервомеханизма для калибровки и регулирования движения диска и рычага, но современная технология не требует столько места.
Помните, когда музыка появилась на виниловых пластинках? Дисковод во многом похож на фонограф. У каждого есть двигатель, который вращает пластину, содержащую информацию, которая записывается или извлекается с помощью специального устройства, установленного на конце рычага, который вращается поперек диска.
Конечно, есть существенные различия. Пластинка была пластиковой, диаметром 12 дюймов и вращалась со скоростью 33 1/3 об/мин. Жесткий диск компьютера, когда-то имевший 14 дюймов или более в диаметре, теперь не превышает 3,5 или 5,5 дюйма в диаметре, а в ноутбуках и портативных устройствах — 2,5, 1,8 или даже 1 дюйм. Жесткие диски вращаются со скоростью от примерно от 4000 до 15000 об/мин, и в будущем эти скорости, вероятно, увеличатся. И там, где игла фонографа физически касалась канавки пластинки, головки дисков вообще не касаются вращающегося носителя, хотя и приближаются друг к другу, летая на воздушной подушке.
Сегодняшние диски могут хранить огромные объемы данных: самый маленький 3,5-дюймовый. жесткий диск, производимый сегодня, будет хранить 10 ГБ, а емкость отдельных дисков достигла 100 ГБ. У производителей накопителей есть два способа увеличения емкости диска. Самый простой способ — добавить дополнительные пластины вместе с отдельной головкой для каждой стороны каждой пластины, и это было сделано примерно до 16 пластин. Второй, более простой способ заключается в увеличении объема данных, которые можно хранить на одной области магнитного материала. Это стало предметом серьезных исследований. Сегодня у IBM есть диски, которые хранят 25,7 ГБ данных на квадратный дюйм, и компания продемонстрировала технологии, которые могут в четыре раза увеличить это значение до 100 ГБ данных на одном квадратном дюйме.
Самым первым дисковым накопителем был IBM RAMAC. Представленный в 1956 году RAMAC 50 24-дюймовый. пластины содержали 5 МБ данных; стоимость составила 50000 долларов. В 1980 году 14-дюймовый. Дисковый картридж для миникомпьютера мог содержать, возможно, 5 или 10 МБ данных. Оригинальный IBM PC 1981 года не поддерживал жесткий диск. Когда вышла DOS версии 2, появились первые дисковые накопители для компьютеров класса ПК с размером 5,25 дюйма. пластины, которые могут хранить 5 МБ или 10 МБ, а в конечном итоге и более 40 МБ данных.
К 1990 году компьютеры обычно поставлялись с жесткими дисками емкостью 40 МБ. Пять лет спустя типичный новый настольный компьютер имел жесткий диск емкостью 1 или 2 ГБ. В настоящее время вы можете купить ноутбуки с 30-гигабайтными дисками и 48-гигабайтными 2,5-дюймовыми дисками. диски уже поступили в продажу.
Что касается цены, то в 1992 году я купил 80 МБ, 5,25 дюйма. покататься на компьютерной барахолке за 300 долларов; Сегодняшний рынок поставит 20GB 3,5-дюймовый. жесткий диск по цене чуть более 100 долларов в розницу; это в 250 раз больше емкости при одной трети цены. Иными словами, дисковод 1956 года стоил 10 000 долларов за мегабайт. В 1992 году я платил всего 3,75 доллара за каждый мегабайт памяти; сегодня моя цена за тот же мегабайт составляет полцента.
Сочетание низкой цены и большой емкости появилось в 1990 году, когда IBM собрала группу этих недорогих дисков в первые системы RAID, которые сочетали в себе безопасность и восстановление после ошибок.
Даже в современном мире сетей хранения данных и сетевых хранилищ основным строительным блоком является отдельный накопитель на магнитных дисках, и это прекрасно иллюстрируется популярной в настоящее время аббревиатурой JBOD — просто набором дисков.
В этом покомпонентном представлении вы можете увидеть основные компоненты, которые входят в типичный диск:
Блюдо: хранит данные
Шпиндельный двигатель постоянного тока B: вращает диск
C Head: чтение или запись данных с диска или на него
Привод D: заставляет руку двигаться
E Печатный кабель: соединяет руку и голову с электроникой
Рука F: перемещается по диску, позиционируя голову
G Шасси: Литое металлическое основание, на котором установлены другие компоненты
H Защитный кожух: защищает механизм от пыли
Схемы J Logic: обработка преобразования адресов, буферизация данных и запросы ввода-вывода
Диск или диск?
