Apa nama drive pada disk. Lihat apa yang "nzhmd" di kamus lain. Kecepatan operasi berurutan

Terus menyala magnetik keras  Drive Winchester dirancang untuk penyimpanan jangka panjang  informasi di komputer. Hard drive menerima nama HDD pada tahun 1973, ketika IBM memproduksi paket tertutup dua disk yang masing-masing dapat diganti sebesar 30 MB. Angka 30/30 dikaitkan dengan kaliber senapan Winchester 30/30 yang populer di Amerika Serikat. Pada tahun 1983, komputer PC XT mulai dilengkapi dengan hard drive yang tidak dapat dilepas dengan kapasitas 10 MB dengan waktu akses rata-rata 100 ms.

Drive magnetik terbuat dari paduan aluminium atau pelat kaca dengan diameter 3,5 atau 2,5 dengan ketebalan 0,125 inci. Beberapa lapisan tipis bahan magnetik dan non-magnetik diaplikasikan pada pelat dengan sputtering, yang mampu magnet pada area kecil permukaan. Pelat dipasang pada sumbu motor diam spindel kecil (D), yang berputar pada kecepatan konstan (Gbr. 4.3). Karena pembatasan pada ukuran dan berat HDD yang digunakan dalam komposisi komputer pribadi, jumlah pelat terbatas dan saat ini tidak melebihi 12.

Paling sering, jumlah pelat adalah dari dua hingga empat (kepala dari 4 hingga 8), dan cakram luar kadang-kadang hanya memiliki satu permukaan kerja internal. Biasanya, cakram memiliki permukaan kerja bawah dan atas. Satu kepala baca / tulis (Г1, ..., Гn) dibawa ke setiap permukaan kerja. Kepala dibuat menggunakan teknologi film tipis dan merupakan kristal semikonduktor khusus dengan celah berbentuk U menghadap pelat. Bentuk-U digunakan untuk membuat pengangkatan karena gerakan udara selama rotasi cakram. Kepala melayang di atas permukaan dengan celah yang dihitung dalam mikron.

Fig. 4.3. Skema HDD

Saat ini, drive yang lebih besar dari 1 GB menggunakan kepala magnetoresistive (MR), yang termasuk kepala film tipis (TF) untuk merekam dan magnetoresistif untuk membaca. TF adalah kumparan mikro dari beberapa belokan pada papan sirkuit tercetak mini. Di dalam koil adalah inti yang terbuat dari paduan nikel dan besi dengan induksi tinggi. Kesenjangan dalam inti dengan penyemprotan diisi dengan aluminium non-magnetik dan dilindungi dari kerusakan selama kontak dengan disk. Untuk mencegah kerusakan pada pelat dari partikel yang memasuki celah antara kepala dan permukaan kerja, disk ditempatkan dalam selungkup tertutup yang diisi dengan gas inert.

Ringannya kepala dan celah kecil antara disk dan kepala (sekitar 15 nm) memungkinkan untuk membuat magnet trek jauh ke dalam permukaan disk, memastikan keandalan perekaman / pembacaan dan penyimpanan informasi. Bagian kedua dari kepala MR adalah kepala baca, yang didasarkan pada resistor sensor yang mengubah resistansi tergantung pada besarnya medan magnet. Melalui resistor, arus pengukuran yang konstan mengalir, yang berubah dari medan magnet pada momen t sz saat bergerak di sepanjang lintasan. Untuk mengurangi gangguan dari trek yang berdekatan, resistor dinaikkan di atas trek. Menginstal kepala aktif diberikan saya  lintasan (silinder dengan diameter di untuk semua pelat) dibuat oleh koil solenoid (K) yang menggerakkan gagang penggerak (P), seperti yang ditunjukkan pada
  gbr. 4.3. Untuk memindahkan kepala ke trek yang diperlukan, sinyal Ei diterapkan ke sistem pelacakan otomatis (CS), yang dibandingkan dengan sinyal xberasal dari head khusus (G) atau kontak dari variabel resistance R. Jika ada perbedaan dalam sinyal yang dibandingkan, SU memindahkan stok (W) dari solenoid ke arah diameter yang diperlukan di. Ketika daya dimatikan, hard drive otomatis diparkir dengan pegas (P) yang menggerakkan kepala ke area bagian dalam disk, biasanya ke trek terakhir. Jumlah trek ditentukan oleh jenis drive dan untuk hard drive jumlah mereka beberapa ribu. Kesenjangan kecil antara kepala dan permukaan disk memungkinkan Anda untuk mencapai kerapatan perekaman radial dan linier yang tinggi (100 Gbit / sq. Inch) dan meningkatkan kapasitas hard disk hingga beberapa puluh atau bahkan ratusan GB.

Parameter utama hard drive adalah kapasitas (E), nilai tukar (V CR) dan waktu akses data (tcf.). Kapasitas setiap drive berbanding lurus dengan ukuran bentuk - faktor (ukuran). Form - factor menunjukkan bagian kompartemen untuk hard drive. Jika sama dengan 3,5 ´ 1, maka ini sesuai dengan rongga 6 ´ 1 ´ 6 inci yang digunakan untuk satu hard drive 3,5 ². Semakin besar ukuran disk dan jumlah mereka dalam paket, semakin besar kapasitasnya. Namun, dengan peningkatan diameter pelat pada trek yang berbeda, kecepatan disk relatif terhadap head berubah secara signifikan, waktu untuk memindahkan head dari trek internal ke eksternal dan waktu akses rata-rata meningkat. Parameter ini membatasi pembuatan disk yang lebih besar dari 3,5. Oleh karena itu, peningkatan kapasitas disk terus terjadi karena peningkatan TPI, BPI dan metode pengkodean-pengodean. Selain itu, meningkatkan kerapatan perekaman memungkinkan Anda untuk meningkatkan kecepatan membaca data pada kecepatan rotasi disk yang sama. Dengan demikian, Fujutsu dalam model 3.5 HDD baru mencapai kepadatan 10,2 GB pada satu pelat 3,5 dengan kepala MR dan saluran PRML. Perusahaan ini memproduksi HDD diam menggunakan bantalan gesekan cair. Perusahaan lain memproduksi pelat dengan kepadatan rekaman 20 GB atau lebih per piring.

Nilai tukar dicirikan oleh dua parameter: laju transfer antara HDD dan RAM dan kecepatan transfer antara buffer hard drive dan disk permukaan V. Kecepatan transfer antara HDD dan RAM diukur dengan nilai V ol (Mb / s) sebagai rasio array yang ditransfer ke waktu dihabiskan untuk mengirimkannya. Ini ditentukan terutama oleh jenis antarmuka.

2.1. Mode transfer data

Dua mode digunakan untuk mentransfer data antara hard drive dan memori PC:

Mode input / output program PIO;

Mode akses langsung DMA.

Dalam mode PIO, informasi dari buffer cache (Winchester RAM) dari hard disk pertama kali dibaca oleh prosesor pusat dan baru kemudian ditulis ke RAM utama. Bergantung pada panjang siklus baca dan jumlah sektor yang ditransfer per akses disk, mode PIO0 (Mode PIO 0), PIO1, PIO2, PIO3, PIO4, PIO5 dibedakan. Karakteristik mode PIO diberikan dalam tabel. 4.3.

