Cum Functioneaza Hard Disk

  • Published on
    30-May-2018

  • View
    218

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • 8/14/2019 Cum Functioneaza Hard Disk

    1/4

    Cum functioneaza Hard disk-ul?Scris de Marius Ignatescula data: 25 - August - 2009

    Capacitatea Hard Disk-urilor a crescut intr-unmod astronomic in ultimii ani. Insa cum functioneaza acesta? Inainte de a intelege modul

    de citire si scriere a HDD-ului, vom analiza intai partile componente.HardDisk-ul este compus dintr-o carcasa, un platan (sau mai multe), un motor, un brat de

    citire, o interfata si o placa logica.In mod normal, capacitatea unui hard disk in ziua de azi este de aproximativ cateva sute

    de Gb. Dupa un mic calcul, 1 Gb fiind egal cu 1024 Mb, 1 Mb fiind egal cu 1024 Kb, iar 1Kb fiind egal cu 1024 bytes, rezulta ca 1 Gb = 1.073.741.824 bytes (1024 x 1024 x 1024).

    Un hard disk cu o capacitate de 100 Gb poate stoca 100 de miliarde de bytes.Un bit este cea mai mica unitate de masura intr-un calculator. Deoarece sunt prea mici,

    bitii sunt asamblati in grupuri de cate opt, formand un byte. Un byte poate continesuficienta informatie pentru a stoca un singur caracter ASCI precum litera C.

    Placa logica

    Pe partea de jos a hard disk-ului se gaseste placa logica. Aceasta este o piesa importanta

    deoarece se ocupa cu cele mai importante lucruri. Aceasta ofera calculatorului manualulde utilizare. Prin aceasta, calculatorul isi poate face o idee despre dispozitivul conectat

    (HDD): ce tip este, cat de mare este, ce cablu este conectat si cum sa acceseze

    dispozitivul. Fara aceasta parte calculatorul n-ar putea detecta daca aveti un HDD instalatsi nici nu va putea efectua transferul de date.

    Daca ii spunem calculatorului sa incarce 1000 Mb de informatie, HDD-ul va trimiteinformatia atat de repede pe cat poate. Pentru a grabi procesul de citire, hard disk-urile

    sunt dotate cu un cache, o mica memorie unde sunt stocate datele inainte de a le trimitemai departe. In timp ce hard disk-ul incarca urmatorii 16 Mb ai fisierului, pachetul de date

    citit anterior este pregatit in cache-ul HDD-ului. Atunci cand datele din cache suntpreluate, urmatorul pachet citit este copiat in cache. Acest proces este valabil si pentru

    scriere, doar ca este inversat.

    Motorul

    O componenta de baza este motorul folosit pentru a invarte platanele pe care sunt scrise

    datele. Acesta este controlat foarte precis de catre placa logica, functionand la o viteza de7.200 , 10.000 rotatii pe minut (numarul rotatilor depind de tipul hard disk-ului). Intr-un

    laptop, viteza de rotatie este de obicei intre 4200 si 5400 rotatii pe minut.

    http://www.descopera.org/cum-functioneaza-hard-disk-ul/http://www.descopera.org/wp-content/uploads/harddisk.jpghttp://www.descopera.org/cum-functioneaza-hard-disk-ul/
  • 8/14/2019 Cum Functioneaza Hard Disk

    2/4

    Platanele si capetele de citire /

    scriere

    Platanele sunt discuri magnetice subtiri din aluminiu. Datele de pe un hard disk suntorganizate in cercuri concentrice numite track-uri.

    In imagine: A) Piste, B) Sector de piste, C) Sectoare, D) Clustere

    Un hard disk poate avea mai multe capete de citire, in functie de numarul de platane.Inaltimea de plutire a capetelor de citire poate fi de 0.1 micrometri (sau microni). Pentru a

    intelege mai bine, un fir de par uman este de aproximativ 100 microni, iar o globula rosieare un diametru de aproximativ 7 microni.

    Daca bratul s-ar afla la o distanta prea mare de disc, ar polariza si spatiul de langa loculunde trebuie.

    Din acest motiv hard disk-urile sunt foarte sensible la socuri, mai ales cand sunt pornite.

    In momentul in care calculatorul este oprit, bratul de citire / scriere este retras intr-un locspecial, pentru a nu lovi platanul in urma unor posibile socuri.

    Capetele de citire / scriere sunt puse in miscare de catre un motor pas-cu-pas.Capetele de scriere / citire sunt electromagneti care efectueaza conversia semnalelor

    electrice in campuri magnetice si invers. Fiecare bit de date este inregistrat pe discutilizand o anumita metoda de codificare, bitii fiind translatati in secvente de tranzitii de

    flux.Din pricina densitatii ridicate de inregistrare este important sa nu existe interferente intre

    campurile magnetice alaturate. De aceea, campurile magnetice inregistrate au ointensitate redusa. Pentru cresterea densitatii de inregistrare, intensitatea acestor campuri

    trebuie redusa si mai mult, motiv pentru care capetele de citire / scriere trebuie sa fie maisensibile. Din acest motiv se utilizeaza circuite speciale de amplificare pentru conversia

    impulsurilor electrice slabe generate de capetele de citire / scriere in semnalele carereprezinta datele citite de pe disc.

    http://www.descopera.org/wp-content/uploads/structura-platanului.jpg
  • 8/14/2019 Cum Functioneaza Hard Disk

    3/4

    O unitate de discuri are deobicei cate un cap

    de scriere / citire pentru fiecare fata a platanelor, existand un singur mecanism dedeplasare pentru toate capetele. (In imagine bratul de citire / scriere miscandu-se pe

    suprafata platanului cu mare viteza).Capetele de citire / scriere sunt mentiunte la o distanta foarte mica fata de platan.

    Deoarece suprafata alocata unui bit este extrem de redusa (0,1 x 2 microni), capul trebuiementinut la o distanta suficient de mica pentru a putea detecta campurile magnetice slabe.

    La o viteza de 5400 10000 de rotatii pe minut capul nu poate fi in contact cu suprafata siin acelasi timp nu se poate indeparta de acesta la o distanta mai mare de o fractiune de

    micron. O asemenea distanta este mai mica decat lungimea de unda a luminii vizibile.Datorita efectului planar, capul de citire pluteste deasupra discului, la o distanta

    determinata de viteza de rotatie, forma capului si tensiunea arcului. Chiar daca suprafata

    nu este perfect plata, capul va urmari neregularitatile.Hard disk-urile sunt asamblate in conditii de curatenie extrema, conditii care trebuie

    mentinute si in timpul functionarii. Unitatea de discuri nu este perfect etansa, fiind permisa

    patrunderea aerului prin intermediul unor filtre. Totusi, datorita imperfectiunilor de filtrare,in interiorul unitatii pot patrunde particule de fum sau de praf. Una din cauzele cele mai

    obisnuite de distrugere a discurilor este deteriorarea suprafetei acestora de catreimpuritatile colectate de capetele de citire / scriere.

    Citirea si scrierea pe hard disk

    Un cluster reprezinta o colectie de sectoare grupate impreuna de sistemul de fisiere pentrua simplifica lucrurile. Prin procedeul de clusterizare se poate pierde spatiu de pe hard

    disk. De exemplu, daca un hard disk este formatat cu 4 kb / cluster, iar noi vom scrie unfisier de 2 kb, doar jumatate din cluster va fi ocupat de date, cealalta jumatate ramanand

    un spatiu pierdut. Insa fara aceasta metoda, sistemul de operare nu va putea accesadatele rapid. Sunt mai bune 5 milioane de clustere rapide decat 10 milioane de clustere

    greoaie.

    Citirea datelor de pe hard diskUtilizatorul cere informatie de pe hard disk. Sistemul de operare acceseaza MFT (master

    file table), un index cu fisierele si locatiile lor, prin controlerul hard disk-ului, pentru a gasiclusterul unde este stocat.Sistemul de operare spune hard disk-ului, prin controlerul hard drive-ului, ca are nevoie e

    un fisier dintr-un cluster. Placa logica a HDD-lui va actiona motorul si va roti platanele.

    Bratul se plimba pe suprafata platanului, citeste datele, si apoi amplifica campurilemagnetice slabe care se potrivesc cerintelor. Placa logica a hard disk-ului foloseste capul

    de citire al bratului pentru a citi informatia din sectoarele cluster-ului respectiv.Informatia este trimisa in cache-ul hard disk-ului, ca mai apoi sa fie trimisa catre memoria

    RAM si mai departe catre dispozitivele de iesire.

    http://www.descopera.org/wp-content/uploads/platan-si-capul-de-citire-scriere.jpg
  • 8/14/2019 Cum Functioneaza Hard Disk

    4/4

    Procesul de scriere este inversul citirii, cu o mica exceptie. In loc sa cceseze MFT pentru agasi locatia unui fisier, acceseaza file table pentru a gasi clustere libere pentru scriere.

    Desi precizia si viteza hard disk-urilor pare uimitoare, ele sunt totusi cele mai incetecomponente dintr-un calculator, deoarece contine elemente mecanice.