×òî òàêîå "âèí÷åñòåð" èëè æåñòêèé äèñê êîìïüþòåðà
Æåñòêèé äèñê (HDD - Hard Disk Drive) êîìïüþòåðà - îñíîâíîå ìåñòî õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè (îïåðàöèîííàÿ ñèñòåìà, ïðèêëàäíûå ïðîãðàììû, äàííûå). Íóæíàÿ èíôîðìàöèÿ â íóæíîå âðåìÿ ñ÷èòûâàåòñÿ ñ æåñòêîãî äèñêà ïðîöåññîðîì è îáðàáàòûâàåòñÿ, ðåçóëüòàò îáðàáîòêè ìîæåò áûòü çàïèñàí íà æåñòêèé äèñê.
Ïåðâûé æåñòêèé äèñê áûë ðàçðàáîòàí åùå äî ïîÿâëåíèÿ ïåðñîíàëüíîãî êîìïüþòåðà - â äàëåêîì 1957 ãîäó ôèðìîé IBM. Èìåë îí îáúåì â 5 Ìá è ñòîèë ñóìàñøåäøèõ äåíåã. Äëÿ ïåðñîíàëüíîãî êîìïüþòåðà IBM PC XT áûë ðàçðàáîòàí äèñê åìêîñòüþ 10 Ìá. Æåñòêèé äèñê èìåë 30 äîðîæåê ïî 30 ñåêòîðîâ â êàæäîé äîðîæêå. Ïî àíàëîãèè ñ ìàðêèðîâêîé ìíîãîçàðÿäíîãî êàðàáèíà ôèðìû Winchester - "30/30", æåñòêèå äèñêè ñòàëè èìåíîâàòü "âèí÷åñòåðàìè", èëè ñîêðàùåííî "âèíòàìè".
×òî æå ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ êîíñòðóêöèÿ æåñòêîãî äèñêà? Îñíîâà âèí÷åñòåðà - áëîê ìåòàëëè÷åñêèõ äèñêîâ, ïîêðûòûõ ñïåöèàëüíûì âåùåñòâîì, êîòîðîå ñïîñîáíî õîðîøî õðàíèòü âîçäåéñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ (íàïðèìåð, îêñèäîì æåëåçà). Ñîâðåìåííûå âèí÷åñòåðû ñîäåðæàò îò îäíîãî äî òðåõ òàêèõ äèñêîâ. Äèñêè èìåþò îòëè÷íóþ áàëàíñèðîâêó è î÷åíü ðîâíóþ ïîâåðõíîñòü, ò.ê. ñêîðîñòè âðàùåíèÿ äîâîëüíî âåëèêè (ñòàíäàðòíûå ñêîðîñòè - 7200 èëè 10000 îá/ìèí), à òî÷íîñòü ïîçèöèîíèðîâàíèÿ ãîëîâîê äîëæíà áûòü âûñîêîé.
Äëÿ çàïèñè íà äèñê èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìàãíèòíûå ãîëîâêè (îáû÷íî ïî äâå íà êàæäûé äèñê - ñ îáåèõ ñòîðîí äèñêà), ñïîñîáíûå ôîðìèðîâàòü ìàãíèòíîå ïîëå ïîä âîçäåéñòâèåì òîêîâûõ èìïóëüñîâ. Òàêàÿ ìàãíèòíàÿ ãîëîâêà íàìàãíè÷èâàåò ó÷àñòîê äèñêà ìàãíèòíûì ìîìåíòîì îïðåäåëåííîé íàïðàâëåííîñòè (ëîãè÷åñêèé "íîëü" èëè ëîãè÷åñêàÿ "åäèíèöà", â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåííîñòè ìàãíèòíîãî ìîìåíòà). Ïðîöåññ íàìàãíè÷èâàíèÿ ïðîèñõîäèò ïóòåì ïîäà÷è òîêîâîãî èìïóëüñà â îïðåäåëåííûé ìîìåíò âðåìåíè, êîãäà ìàãíèòíàÿ ãîëîâêà ïîçèöèîíèðîâàíà â íóæíîì ìåñòå.
Äëÿ ÷òåíèÿ ñ äèñêà èñïîëüçóþòñÿ ñïåöèàëüíûå ìàãíèòîðåçèñòèâíûå ãîëîâêè, êîòîðûå ðåàãèðóþò íà èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïóòåì èçìåíåíèÿ ñèëû òîêà, âîçáóæäàåìîãî â ãîëîâêå. Òàêîé àíàëîãîâûé ñèãíàë ñ÷èòûâàåòñÿ, ïðåîáðàçóåòñÿ â öèôðîâóþ ôîðìó è ïîäàåòñÿ â êîìïüþòåðíóþ ñèñòåìó.