Для магнитных носителей, используемых на компьютерах, предпочтительным вариантом написания является диск.Для других круглых, плоских объектов, включая оптические носители информации, такие как компакт-диски — аудио или данные — и DVD-диски, правильное написание — диск. А откуда, спросите вы, взялось «жесткое»? Он используется в отличие от гибких дисков, магнитная среда которых была достаточно гибкой, но могла вращаться только со скоростью 360 об/мин. Жесткие пластины первых жестких дисков для ПК могли вращаться в 10 раз быстрее — при 3 600 об/мин, тогда как сегодня распространены скорости в два раза выше, а у некоторых производителей диски вращаются со скоростью 15 000 об/мин.
Магнитные диски представляют собой плоские круглые пластины из металла или пластика, покрытые с обеих сторон оксидом железа. Входные сигналы, которые могут быть аудио, видео или данными, записываются на поверхность диска в виде магнитных узоров или пятен на спиральных дорожках записывающей головкой, в то время как диск вращается приводным устройством. Головки, которые также используются для считывания магнитных отпечатков на диске, могут быть с большой точностью расположены в любом месте на диске. Для компьютерных приложений хранения данных набор из 20 дисков (называемый пакетом дисков) устанавливается вертикально на шпиндель приводного устройства. Привод оснащен несколькими головками чтения/записи.
Эти функции дают устройствам с магнитными дисками преимущество перед магнитофонами. Дисковое устройство имеет возможность считывать любой заданный сегмент аудио- или видеозаписи или блока данных без необходимости последовательного прохождения большей части его содержимого; поиск нужной информации на ленте может занять много минут. В магнитном диске прямой доступ к точной дорожке на конкретном диске сокращает время поиска до доли секунды.
Технология магнитных дисков была применена для хранения данных в 1962 году. Случайный доступ к данным, хранящимся на дисках, сделал эти устройства особенно подходящими для использования в качестве вспомогательной памяти в высокоскоростных компьютерных системах. Маленькие гибкие пластиковые диски, называемые дискетами, были разработаны в 1970-х годах. Хотя дискеты не могут хранить столько же информации, как обычные диски, и не могут извлекать данные так же быстро, они подходят для таких приложений, как миникомпьютеры и микрокомпьютеры, где первостепенное значение имеют низкая стоимость и простота использования.
Запись на магнитный диск имеет множество других применений. Офисные диктофоны и транскрибирующие устройства используют этот процесс для хранения голосовых сообщений для последующего использования. Технология магнитных дисков также упростила и улучшила метод, известный как «мгновенный повтор», который широко используется в прямых трансляциях, особенно спортивных событий. Этот метод включает в себя немедленный повторный показ, например, решающей игры в футбольном матче во время прямой трансляции. Видеомагнитофоны изначально использовались для мгновенного воспроизведения, но они оказались слишком громоздкими. В 1967 году компания Ampex разработала специальную видеодисковую машину, которая позволяла находить и воспроизводить нужное действие менее чем за четыре секунды.
Другие магнитные записывающие устройства.
Такие магнитные носители записи, как барабаны и ферритовые сердечники, использовались для хранения данных с начала 1950-х годов. Более поздней разработкой является магнитно-пузырьковая память, разработанная в конце 1970-х годов в Bell Telephone Laboratories.
Вспомогательная компьютерная память, использующая магнитный барабан, работает примерно так же, как магнитные ленты и диски. Они хранят данные в виде намагниченных пятен на соседних кольцевых дорожках на поверхности металлического цилиндра. На одном барабане может быть от одной до 200 дорожек. Данные записываются и считываются головками, расположенными вблизи поверхности барабана, когда барабан вращается со скоростью около 3000 оборотов в минуту. Барабаны обеспечивают быстрый произвольный доступ к сохраненной информации. Они могут извлекать информацию быстрее, чем ленточные и дисковые накопители, но не могут хранить столько же данных, сколько любой из них.
Основная память использует сотни тысяч намагничиваемых ферритовых сердечников, которые напоминают крошечные пончики. Через каждый из сердечников проходят два или более провода, по которым проходят электрические токи, которые намагничивают сердечники либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. Говорят, что сердечники, намагниченные в одном направлении, представляют 0, а сердечники, намагниченные в противоположном направлении, представляют 1. 0 и 1 соответствуют цифрам двоичной системы, основы для операций цифрового компьютера. Данные сохраняются путем намагничивания массива ядер в определенной комбинации нулей и единиц. Основные блоки памяти обеспечивают чрезвычайно быстрый произвольный доступ к сохраненной информации. В отличие от других магнитных запоминающих устройств, которые должны ждать, пока катушка с лентой размотается или барабаны начнут вращаться, извлечение выполняется просто путем отправки электрических импульсов на определенный массив ядер, содержащих нужные данные. Импульсы меняют направление намагниченности в сердечниках, включая выходные сигналы, соответствующие сохраненным данным.