Dalam mode PIO, konten satu sektor (512 byte) biasanya ditransfer per akses HDD, dan dalam mode PIO 4, 16 sektor (atau lebih) ditransfer. Ini membantu meningkatkan kecepatan transfer data dari 3,3 Mb dalam mode PIO 0 menjadi 20 Mb / s dalam mode PIO 5 menggunakan antarmuka IDE atau EIDE.

Namun, mode PIO secara tradisional digunakan dalam tugas tunggal sistem operasioh Dalam sistem operasi multi-tasking, akses langsung ke memori RAM  DMA Input / output data dalam mode ini dilakukan dalam RAM PC, melewati MP. Pertukaran terjadi di bawah kendali pengontrol HDD dalam jeda antara panggilan MP ke RAM, yang meremehkan nilai tukar, tetapi membebaskan MP dari operasi transfer data antara RAM dan HDD. Untuk mode DMA, pengendali dan driver khusus digunakan. Mode DMA dibagi menjadi satu kata DMA 0,1,2 (Singleword) dan verbose DMA 33.100 (Multiword) tergantung pada jumlah kata yang dikirim per satu siklus kerja dengan bus sistem. Karakteristik metode awal penerapan DMA disajikan dalam tabel. 4.4.

Untuk memastikan kinerja DMA yang lebih besar, mode Ultra DMA / 33 dikembangkan dan diterapkan di awal. Antarmuka Quantum Ultra ATA / 33 (Ultra DMA / 33 dan ATA-33) menawarkan transfer data dalam mode DMA Multiword dengan kecepatan 33 Mb / s. Berbeda dengan mode DMA 2, dalam mode Ultra АТА / 33 (Gbr. 4.4.) Data ditransmisikan pada ujung depan dan belakang sinyal clock (TI). Ini memungkinkan Anda untuk 2 kali meningkatkan kecepatan transmisi tanpa meningkatkan frekuensi clock bus sistem. Standar Ultra DMA / 33 berbeda dari versi IDE sebelumnya tidak hanya dalam nilai tukar. Untuk pertama kalinya, ia menggunakan mekanisme pendeteksian kesalahan menggunakan kode kontrol siklik.

Dengan munculnya prosesor Pentium, pengontrol EIDE menyediakan fungsi Bus Master. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam sistem operasi multitasking, untuk meningkatkan kecepatan komputasi, MP dibebaskan dari input / output data antara RAM dan HDD. Oleh karena itu, pengontrol perangkat eksternal (termasuk EIDE) mulai dilengkapi dengan mikroprosesor input / output mereka sendiri. Dalam hal ini, MP mengeluarkan perintah ke pengontrol EIDE, yang memberitahukan kepadanya di mana ia harus mengambil data dari dan di mana area memori itu harus ditempatkan. Setelah menerima instruksi ini, pengontrol mengendalikan bus sistem (PCI) dan melakukan operasi membaca data dari perangkat penyimpanan informasi (misalnya, dari hard drive, CD-ROM, CD-R, drive CD-RW) langsung ke RAM menggunakan saluran DMA. Namun, peningkatan kinerja PC saat menggunakan fungsi Bus Master akan signifikan hanya jika beberapa aplikasi bekerja secara bersamaan. Fungsi Bus Master didukung oleh hampir semua chipset modern.

(dan. 1, dan. 2)

data 1

data 2

data 4

data 3

Fig. 4.4. Prinsip transfer data dalam antarmuka ATA dan Ultra ATA / 33

Kuliah 16: I / O antarmuka perangkat

IDEIDE (ATA), EIDE (Fast ATA, ATA-2, ATA-3) dan SCSI telah lama digunakan sebagai antarmuka hard drive dengan bus sistem pada board sistem. Compaq dan Western Digital IDE pertama yang terintegrasi pada hard drive untuk komputer tipe ISA 8/16 bit, yang disebut IDE ATA dan dirilis pada tahun 1986, distandarisasi pada tahun 1990 untuk melayani dua hard drive. Antarmuka IDE dengan cepat mendapatkan popularitas di antara produsen dan pengguna PC. Pada saat yang sama, biaya hard drive sedikit meningkat, dan hard drive mulai terhubung langsung ke slot pada board sistem, yang merupakan slot bus ISA terpotong, atau ke papan adaptor. Sebelumnya, pengontrol HDD terintegrasi pada papan adaptor, dan antarmuka paralel dan / atau serial serta port game berada. Pada motherboard baru, semua komponen ini terintegrasi langsung ke dalam salah satu chipset VLSI. Ide paling penting dalam membuat IDE adalah merakit bagian utama papan pengontrol di HDD itu sendiri dan memastikan kompatibilitas dengan motherboard apa pun. Ini dirancang untuk pemrosesan satu kali dari satu prosedur input / output program dalam mode PIO - 0, PIO - 1, PIO - 2. Dalam format CHS, batas kapasitas HDD dengan IDE ditentukan oleh produk.

Ё maks \u003d C ´ H ´ S (silinder x kepala x sektor)

Ё maks \u003d 65 536 ´ 16 ´ 255 ´ 512 (byte) \u003d 139,9 GB. Namun, standar BIOS untuk motherboard baru-baru ini hanya didukung E max \u003d C ´ H ´ S \u003d 1024 ´ 255 ´ 63 ´ 512 (byte) \u003d 8,4 GB. Mempertimbangkan keterbatasan bersama IDE dan BIOS pada nilai-nilai C, H, S membatasi kapasitas maksimum HDD tanpa sesuai perangkat lunak  sama dengan

Ё maks \u003d 1024 ´ 16 ´ 63 ´ 512 (byte) \u003d 504 Mb.

Kapasitas HDD 504 MB sudah ada di komputer dengan saya486 tidak cukup, sehingga IDE ATE ditingkatkan. Standar EIDE baru memungkinkan Anda untuk memperluas batas kapasitas maksimum HDD.

Eide  (Fast ATA) (nama dagang Western Digital) PIO-3 dan MultiWord DMA1 dengan transmisi multi-kata dalam akses langsung ke memori RAM. Improved Fast ATA2 mendukung mode: PIO-4 dan MultiWord DMA 2. Yang baru, dengan BIOS yang dimodifikasi, standar EIDE melalui pengontrol EIDE dapat menggandakan / melipatgandakan jumlah head dengan pengurangan proporsional dalam jumlah silinder. Ini memungkinkan Anda untuk memperluas batas kapasitas maksimum HDD menjadi 8,4 GB atau lebih karena penerapan mode alamat logis LBA saat FA< C, H, S >  diterjemahkan ke alamat logis 28 bit< C *, H *, S * >. Namun, saat menggunakan FAT, ada masalah yang membatasi kapasitas disk. Terdiri dari fakta bahwa dengan peningkatan kapasitas disk, ukuran kluster minimum (jumlah sektor pertukaran dan kapasitas perekaman terkecil) meningkat dari 8 KB (untuk hard drive hingga 504 MB) menjadi 64 KB dengan disk berkapasitas besar. Dengan ukuran file kecil, kluster ini tidak sepenuhnya diisi. Memori digunakan secara tidak efisien.