Èíôîðìàöèÿ íà äèñêàõ ðàçìåùàåòñÿ â âèäå êîíöåíòðè÷åñêèõ îêðóæíîñòåé - äîðîæåê. Ìàãíèòíûå ãîëîâêè â ïðîöåññå ðàáîòû ïåðåìåùàþòñÿ ñ îäíîé äîðîæêè íà äðóãóþ.  ñîâðåìåííûõ âèí÷åñòåðàõ äëÿ ïåðåìåùåíèÿ ìàãíèòíûõ ãîëîâîê èñïîëüçóåòñÿ ñîëåíîèäíûé ïðèâîä. Íà ðèñóíêå íèæå ïðåäñòàâëåíà ñõåìà ïåðåìåùåíèÿ ãîëîâîê - îíè ïåðåìåùàþòñÿ âîêðóã ñâîåé îñè. Íà îáðàòíîé ñòîðîíå ãîëîâîê çàêðåïëåíà êàòóøêà, êîòîðàÿ ïðèòÿãèâàåòñÿ â òó èëè èíóþ ñòîðîíó ýëåêòðîìàãíèòîì. Ïîñêîëüêó, äèñêè âèí÷åñòåðà âðàùàþòñÿ, òî, ïåðåìåùàÿñü â òó èëè èíóþ ñòîðîíó, ãîëîâêà èìååò äîñòóï ê ëþáîé òî÷êå äèñêà. Ïîñëå îòêëþ÷åíèÿ ïèòàíèÿ, ñ÷èòûâàþùèå ãîëîâêè óâîäÿòñÿ ñ ïîâåðõíîñòè äèñêà è ïàðêóþòñÿ. Ïàäåíèå ãîëîâîê íà ïîâåðõíîñòü äèñêà íå äîïóñêàåòñÿ!
Èíôîðìàöèÿ íà äèñêå õðàíèòñÿ â âèäå êîíöåíòðè÷åñêèõ îêðóæíîñòåé. Áëîê ãîëîâîê ÿâëÿåòñÿ îäíèì öåëûì, è âñå ãîëîâêè ïåðåìåùàþòñÿ îäíîâðåìåííî. Êàæäàÿ ãîëîâêà îáñëóæèâàåò îäíó ñòîðîíó îäíîãî äèñêà.  ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè âñå ãîëîâêè íàõîäÿòñÿ íàä îäíîé è òîé æå äîðîæêîé, íî íàä ðàçíûìè äèñêàìè.  âåðòèêàëüíîé ïëîñêîñòè òàêàÿ ñîâîêóïíîñòü äîðîæåê îáðàçóåò öèëèíäð.
Äîðîæêà äåëèòñÿ íà ñåêòîðà. Êàæäûé ñåêòîð õðàíèò 512 áàéò èíôîðìàöèè. Ñåêòîð - ìèíèìàëüíûé ýëåìåíò äèñêîâîãî ïðîñòðàíñòâà.
Îáúåì ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîé õðàíèìîé èíôîðìàöèè âèí÷åñòåðà - ýòî ïðîèçâåäåíèå òðåõ ñîñòàâëÿþùèõ: êîëè÷åñòâà öèëèíäðîâ, êîëè÷åñòâà ãîëîâîê, êîëè÷åñòâà ñåêòîðîâ.
Ñ òåõíîëîãè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ïðîùå èçãîòàâëèâàòü âèí÷åñòåðû ñ ìåíüøèì êîëè÷åñòâîì äèñêîâ, íî ñ áîëüøåé ïëîòíîñòüþ äîðîæåê íà îäíîì äèñêå.
Ñëåäóåò ñêàçàòü åùå î òàêîì íþàíñå, êàê ôèçè÷åñêîå ðàçìåùåíèå öèëèíäðîâ, ãîëîâîê è ñåêòîðîâ, è ëîãè÷åñêîå ðàçìåùåíèå.
Ôèçè÷åñêîãî ðàçìåùåíèÿ ìû êîñíóëèñü ÷óòü âûøå. Íî, ëîãè÷åñêè (à èìåííî òàê èõ "âèäèò" êîìïüþòåð) ïðîãðàììà Setup çàíîñèò ýòè ïàðàìåòðû ïî-äðóãîìó (îáû÷íî óêàçûâàåòñÿ íà êðûøêå âèí÷åñòåðà), è â äàëüíåéøåì êîìïüþòåð îïåðèðóåò èìåííî ñ ëîãè÷åñêîé ðàçáèâêîé âèí÷åñòåðà. ×òîáû ñîãëàñîâàòü ôèçè÷åñêîå è ëîãè÷åñêîå ðàçìåùåíèå ïàðàìåòðîâ äèñêà, áûëà ñîçäàíà ñïåöèàëüíàÿ ïðîöåäóðà - òðàíñëÿöèÿ ïàðàìåòðîâ äèñêà. Áëîê òðàíñëÿöèè íàõîäèòñÿ íà ñàìîì âèí÷åñòåðå, è ïðåîáðàçóåò ëîãè÷åñêèå êîîðäèíàòû â ôèçè÷åñêèå, îáåñïå÷èâàÿ äîñòóï ãîëîâîê ê íóæíîé îáëàñòè ôèçè÷åñêîãî äèñêà.
Ïðè èçãîòîâëåíèè äèñêîâ íå èçáåæàòü îïðåäåëåííîãî ïðîöåíòà áðàêîâî÷íûõ ñåêòîðîâ èëè äàæå äîðîæåê (ëèøü áû ñàì äèñê îáåñïå÷èâàë íóæíûé îáúåì). Ïðè íèçêîóðîâíåâîì ôîðìàòèðîâàíèè, êîãäà äèñêîâîå ïðîñòðàíñòâî ðàçáèâàåòñÿ íà ëîãè÷åñêèå öèëèíäðû, ãîëîâêè, ñåêòîðà, òàêèå áðàêîâî÷íûå ó÷àñòêè ïîìå÷àþòñÿ è â äàëüíåéøåé ýêñïëóàòàöèè äàííîãî âèí÷åñòåðà íå ó÷èòûâàþòñÿ.
