Хранение данных на жестких дисках

Основными элементами накопителя являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличие от гибких дисков (дискет), их нельзя согнуть; отсюда и появилось название жесткий диск. В большинстве устройств они несъемные, поэтому иногда такие накопители называются фиксированными (fixed disk). Существуют также накопители со сменными дисками.

Для того чтобы дать вам представление о том, насколько далеко ушли жесткие диски за прошедшие 20 с лишним лет, приведем примеры наиболее значительных изменений, происшедших с накопителями на жестких дисках.

Максимальная емкость 5,25-дюймовых накопителей увеличилась от 5 и 10 Мбайт (1982 год) до 180 Гбайт и более для 3,5-дюймовых накопителей половинной высоты (Segate Barracuda 180). Емкость 2,5-дюймовых дисководов с высотой не более 12,5 мм, которые используются в портативных компьютерах, выросла до 60 Гбайт (IBM Travelstar 60GH). Жесткие диски объемом менее 30 Гбайт в современных настольных компьютерах используются в настоящее время довольно редко.

Скорость передачи данных увеличилась от 85–102 Кбайт/с в оригинальном компьютере IBM XT (1983 год) до 60 Мбайт/с в наиболее быстродействующих системах (Seegate Cheetah Х1536LP). Среднее время поиска (т.е. время установки головки на нужную дорожку) уменьшилось от 85 мс в 10-мегабайтовых жестких дисках, используемых в компьютере IBM

РС-XT (1983 год), до 3,6 мс в наиболее быстродействующих на сегодня системах (Seegate Cheetah X15).

В 1982–1983 годах накопитель емкостью 10 Мбайт и контроллер стоили более

2000 долларов (200 долларов за мегабайт). В настоящее время стоимость жестких дисков (с интегрированным контроллером) уменьшилась до одной шестой цента за один мегабайт, что составляет примерно 100 долларов за 80 Гбайт.

В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожки и секторы (512 байт каждый), головки не могут перемещаться независимо друг от друга и двигаются только синхронно.

Жесткие диски вращаются намного быстрее, чем гибкие. Частота их вращения даже в большинстве первых моделей составляла 3600 об/мин (т.е. в 10 раз больше, чем в накопителе на гибких дисках) и до последнего времени была почти стандартом для жестких дисков. Но в настоящее время частота вращения жестких дисков возросла. Например, в портативном компьютере Toshiba диск объемом 3,3 Гбайт вращается с частотой 4852 об/мин, но уже существуют модели с частотами 5400, 5600, 6400, 7200,

10000 об/мин и даже 15000 об/мин.

При нормальной работе жесткого диска головки чтения/записи не касаются (и не должны касаться!) дисков. Но при выключении питания и остановке дисков они опускаются на поверхность. Во время работы устройства между головкой и поверхностью вращающегося диска образуется очень малый воздушный зазор (воздушная подушка).

Дорожка — это одно “кольцо” данных на одной стороне диска. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Во многих накопителях ее емкость превышает 100 тыс. байт, и отводить такой блок для хранения небольшого файла крайне расточительно. Поэтому дорожки на диске разбивают на нумерованные отрезки, называемые секторами.

Утверждать, что размер любого сектора равен 512 байт, не вполне корректно. На самом деле в каждом секторе можно записать 512 байт данных, но область данных — это только часть сектора. Каждый сектор на диске обычно занимает 571 байт, из которых под данные отводится только 512 байт. В различных накопителях пространство, отводимое подзаголовки (header) и заключения (trailer), может быть разным, но, как правило, сектор имеет размер 571 байт.