Jumlah perangkat yang terhubung ke EIDE dapat mencapai empat, termasuk CD-ROM atau tape drive. Mode EIDE baru memungkinkan untuk 1 pertukaran membaca data yang mengandung beberapa (2, 4, 8, 16 dan lebih banyak) standar sektor 512-byte (Banyak) sekaligus. Dan antarmuka IDE baru (ATA - 3) mendukung standar Ultra DMA dan memungkinkan Anda untuk meningkatkan kecepatan pertukaran hard disk Ultra DMA dengan RAM melalui pengontrol Ultra DMA pada board sistem. Dalam mode Ultra, kecepatan pertukaran sesuai dengan: DMA 0 - 16,6 Mb / s; DMA 1 - 24,9 Mb / s; DMA 2 (DMA 33) - 33,3 Mb / s; Ultra ATA / 66 - 66,6 Mb / s; Ultra ATA / 100 - 100 Mb / s. Antarmuka 4-kawat serial baru Serial ATA-1.6  dengan kecepatan pertukaran (3 atau 6) Gb / s sedang dikembangkan untuk lebih meningkatkan kecepatan komputer dan kompatibilitas dengan interfaceIDE paralel.

SCSI  dirancang untuk meningkatkan kecepatan pertukaran perangkat eksternal dengan bus sistem dan jumlah yang terhubung peripheral  untuk sistem operasi multi-tasking dan multi-pengguna. Terhubung melalui adaptor utama ke PCI dan memiliki bus data 8/16 bit. Perangkat terhubung ke bus SCSI, yang diatur ke ID \u003d 0, 1, ..., 7. Nomor ID memungkinkan perangkat untuk bertukar melalui SD tanpa partisipasi anggota parlemen menggunakan format dan perintah SCSI. Antarmuka SCSI mendukung Еmax \u003d 8.4 GB. Dengan meningkatkan kecepatan pertukaran ("cepat" - cepat) dan lebar bus ekspansi ("lebar" - multi-bit), ia memiliki modifikasi berikut:

SCSI-1 - 8 bit / hingga 5 Mb / s;

Fast SCSI (SCSI - 2) - 8 bit / hingga 10 Mb / s;

Ultra SCSI - 8 bit / hingga 20 Mb / s;

Fast Wide SCSI - 16 bit / hingga 20 Mb / s;

Ultra Wide SCSI (SCSI - 3) - 16 bit / hingga 40 Mb / s;

Ultra 160 SCSI - 160 Mb / s;

Ultra 320 SCSI - 320 Mb / s.

Di hampir semua versi SCSI, buffer cache multi-segmen dengan kapasitas lebih dari 512 KB dipasang untuk secara bersamaan melayani beberapa proses I / O yang bersaing. Antarmuka SCSI memiliki beberapa keunggulan dibandingkan antarmuka ATA:

Kemampuan untuk menghubungkan hingga 27 perangkat (misalnya, Ultra SCSI-III);

Kemampuan untuk menghubungkan perangkat internal dan eksternal;

Disk hard disk SCSI berputar pada kecepatan yang meningkat 7200, 10.000 atau 15.000 rpm, dan waktu akses ke sana kurang dari 5 - 7 ms;

Kabel pita SCSI 50-inti dapat mencapai 6 meter.

Memiliki komposisi peralatan yang lebih baik, SCSI 1,5 kali lebih mahal daripada ATA dan paling sering digunakan di server.

2.3. Interlive

Dalam hard drive modern, parameter interlining (jumlah revolusi disk untuk membaca seluruh trek), atau seperti juga disebut faktor Interleave (Gbr. 4.5), tidak secara signifikan mempengaruhi kecepatan pertukaran jika ada memori buffer cache yang cukup. Namun, pertimbangan parameter ini memungkinkan kami untuk menjelaskan prinsip pertukaran sektor hard drive dengan buffer cache. Ketika disk berputar, kepala membaca sektor 512-byte dan mengirim data ke register buffer controller, dari mana data ditransfer ke prosesor. Disk terus berputar, read head bergerak ke sektor berikutnya, tetapi controller, dengan buffer cache yang terbatas, masih sibuk bertukar data dengan prosesor. Oleh karena itu, untuk membaca sektor berikutnya ketika controller dilepaskan, kepala harus menunggu revolusi disk penuh atau melewatkan bagian dari sektor tersebut. Saat membaca seluruh cluster, yang terletak di sektor tetangga, sektor dibaca berturut-turut, tanpa penundaan. Jika kapasitas buffer kecil dan perlu untuk mentransfer data ke RAM, maka bagian dari sektor dilewati sampai buffer dibebaskan. Jadi, dalam mode 3: 1 (Gbr. 4.5, b) dua sektor dilewati.

Fig. 4.5. Alokasi cluster dalam mode pertukaran 1: 1 dan 3: 1

Disk dari rilis sebelumnya diatur sehingga sektor-sektor dari file data tidak terletak pada jalur disk satu demi satu, tetapi dalam urutan yang berbeda, dengan mempertimbangkan interlining dan kemampuan untuk bertukar dengan MP dengan rotasi HDD. Selain itu, ketika memposisikan kepala, pengontrol memiliki cukup waktu untuk mengirimkan informasi tanpa rotasi disk yang tidak perlu. Ketika controller dilepaskan, itu merujuk ke sektor terkait.

Pengontrol modern bekerja pada prinsip yang berbeda: untuk mengatur pembacaan sektor yang berkelanjutan, data dibaca dari beberapa sektor ("dengan kecurigaan" tentang kebutuhan mereka) dan disimpan dalam buffer cache, dari tempat mereka nantinya dapat diambil. Keuntungan dari metode ini adalah bahwa pengontrol ditempatkan di drive di mana mekanik dan elektronik bekerja secara optimal.

Kecepatan transfer data V d antara buffer Winchester dan permukaan disk, selain waktu pencarian untuk trek tcp yang diinginkan, secara signifikan dipengaruhi oleh: kecepatan rotasi pelat V dalam; jumlah sektor fisik S per lintasan; metode pergantian mereka (interlive); ukuran buffer cache; tipe data (berurutan, terfragmentasi) dan mode pertukaran. Oleh karena itu, pertukaran kecepatan d antara buffer Winchester dan permukaan disk dalam model terbaik biasanya tidak melebihi 10 Mb / s. Jika trek sudah diposisikan, maka nilai tukar terutama ditentukan oleh dua nilai: waktu pencarian sektor (sama dengan setengah dari periode rotasi lempeng T) dan kecepatan baca sektor. Dengan nilai-nilai ini, V d kira-kira ditentukan oleh rumus:

V d \u003d 0,5 ´ S ´ 512 / (T ´ I) (Kb / s),

di mana S adalah jumlah sektor fisik (S \u003d 80 - 160 dan tergantung pada nomor trek);

T \u003d 1 / V dalam - periode rotasi (pada V dalam \u003d 7.200 rpm T »8 ms);

I - Interval, jumlah putaran disk untuk membaca seluruh trek (untuk hard drive terbaik I \u003d 1).