Магнитно-пузырьковая память более экономична в эксплуатации, чем механическая лента, диск или барабан, и значительно компактнее. Устройство состоит из кусочка синтетического граната размером со спичечный коробок.Он хранит данные в крошечных магнитных доменах цилиндрической формы, называемых пузырьками, которые появляются и исчезают под контролем электромагнитного поля. Наличие и отсутствие пузырьков представляют информацию в бинарной форме почти так же, как два состояния магнитных сердечников. Поскольку каждая крошечная гранатовая микросхема содержит сотни тысяч двоичных разрядов, огромные объемы данных могут храниться в блоке памяти, состоящем из небольшого набора этих микросхем.
Презентация на тему: " Устройство, которое считывает и записывает данные на магнитный диск или ленту. Для записи поверхность диска или ленты перемещается мимо считывающей/пишущей головки. Путем разрядки." — Транскрипт:< /h2>
2 Устройство, которое считывает и записывает данные на магнитный диск или ленту. Для записи поверхность диска или ленты проходит мимо головки чтения/записи. Разряжая электрические импульсы в соответствующее время, биты записываются в виде крошечных намагниченных точек положительной или отрицательной полярности.
3 Это небольшие области на устройстве хранения. Жесткий диск при форматировании разбивается на дорожки, сектора и кластеры. Треки представляют собой концентрические окружности вокруг диска. Сектора — это сегменты дорожки. Кластеры представляют собой набор секторов. Типичный жесткий диск может иметь 30 или более дорожек и 10 или более секторов на дорожку.
5 Единая дорожка на всех пластинах, составляющих жесткий диск. Время, которое требуется программе или устройству, чтобы найти отдельный фрагмент информации и сделать его доступным для обработки компьютером. Последовательный доступ Относится к чтению или записи записей данных в последовательном порядке, то есть одна запись следует за другой. Прямой доступ Относится к возможности случайного доступа к данным. Это противоположно последовательному доступу. Диски — это носители с произвольным доступом, а ленты — носители с последовательным доступом.
6 Сокращение для интерфейса системы малого компьютера, стандарт параллельного интерфейса, используемый компьютерами Apple Macintosh, персональными компьютерами и многими системами UNIX для подключения периферийных устройств к компьютерам. Интерфейсы SCSI обеспечивают более высокую скорость передачи данных (до 80 мегабайт в секунду), чем стандартные последовательные и параллельные порты. Кроме того, вы можете подключить множество устройств к одному порту SCSI, так что SCSI на самом деле является шиной ввода-вывода, а не просто интерфейсом.
7 Аббревиатура Intelligent Drive Electronics или Integrated Drive Electronics. Интерфейс IDE — это интерфейс для запоминающих устройств, в котором контроллер интегрирован в дисковод или дисковод для компакт-дисков.
8 Serial ATA — это последовательный канал. Один кабель с минимум четырьмя проводами создает двухточечное соединение между устройствами. Скорость передачи для Serial ATA начинается со 150 МБ/с. Одно из основных конструктивных преимуществ Serial ATA заключается в том, что более тонкие последовательные кабели обеспечивают более эффективный поток воздуха внутри форм-фактора, а также позволяют создавать корпуса меньшего размера.
Данные хранятся на жестком диске в двоичном коде с использованием единиц и нулей. Информация распределяется по магнитному слою диска (дисков) и считывается или записывается считывающими головками, которые «плавают» над поверхностью благодаря слою воздуха, создаваемому сверхбыстрым вращением диска.
В режиме записи электрический ток проходит через головки и изменяет поверхность электрического поля, вписывая 0 или 1. В режиме чтения процесс обратный: магнитное поле передает электрический ток на считывающую головку. , а затем этот сигнал преобразуется в цифровой сигнал, читаемый компьютером.
Жесткий диск или твердотельный накопитель?
Текущие стандарты
- Технология. Магнитный жесткий диск представляет собой преобладающую на сегодняшний день технологию. Магнитные ленты и оптические накопители (CD/DVD) чаще всего используются для хранения и резервного копирования данных в профессиональной среде.
- Размер. Помимо емкости жестких дисков, физический размер устройства также значительно изменился за последние 50 лет. RAMAC был размером с два холодильника, в то время как размер большинства современных жестких дисков составляет 3 дюйма 1/2 (3,5 дюйма или 9 см). Стандартный размер дисков для ноутбуков — 2,5 дюйма. Бум MP3-плееров и других портативных устройств также внесли свой вклад в разработку микроприводов размером всего 1 дюйм!