Mengganti parameter disk terbaik, kita mendapatkan V d »160 ´ 0,5 ´ 512/8 ´ 1024 \u003d 5 Mb / s. Saat memperhitungkan waktu pencarian untuk trek yang diinginkan, nilai tukar antara buffer cache Winchester dan permukaan disk V d akan lebih sedikit dan akan ditentukan dengan cara pelat diisi. Pelat dapat diisi secara berurutan (satu disk pertama, lalu yang lain, dll.) Atau dalam mode pengisian trek, ketika semua trek terluar dari semua pelat diisi terlebih dahulu, kemudian rekaman dipindahkan ke tengah. Mode pengisian trek lebih umum, dan karena itu, HDD yang tidak terisi lebih responsif daripada yang diisi, karena informasi pada trek internal dibaca lebih lambat, dan jumlah sektor pada trek tidak sama - pada silinder bagian dalam lebih sedikit daripada pada silinder eksternal.

2.4. Fitur HDD

Blok umum - Rangkaian kontrol HDD terletak di papan sirkuit tercetak  Winchester ditunjukkan pada Gambar. 4.6. Setiap hard drive IDE atau SCSI memiliki paket disk magnetik, blok kepala magnetoresistif, sistem penentuan posisi, saluran baca untuk menulis, pemisah data, dan mikrokontroler. Pemisah data mengekstrak pulsa sinkronisasi dan data dari sinyal input untuk dibaca. Mikrokontroler mengenali bidang identifikasi dan data sektor dengan label alamat khusus. Bidang pengidentifikasi berisi informasi yang disandikan tentang alamat sektor< C, H, S >. MP menetapkan posisi kepala yang benar dan melakukan operasi penulisan mikro / baca sebagai berikut.

Sistem digital  HDD UM menerima perintah dari bus sistem dari prosesor pusat melalui mikrokontroler untuk pertukaran disk dengan bus SCSI dan mencakup buffer sektor untuk penyimpanan sementara data yang terlibat dalam pertukaran. Drive UU MP menerima alamat logis yang berasal dari bus sistem< C *, H *, S * >mengubahnya menjadi alamat fisik< С, H, S >, dan, melalui MP dan pengontrol untuk mengendalikan mesin dan penggerak kepala, posisikan silinder yang sesuai C. Mengapa nilai menentukan tempat< C >  silinder pada pelat Ei, dibandingkan dengan sinyal posisi pegangan drive x  (lihat gambar 4.3). Jika ada perbedaan EI nol - x  sinyal datang dari sistem kontrol, yang menguatkan dan menggairahkan arus dalam solenoida K, menggerakkan head drive lebih dalam atau ke tepi disk, tergantung pada tanda nilai ketidakcocokan.

Bergerak, kenop drive mengurangi nilai Ei - x  ke nol dan MP HDD dengan posisi penanda (oleh kode bidang identifikasi) menghubungkan kepala yang diperlukan ke sektor ini< S >  dan saluran tulis / baca termasuk encoder untuk merekam atau detektor pulsa dan decoder (DC) dalam mode baca.

Fig. 4.6. Skema Manajemen HDD

Karakteristik beberapa hard drive 3,5 inci disajikan dalam tabel. 4.5. Tabel menunjukkan bahwa kecepatan rotasi V dalam cakram meningkat. Pada hard drive lama, itu sama dengan 3.600 rpm, sekarang paling sering sama dengan 7.200 rpm. Hanya pada HDD mahal dengan antarmuka SCSI yang sama dengan 15.000 rpm. Kecepatan tinggi rotasi disk (7.200 rpm) dan pergerakan kepala mikroskopis memungkinkan untuk memperoleh waktu akses informasi rata-rata sekitar 8 ms dalam desain HDD terbaik. Waktu pencarian untuk trek yang diinginkan tergantung pada posisi awal head dan paling pendek jika head berada pada track yang berdekatan (track to track seek) t cd. Nilai t cd untuk hard drive terbaik adalah 1 hingga 3 ms.

Jika pencarian dilakukan secara acak dengan kemungkinan transisi yang sama ke trek mana pun, kita dapat berbicara tentang waktu akses rata-rata (pencarian rata-rata) t cf. Kapasitas HDD baru telah meningkat secara signifikan hingga 20 GB atau lebih. Semua HDD dilengkapi dengan buffer cache dengan kapasitas 2 MB dan seringkali 8 MB untuk mempercepat akses ke data. Untuk meningkatkan keandalan HDD, S.M.A.R.T. dan metode deteksi dan koreksi kesalahan khusus.

Tabel 4.5 Fitur HDD
Model Perusahaan	E disk / kepala, GB	Vв, rpm	Cache buffer, Mb	lih. ms	Antarmuka
IBM DTLA-307020	20.5 2/3	7 200	-	8.5	ATA / 100
Maxtor DiamonMax80H8	81.9 4/8	5 400		9.0	ATA / 100
Seagate Barracuda 180 ST1181677LW	181.6 12/24	7 200		8.2	Ultra 160 SCSI
Western Digital WD200BB	1/2	7 200		10.9	ATA / 100
Fujitsu AL7LX MAM 3367NP	36.7 4/8	15 000		3.5	Ultra 320 SCSI ATA / 100

Teknologi S.M.R.T. dikembangkan dengan partisipasi produsen hard drive terbesar. Untuk menganalisis keandalan hard disk, digunakan dua kelompok parameter: parameter penuaan alami dari disk dan parameter saat ini.

Parameter dari kelompok pertama meliputi:

Jumlah putaran mesin selama operasi;

Jumlah pergerakan kepala baca / tulis selama operasi.

Parameter grup kedua meliputi, misalnya, berikut ini:

Jarak antara kepala baca / tulis dan permukaan kerja;

Kecepatan pertukaran data antara disk dan cache hard drive;

Jumlah bad sector yang dipindahkan;

Kecepatan pencarian data pada disk.

Semua informasi S.M.R.T. direkam pada trek khusus. Ada tiga versi (I, II, III) dari teknologi S.M.R.T. Di S.M.R.T. Prediksi kesalahan III dilakukan, pemindaian permukaan dilakukan dan selain I, II versi sebelumnya  mengidentifikasi dan mengembalikan sektor yang bermasalah. BIOS memungkinkan pengguna untuk mengontrol S.M.A.R.T. dengan penerbitan pesan tentang status HDD. Dalam hal ini, hard drive MTBF berarti waktu antara kegagalan, karena waktu statistik rata-rata antara kegagalan, adalah 500 ribu jam (pada siklus 40 on / off), yang merupakan urutan besarnya lebih tinggi daripada komponen komputer lainnya.

IBM, Fujitsu, Quantum dan perusahaan lain dalam HDD menggunakan kaca dan silikon wafer alih-alih aluminium untuk meningkatkan kepadatan dan keandalan rekaman karena kekakuan dan kemurnian yang lebih besar. Ini juga membantu mengurangi berat badan mereka. Juga, banyak perusahaan, seperti IBM, berusaha untuk mengurangi ukuran pelat (semakin kecil pelat, semakin sedikit getaran) memperkenalkan standar baru 27-milimeter. Perkiraan perusahaan: peningkatan kepadatan perekaman informasi akan segera mencapai 300 Gbps per meter persegi. inci Pencarian alternatif untuk cakram magnetik terus berlanjut. Di antara inovasi ini adalah film magnetik organik dan struktur berlapis sel. Produsen percaya bahwa teknologi baru akan menggantikan media magnetik.

Kerugian utama dari cakram magnetik adalah: penuaan bahan substrat, membatasi masa pakai hingga 5 tahun; kehilangan data dari paparan medan elektromagnetik acak; demagnetisasi selama penyimpanan; sensitivitas terhadap goncangan dan goncangan.

Kuliah 17: Drive optik

Pada tahun 1972, Phllips mendemonstrasikan sistem Video Long Play. Ini menggunakan prinsip takik untuk merekam data. Itu adalah awal pengembangan teknologi CD dan DVD. CD-ROM drive disk optik standar pertama, yang mencakup sistem untuk merekam data digital sewenang-wenang ke dalam CD, dikembangkan pada 1984 oleh Philips dan Sony.

CD-ROM massal CD-ROM tersedia sejak 1988 sebagai perangkat penyimpanan informasi dengan kapasitas 650 MB. Informasi ini sesuai dengan sekitar 330.000 halaman teks atau 74 menit suara berkualitas tinggi. Saat ini ada beberapa standar untuk CD-ROM - ini adalah AAD, DDD, ADD. Huruf-huruf singkatan ini mencerminkan bentuk sinyal audio yang digunakan untuk membuat disk: yang pertama - selama perekaman awal, yang kedua - selama pemrosesan dan pencampuran, yang ketiga - sinyal master terakhir dari mana disk terbentuk. "A" adalah singkatan dari Analog form, "D" adalah singkatan dari Digital. Sinyal master untuk CD selalu hanya ada dalam bentuk digital, jadi huruf ketiga singkatan selalu "D". Saat merekam dan memproses sinyal dalam bentuk analog, harmonik yang lebih tinggi dipertahankan, tetapi tingkat kebisingan meningkat. Ketika diproses secara digital, harmonik yang lebih tinggi secara paksa dipotong pada setengah frekuensi pengambilan sampel.

CD-ROM compact disc dibuat dengan ketebalan 1,2 mm dengan diameter eksternal 12 cm, dengan lubang internal 15 mm dari bahan polimer, yang dilapisi di bagian bawah dengan film paduan aluminium (Gbr. 4.7.). Film ini adalah pembawa informasi, yang setelah perekaman dilindungi oleh lapisan pernis tambahan. Lapisan atas tidak beroperasi, dan label dan prasasti diterapkan padanya.

Fig. 4.7. Lapisan informasi pada CD-ROM

Pembuatan disk berlangsung dalam beberapa tahap, termasuk:

Merekam dengan membakar sinar laser stroke ("serif", pit) selama lebih dari 1,5 jam pada disk utama;

Menerima salinan matriks logam keras dari master disk;

Membuat salinan disk yang berfungsi dengan mencetak (stamping) dengan matriks.

Sebagai hasil dari jejak, sebuah lintasan spiral dengan lebar 0,6 μm dengan jarak antara lilitan 1,6 μm dengan lekukan dalam bentuk garis putus-putus 0,12 μm dengan TPI \u003d 16.000 tetap di permukaan cakram. Lintasan dimulai di dekat lubang tengah dan berakhir 5 mm dari tepi luar. Panjang spiral mencapai 5 km. Prinsip pengoperasian drive CD-ROM dapat disederhanakan dengan menggunakan ara. 4.8. Disk diputar oleh mesin (D1), sistem kontrol yang menyediakan kecepatan gerakan konstan relatif terhadap pembaca pada setiap gulungan spiral internal atau eksternal. Pada saat yang sama, kecepatan membaca data untuk menghasilkan suara sangat konstan dan sama dengan 75 blok per detik (150 Kb / s).

Setiap blok berisi 2.352 byte. Dari jumlah tersebut, 2.048 berguna dan 288 adalah kontrol yang digunakan untuk memulihkan data ("kegagalan" karena goresan, sampah) hingga 1.000 bit, 16 untuk sinkronisasi. Bit kontrol memungkinkan Anda untuk menghindari kesalahan dengan probabilitas 10 -25. Motor posisi (D2) dirancang untuk menggerakkan media bergerak (PC) dengan cermin dan lensa pemfokusan ke putaran jalur spiral yang diinginkan sesuai dengan instruksi mikroprosesor bawaan.

Fig. 4.8. Bagaimana Drive CD-ROM Bekerja

Laser semikonduktor (PPL) memancarkan sinar inframerah dengan panjang gelombang 4 kali kedalaman stroke. Sinar ini melewati prisma separasi (RP), yang dipantulkan dari cermin (3). Kemudian, melalui lensa pemfokusan (PL1), secara akurat diarahkan ke trek dan dipantulkan darinya dengan intensitas yang berbeda tergantung pada goresan atau dataran tinggi. Karena diameter titik cahaya yang terbentuk pada lintasan oleh sinar laser lebih besar dari ukuran garis, interferensi redaman muncul antara gelombang yang dipantulkan sementara sinar dipantulkan dari bagian bawah garis dan permukaan utama, intensitas sinar yang dipantulkan berkurang. Dengan tidak adanya stroke, titik cahaya dipantulkan secara merata, interferensi tidak terjadi, intensitas sinar yang dipantulkan dipertahankan. Sinar yang dipantulkan dari lintasan diraba oleh lensa fokus (PL1) dan, melalui RP dan lensa fokus (PL2), diraba oleh fotosensor (PD), yang mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik diambil dari PD ketika melihat goresan dalam CD diambil sebagai unit logis. Sinyal listrik kemudian ditransmisikan ke kartu suara atau ke RAM. Ketika ditransfer ke kartu suara (kartu), urutan digital dikonversi ke sinyal analog, diperkuat dan dapat didengarkan melalui headphone atau speaker.

Jika sinyal dari disk adalah susunan data digital untuk komputer, maka sinyal tersebut dikonversi menjadi kode biner paralel oleh mikroprosesor bawaan, yang kemudian dapat mentransfernya ke segmen-segmen komputer RAM. Tidak seperti rekaman suara yang ditransfer ke kartu suara secara sinkron, data digital dari CD dapat dibaca ke dalam RAM dengan peningkatan kecepatan 4, 6, 8, 10. Drive dan CD-ROM yang memiliki kecepatan seperti itu disebut kecepatan 4-10. Mereka membaca data dan mentransfernya ke bus sistem pada kecepatan 600, 900, 1200, 1500 Kb / s dan memiliki waktu akses rata-rata terbaik ke blok disk sekitar 100 ms. Pada kecepatan di atas 5.000-6.000 rpm pembacaan yang andal menjadi hampir mustahil, oleh karena itu, model terbaru dari CD-ROM 12-kecepatan dan ketika membaca data bekerja dalam mode CAV (kecepatan sudut konstan), memutar disk dengan kecepatan setinggi mungkin. Dalam mode ini, kecepatan data dari disk bervariasi tergantung pada posisi kepala, meningkat dari awal hingga akhir disk. Kecepatan yang ditentukan dalam paspor (misalnya, 24x) dicapai hanya pada bagian luar disk, dan di bagian dalamnya turun menjadi sekitar 1200-1500 Kb / s. Pada drive dengan kecepatan 20 dan 24, kecepatan tergantung pada tempat membaca informasi dari CD dan kecepatan rata-rata sesuai dengan sekitar x14 dengan dukungan untuk mode BIOS PIO-4.

3.1. Drive optis yang dapat ditulis ulang

Selain CD-ROM, CD-R (Recordable - recordable) dan CD-RW (ReWritable - rewritable) standar menemukan aplikasi yang lebih luas. Untuk perekaman satu kali CD-R, apa yang disebut "cakram" digunakan, yang merupakan CD biasa, di mana lapisan reflektif utamanya terbuat dari film emas atau perak. Di antara itu dan dasar polikarbonat ada lapisan rekaman bahan organik (pewarna), yang menjadi gelap ketika dipanaskan. Selama proses perekaman, sinar laser memanaskan titik-titik yang dipilih dari lapisan, yang menggelap dan berhenti mentransmisikan cahaya ke lapisan reflektif, membentuk area yang mirip dengan "serif".

Disk yang dapat ditulis ulang CD-RW memiliki struktur tujuh lapis yang berbeda cD-Ryang berisi lima lapisan, seperti yang ditunjukkan pada gambar. 4.9. CD-RW menggunakan lapisan antara logam-plastik, yang mengubah keadaan fase dari amorf menjadi kristal dan sebaliknya di bawah pengaruh balok. Akibatnya, transparansi perubahan lapisan. Fiksasi perubahan keadaan terjadi karena fakta bahwa bahan dari lapisan perekam, ketika dipanaskan di atas suhu kritis, masuk ke dalam keadaan amorf dan tetap di dalamnya setelah pendinginan, dan ketika dipanaskan ke suhu jauh di bawah suhu kritis, itu mengembalikan keadaan kristal. Disk semacam itu dapat menahan ribuan hingga puluhan ribu siklus penulisan ulang. Namun, reflektifitasnya secara signifikan lebih rendah daripada CD tunggal, yang membuatnya sulit dibaca dalam drive konvensional. Untuk membaca CD-RW, diperlukan drive dengan kontrol gain otomatis dari photodetector (Auto Gain Control), meskipun beberapa drive CD-ROM konvensional dan pemain rumahan dapat membacanya sejajar dengan drive biasa. Kemampuan drive untuk membaca CD-RW disebut Multiread.

Disk yang dapat ditulis ulang dapat memiliki struktur dan sistem file yang sama dengan CD-R, atau yang khusus dapat diatur di dalamnya sistem file  UDF, yang memungkinkan Anda untuk secara dinamis membuat dan memusnahkan file individual pada disk.

,

Gambar 4.9. Struktur perekaman CD-R dan CD-RW

3.2. Disk universal digital

Standar untuk DVD dikembangkan pada tahun 1995 bersama oleh beberapa perusahaan (Hitachi, JVC, Philips, dll.). Tidak hanya video, tetapi juga audio dan data lainnya dapat direkam dalam DVD, sehingga lebih sering digunakan sebagai cakram universal digital (Serbaguna). Perbedaan utama antara DVD dan CD adalah perbedaan dalam jumlah informasi. Kapasitas DVD ditingkatkan dalam beberapa cara:

Pertama, laser dengan panjang gelombang lebih pendek digunakan untuk membaca DVD daripada membaca CD, yang secara signifikan meningkatkan kepadatan perekaman;

Kedua, standar menyediakan cakram dua lapis yang datanya direkam pada satu sisi dalam dua lapisan. Dalam hal ini, satu lapisan transparan, yang memungkinkan membaca lapisan pertama.

Dengan peningkatan kepadatan rekaman dan penurunan panjang gelombang laser pembacaan, persyaratan untuk ketebalan lapisan plastik pelindung telah berubah, untuk DVD-ROM, hanya 0,6 mm, berbeda dengan 1,2 mm yang digunakan dalam CD-ROM. Namun, untuk menjaga dimensi disk yang biasa dan menghindari kerapuhan drive DVD-ROM yang berlebihan, mereka diisi dengan plastik di kedua sisi, sehingga ketebalan akhir disk adalah 1,2 mm. Ini memungkinkan untuk merekam data pada kedua sisi DVD dan dengan demikian menggandakan kapasitasnya. Jenis utama Cakram DVD  berikut ini:

DVD-5 (4,7 GB) dengan perekaman data dalam satu lapisan di satu sisi;

DVD-9 (8,5 GB) dengan perekaman data dalam dua lapisan di satu sisi;

DVD-10 (9,4 GB) dengan perekaman data di dua sisi pada satu lapisan;

DVD-14 (13,24 GB) dengan perekaman data dalam dua lapisan di satu sisi, satu lapisan di sisi lain;

DVD-18 (17 GB) dengan perekaman data di dua sisi dalam dua lapisan.

Karakteristik cakram optik Samsung disajikan dalam tabel. 4.6.

Karena DVD-ROM sering digunakan untuk mentransfer grafik, multimedia dan menonton video, untuk reproduksi gambar berkualitas tinggi (720x576 piksel dengan kedalaman warna 24 bit, dalam standar PAL Eropa) diperlukan kecepatan transfer data 30 Mb / s, dan untuk menonton film Anda memerlukan kapasitas disk sekitar 100 GB Untuk mengurangi persyaratan kecepatan transfer data (V ol) dan meningkatkan jumlah data, algoritma kompresi MPEG-2 digunakan. Ini memungkinkan Anda mengurangi kecepatan data menjadi 3 - 4 Mb / s. Ketika dikompresi, itu dihapus untuk mengurangi hingga 97% dari informasi yang berlebihan dengan hampir tidak ada kerusakan pada kualitas gambar. Untuk memulihkan data yang dibaca dari DVD-ROM, informasi harus diterjemahkan, mis. Pulihkan informasi yang berlebihan yang dihapus selama kompresi. Ini dapat dilakukan baik secara terprogram tanpa menggunakan perangkat keras khusus, atau menggunakan dekoder DVD perangkat keras.

Untuk DVD-ROM, serta untuk CD-ROM, ada format penulisan ulang - ini adalah DVD-RAM dan DVD + RW dengan kapasitas masing-masing hingga 2,6 GB dan hingga 3 GB, tetapi kedua format ini tidak kompatibel satu sama lain. Prinsip sulih suara adalah sama dengan teknologi CD, tetapi rekaman dilakukan dalam lapisan dan kepadatan pada disk lebih tinggi.

Saat ini, beberapa antarmuka digunakan untuk drive CD dan DVD, ini adalah EIDE, ATAPI, SCSI, dan juga USB.

Tabel 4.6 Karakteristik drive optik
Parameter	CD-RW (SW-208)	DVD-ROM (SD-612)
Kecepatan menulis CD (Kb / s)	1200 (8x)	-
Kecepatan penulisan ulang CD (Kb / s)	600 (4x)	-
Kecepatan membaca CD (Kb / s)	4800 (32x)	6000 (40x)
Kecepatan baca DVD (Kb / s)	-	16200 (12x)
Antarmuka	Eide	Eide
Ukuran penyangga (kb)
Daya Output Audio (W)	0,7	0,7
Rekaman CD-R 650 (Mb)	+	-
Bakar CD-RW 700/650/550 (Mb)	+	-

3.3. Drive Optik Generasi Selanjutnya

Pada generasi baru drive, apa yang disebut cakram fluorescent (cakram FM), prinsip "photochromism" digunakan. Fenomena ini dimanifestasikan dalam bahan organik yang mengandung partikel fotokromik, yang di bawah pengaruh sinar laser dengan panjang gelombang tertentu memancarkan cahaya fluoresens. Awalnya, photochrome tidak memiliki sifat fluoresen. Rekaman dilakukan di bawah pengaruh laser daya tinggi di daerah di mana reaksi fotokimia dimulai, sebagai akibat dari mana sifat fluoresen mulai muncul. Saat membaca partikel fotokromik di area yang diradiasi dengan laser, mereka kembali bersemangat dengan laser yang berkekuatan rendah dan mulai berpendar. Cahaya ini dideteksi oleh photodetector dan diambil sebagai nilai "1". Fitur FM-disk tercermin dalam karakteristik drive:

Layering, transparansi, dan keseragaman;

Kehilangan sinyal rendah ketika melewati beberapa lapisan;

Cahaya fluoresens elemen adalah "transparan" untuk semua lapisan disk;

Kurang sensitivitas dibandingkan CD / DVD untuk berbagai kelemahan pembaca;

Fluoresensi dari lapisan apa pun tidak koheren, interferensi, yang terdapat dalam teknologi CD / DVD, dikecualikan;

Teknologi fluoresen kompatibel dengan format distribusi data CD dan DVD pada setiap lapisan.

Karakteristik komparatif  50 GB disk fluoresen disajikan pada tab. 4.7.

Dari meja. Gambar 4.7 menunjukkan bahwa cakram FM memungkinkan Anda untuk menyimpan dan menggunakan lebih banyak data daripada CD atau DVD, dan mungkin dalam waktu dekat cakram FM akan menggantikan drive optik lainnya.

Kuliah 17: Bus mikroprosesor: sistem dan siklus pertukaran

Hal terpenting yang harus diketahui oleh pengembang sistem mikroprosesor adalah prinsip-prinsip mengatur pertukaran informasi di bus-bus dari sistem semacam itu. Tanpa ini, tidak mungkin untuk mengembangkan perangkat keras sistem, dan tanpa perangkat keras, perangkat lunak tidak akan berfungsi.

Selama lebih dari 30 tahun sejak mikroprosesor pertama kali muncul, aturan pertukaran tertentu telah dikembangkan, yang diikuti oleh pengembang sistem mikroprosesor baru. Aturan-aturan ini tidak terlalu rumit, tetapi perlu diketahui dan dipatuhi dengan ketat agar berhasil. Seperti yang telah ditunjukkan oleh praktik, prinsip-prinsip pertukaran bus jauh lebih penting daripada fitur-fitur mikroprosesor tertentu. Tulang punggung sistem standar hidup lebih lama dari prosesor tertentu. Pengembang prosesor baru dipandu oleh standar jalan raya yang ada. Selain itu, beberapa sistem berdasarkan pada prosesor yang sama sekali berbeda menggunakan tulang punggung sistem yang sama. Artinya, jalan raya adalah faktor pembentuk sistem terpenting dalam sistem mikroprosesor.

Pertukaran informasi dalam sistem mikroprosesor terjadi dalam siklus pertukaran informasi. Siklus pertukaran informasi dipahami sebagai interval waktu di mana satu operasi pertukaran elementer dilakukan di bus. Misalnya, meneruskan kode data dari prosesor ke memori, atau meneruskan kode data dari perangkat input / output ke prosesor. Dalam siklus yang sama, beberapa kode data dapat ditransmisikan, bahkan seluruh array data, tetapi ini kurang umum.

Siklus pertukaran informasi dibagi menjadi dua jenis utama:

· Siklus perekaman (keluaran) di mana prosesor menulis informasi (keluaran);

· Siklus baca (input) di mana prosesor membaca (memasukkan) informasi.

Dalam beberapa sistem mikroprosesor, ada juga siklus baca-modifikasi-tulis atau input-jeda-keluaran. Dalam siklus ini, prosesor pertama kali membaca informasi dari memori atau perangkat I / O, kemudian mengubahnya dan menulisnya kembali ke alamat yang sama. Misalnya, prosesor dapat membaca kode dari lokasi memori, menambah satu per satu, dan menulisnya kembali ke lokasi memori yang sama. Ada atau tidaknya jenis siklus ini terkait dengan fitur prosesor yang digunakan.

Tempat khusus ditempati oleh siklus akses memori langsung (jika mode DAP disediakan dalam sistem) dan mengganggu siklus permintaan dan penyediaan (jika ada gangguan dalam sistem). Ketika di masa depan kita akan berbicara tentang siklus semacam itu, ini akan ditentukan secara khusus.

Selama setiap siklus, perangkat yang terlibat dalam pertukaran informasi mengirimkan informasi dan mengontrol sinyal satu sama lain dalam urutan yang ditetapkan secara ketat atau, sebagaimana yang mereka katakan, sesuai dengan protokol pertukaran informasi yang diadopsi.

Durasi siklus pertukaran bisa konstan atau variabel, tetapi selalu mencakup beberapa periode sinyal jam sistem. Artinya, bahkan dalam kasus yang ideal, frekuensi membaca informasi oleh prosesor dan frekuensi merekam informasi beberapa kali lebih sedikit daripada frekuensi clock sistem.

Membaca kode perintah dari memori sistem juga dilakukan menggunakan siklus baca. Oleh karena itu, dalam kasus arsitektur bus tunggal, siklus perintah membaca dan siklus transfer (membaca dan menulis) data bergantian pada bus sistem, tetapi protokol pertukaran tetap tidak berubah terlepas dari apakah data atau perintah dikirim. Dalam kasus arsitektur dua bus, siklus untuk membaca perintah dan menulis atau membaca data dipisahkan pada bus yang berbeda dan dapat dilakukan secara bersamaan.

Hard disk drive (HDD, hard drive, Hard Disk Drive - HDD) adalah perangkat yang dirancang untuk penyimpanan informasi jangka panjang. Sebagai hard disk drive, drive Winchester banyak digunakan di PC. Istilah "Winchester" adalah istilah slang untuk model hard drive 16 Kbyte pertama (IBM, 1973), yang masing-masing memiliki 30 trek dari 30 sektor, yang secara tidak sengaja bertepatan dengan kaliber 30/30 dari senapan berburu Winchester yang terkenal. Dalam drive ini, satu atau lebih hard drive yang terbuat dari paduan aluminium atau keramik dan dilapisi dengan ferro-varnish, bersama dengan blok kepala baca-tulis magnetik ditempatkan di selungkup tertutup rapat. Di bawah disk ada mesin yang menyediakan rotasi disk, dan di kiri dan kanan ada positioner putar dengan rocker yang mengendalikan pergerakan kepala magnetik dalam busur spiral untuk pemasangannya pada silinder yang diinginkan. Kapasitas hard drive karena perekaman yang sangat ketat yang dilakukan oleh kepala magnetoresistif dalam struktur kedap udara mencapai beberapa puluh gigabyte; kecepatan mereka juga sangat tinggi: waktu akses dari 5 ms, transfer (kecepatan akses) hingga 6 GB / s. Teknologi magnetoresistif memberikan kepadatan perekaman yang sangat tinggi, memungkinkan Anda untuk menempatkan data 2-3 GB di satu piring (disk). Munculnya kepala dengan efek magnetoresistif raksasa (GMR - Giant Magnetic Resistance) semakin meningkatkan kerapatan perekaman - kemungkinan kapasitas satu pelat meningkat menjadi 6,4 GB.

HDD sangat beragam. Diameter disk paling sering 3,5 inci (89 mm). Tinggi penutup drive paling umum: 25 mm untuk desktop, 41 mm untuk server, 12 mm untuk laptop, dan lainnya. Track disk eksternal lebih panjang dari internal. Oleh karena itu, hard drive modern menggunakan metode perekaman zona. Dalam hal ini, seluruh ruang disk dibagi menjadi beberapa zona, dan lebih banyak data ditempatkan di zona eksternal sektor daripada di zona internal. Ini, khususnya, memungkinkan peningkatan kapasitas hard drive sekitar 30%.

Penampilan NMR dengan penutup dilepas ditunjukkan pada Gambar. .

Fig. __. Hard drive  dengan penutup dilepas

Ada dua mode utama pertukaran data antara HDD dan OP:

Input / Output yang Diprogram (PIO - input-output yang dapat diprogram);

Akses Memori Langsung (DMA - akses memori langsung).

Pio  - Ini adalah mode di mana data dipindahkan antara perangkat periferal (hard disk) dan RAM dengan partisipasi prosesor pusat. PIO tercepat menyediakan 16,6 MB / s. Mode PIO jarang digunakan di PC modern, karena prosesornya banyak dimuat.

DMA  - ini adalah mode di mana hard drive berkomunikasi langsung dengan RAM tanpa partisipasi dari prosesor pusat, mencegat kontrol bus. Transfer - hingga 66 MB.

Dengan antarmuka (pada bus periferal), SCSI dapat mencapai kecepatan transfer yang lebih tinggi, 80 MB / s, sementara hingga 15 drive dapat dihubungkan ke satu pengontrol antarmuka. Sebuah teknologi yang menggunakan saluran komunikasi serat optik untuk hard drive SCSI memberikan transfer 200 MB / s dan kemampuan untuk menghubungkan hingga 256 perangkat (ini digunakan, tentu saja, tidak di PC, tetapi di sistem besar dan di disk array - RAID).

Waktu akses ke informasi pada disk secara langsung berkaitan dengan kecepatan rotasi disk. Kecepatan rotasi standar untuk antarmuka IDE adalah 3600, 4500, 5400 dan 7200 rpm; SCSI menggunakan kecepatan hingga 10.000 dan bahkan hingga 12.000 rpm. Pada kecepatan 10.000 rpm, waktu akses rata-rata adalah 5,5 ms. Untuk meningkatkan kecepatan pertukaran data antara prosesor dan hard disk drive, cache harus di-cache. Memori cache untuk disk memiliki fungsi yang sama dengan cache untuk memori utama, yaitu berfungsi sebagai buffer berkecepatan tinggi untuk penyimpanan informasi jangka pendek yang dibaca atau ditulis ke disk. Memori cache dapat dimasukkan ke dalam drive, atau dapat dibuat secara programatis (misalnya, oleh driver Microsoft Smartdrive) dalam RAM. Kapasitas cache disk biasanya 2 MB, dan nilai tukar data cache prosesor mencapai 100 MB / s.

Untuk melanjutkan pembawa magnetik  struktur disk, yang meliputi trek dan sektor, prosedur yang disebut pemformatan fisik atau level rendah harus dilakukan di dalamnya. Selama prosedur ini, pengontrol menulis informasi layanan ke media, yang menentukan tata letak silinder disk menjadi sektor-sektor dan menomorinya. Pemformatan level rendah juga menyediakan penandaan sektor yang rusak untuk mencegah akses ke mereka selama operasi disk.

PC biasanya memiliki satu, lebih jarang beberapa hard disk drive. Namun, dengan perangkat lunak, satu disk fisik dapat dibagi menjadi beberapa disk "logis"; dengan demikian mensimulasikan beberapa NMD pada satu drive.

Sebagian besar drive modern memiliki memori cache sendiri dengan kapasitas 2 hingga 8 MB.

EksternalHDD  termasuk dalam kategori portable.

Baru-baru ini, drive portabel (mereka juga disebut eksternal, mobile, dapat dilepas, dan opsi portabel mereka - pocket-Pocket HDD) tersebar luas. Hard drive portabel diberdayakan baik dari keyboard atau melalui bus USB (opsi yang memungkinkan adalah melalui port PS / 2).

Hard drive portabel  sangat beragam: dari HDD konvensional dalam kasus terpisah hingga solid-state drive yang berkembang pesat. Form factor lebih sering - 2,5 inci, kapasitas 1-60 GB.

Drive optis CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW dan DVD-RAM juga memungkinkan Anda mentransfer data dalam jumlah besar dari satu komputer ke komputer lain. Media mereka menyediakan transfer data dalam jumlah besar dari satu komputer ke komputer lain. Selain itu, karena kinerjanya yang relatif tinggi, drive ini dapat digunakan untuk tujuan yang sama dengan hard drive stasioner konvensional. Perangkat tersebut juga dapat digunakan untuk menyelesaikan tugas cadangan informasi.

Kadang-kadang HDD dengan paket disk yang dapat dilepas dan HDD tipe-Zip disebut drive Bernoulli, karena dalam drive ini untuk meminimalkan dan mengontrol celah antara head magnetik dan carrier - disk magnetik  - Hukum Bernoulli digunakan: tekanan pada permukaan benda yang diciptakan oleh aliran fluida atau gas yang bergerak sepanjang itu tergantung pada kecepatan aliran ini dan berkurang dengan meningkatnya kecepatan ini. Kepala magnetik terletak di atas permukaan cakram elastis: ketika cakram itu diam, mereka sedikit melorot dan menjauh dari kepala di bawah pengaruh beratnya, dan ketika cakram berputar dengan cepat karena kekosongan yang dibuat, mereka tertarik pada kepala yang hampir berdekatan satu sama lain, tetapi tanpa menyentuhnya. Ini memastikan dispersi minimal dari fluks magnet kepala dan memungkinkan Anda untuk meningkatkan kepadatan informasi perekaman pada disk.