- Интерфейс. Интерфейс является важным компонентом всех жестких дисков, поскольку он связывает материнскую плату с жестким диском. Тип интерфейса, помимо прочих факторов, определяет скорость передачи информации. Так же, как размер и емкость жестких дисков, интерфейсы постоянно развиваются. Для простоты мы обсудим только самые распространенные:
- ATA/IDE: самый распространенный интерфейс для персональных компьютеров до 2005 года. Сейчас этот тип интерфейса заменен интерфейсами SATA.
- SATA (serial ATA): наиболее распространенный интерфейс с 2005 года, обеспечивающий более высокую скорость передачи, чем ATA.
- SCSI (Small Computer System Interface): этот интерфейс позволяет подключать различные периферийные устройства через адаптер или контроллер SCSI.
![Компоненты жесткий диск]()
Компоненты магнитного жесткого диска
Традиционный магнитный жесткий диск состоит из двух основных компонентов:
- Механический компонент:
- Диски представляют собой двусторонние круглые лотки, чаще всего изготовленные из алюминия, покрытые магнитным слоем, на котором хранятся и систематизируются данные. Эти приводы размещаются вокруг оси вращения, приводимой в движение шпиндельным двигателем. Скорость вращения варьируется в зависимости от марки и модели жесткого диска и обычно составляет от 5400 до 15 000 оборотов в минуту.
- Головка чтения/записи — еще один мобильный компонент жесткого диска. Они управляются приводом, который приводится в действие вторым двигателем. Их вращательные движения позволяют им охватывать всю поверхность приводов. Роль руки состоит в том, чтобы расположить головы на определенном пути, чтобы получить доступ к информации. Важно отметить, что считывающие головки никогда не соприкасаются напрямую с магнитной поверхностью жесткого диска. Даже легкого трения или пылинки достаточно, чтобы повредить диск.
Статьи по теме
Жесткий диск — один из самых важных элементов всех современных компьютеров. Он лежит в основе нашей работы: восстановления данных. Наш более чем 30-летний опыт дал нам возможность работать практически со всеми типами и всеми марками жестких дисков.
Со временем вирус, сбой или просто внутренняя ошибка могут поставить под угрозу целостность жесткого диска, как внутреннего, так и внешнего, и повредить его данные или сделать его недоступным. В зависимости от серьезности проблемы может быть возможно выполнить ремонт и восстановление.
Иногда наши устройства хранения данных, жесткие диски, карты памяти или другие USB-накопители не распознаются операционной системой, что делает невозможным доступ к нашим профессиональным или личным данным. Вот несколько важных советов о том, что делать, если диск не распознается.
Появление жестких дисков SSD стало небольшой революцией в вычислительном микромире, поскольку оно принесло множество улучшений по сравнению с механическими жесткими дисками, в которых для хранения данных используются вращательные и электромагнитные технологии.
Недавно компания Ontrack провела анализ различий в надежности между жестким диском и твердотельным накопителем и пришла к выводу, что у жесткого диска еще много лет впереди.
Выполняя соответствующие действия в случае потери данных с использованием SSD-накопителя, компания увеличивает свои шансы на восстановление своих данных. На самом деле, следующие пять рекомендаций можно применить к периферийным устройствам хранения SSD так же, как и к традиционным жестким дискам.
Твердотельные накопители никогда не ломаются и их можно легко починить? Ложь. Мы слышим всевозможные ложные заявления о SSD. Вот шесть из них, которые мы слышим чаще всего.
При хранении данных с помощью различных носителей твердотельные накопители стали заменой жестких дисков чуть более пяти лет назад. Процесс этой технологии очень быстрый. Если преимущества, с точки зрения производительности, в первую очередь ратуют за SSD-накопители, то как насчет надежности и возможности восстановления данных между двумя накопителями? Это война между SSD и HDD?
Устали ждать, пока ваш ноутбук загрузит Windows или MacOS? Замена магнитного жесткого диска на твердотельный накопитель может изменить ситуацию, хотя это не обязательно так просто, как кажется.
Мы бесплатно заберем ваше устройство и проведем оценку.
Восстановление данных для отдельных дисков и смартфонов начинается от 478,80 фунтов стерлингов (включая НДС). Окончательная цена будет определена в конце оценки, в зависимости от сложности работы и требуемой срочности.
Для начала нажмите на тип носителя, с которого вам нужно восстановить данные. Время оценки для одиночных жестких дисков (HDD и SSD) составляет четыре часа* и в течение 24 часов для систем RAID*. Другие средства массовой информации, такие как мобильные телефоны, не требуют оценки для предоставления точной цитаты.
*Это типичные временные рамки, применимые к обычным рабочим часам (с понедельника по пятницу, с 9:00 до 17:00). Если вам нужна помощь в нерабочее время, аварийная служба или дополнительная помощь, свяжитесь с нами по телефону +44 (0)1372 741999.
Читайте также:
