하드 드라이브 작동 원리의 블록 다이어그램. 컴퓨터 하드 드라이브(HDD)는 어떻게 작동하나요? SSD 드라이브 - 개발의 새로운 단계
하드 드라이브컴퓨터의 (하드디스크 드라이브, HDD)는 주요 정보(각종 데이터, 첨부 프로그램, 운영 체제)가 저장되는 장소입니다. 프로세서는 필요한 정보를 적시에 하드 드라이브에서 읽어와 처리한 다음 처리된 정보의 최종 결과를 하드 드라이브에 기록해야 합니다.
1957년 IBM은 최초의 하드 드라이브를 개발했으며, 이는 개인용 컴퓨터가 만들어지기 전부터 개발되었습니다. 볼륨이 5MB에 불과했지만 그에 대한 상당한 금액을 지불해야 합니다. 그런 다음 IBM PC XT 개인용 컴퓨터용으로 특별히 10MB 하드 드라이브가 개발되었습니다. 윈체스터에는 총 30개의 트랙이 있었고 각 트랙에는 또 다른 30개의 섹터가 있었습니다. "Winchesters" - 이것은 "나사"로 축약되는 경우 하드 드라이브가 호출되기 시작한 방법입니다. 이는 다중 충전된 Winchester 카빈총의 표시인 "30/30"과 유사합니다.
그렇다면 하드 드라이브의 디자인은 무엇입니까? 하드 드라이브의 기본은 자기장 노출 저장을 완벽하게 지원할 수 있는 특수 물질(예: 산화철)로 코팅된 금속 디스크 블록입니다. 요즘 하드 드라이브에는 이러한 디스크가 1~3개 포함되어야 합니다. 하드 드라이브는 회전할 때 속도가 매우 높을 수 있지만(표준 속도는 7200rpm 또는 10,000rpm) 헤드의 위치 정확도가 높아야 하기 때문에 균형이 뛰어나고 표면이 매우 편평해야 합니다.
자기 헤드는 전류 펄스의 영향으로 자기장을 형성할 수 있는 디스크(대개 디스크의 양쪽에 위치하며 각 디스크에 두 개씩 있음)에 정보를 기록하는 데 특별히 사용됩니다. 이러한 자기 헤드는 특정 방향(논리적 "1" 또는 논리적 "0", 그러나 이는 자기적 순간의 방향에 따라 달라짐)의 자기적 모멘트를 사용하여 디스크의 한 부분을 자화하려고 시도합니다. 적시에 전류 펄스를 인가하여 자화 과정이 이루어져야 하며, 자기 헤드는 특정 위치에 위치해야 합니다.
자기저항 헤드는 디스크에서 정보를 읽는 데 특별히 사용되며, 헤드에서 여기되는 전류를 사용하여 자기장의 변화에 반응할 수 있습니다. 이러한 아날로그 신호를 읽고 디지털 형식으로 변환한 다음 컴퓨터 시스템에 입력해야 합니다.
트랙을 사용하면 디스크의 정보를 동심원으로 배치할 수 있습니다. 작동 중에 자기 헤드는 한 트랙에서 다른 트랙으로 이동해야 합니다. 요즘 우리가 사용하는 하드 드라이브에서는 자기 헤드를 이동하기 위해 다음을 사용합니다. 솔레노이드인 드라이브. 머리는 축을 중심으로 움직입니다. 아래 그림은 움직임 다이어그램을 보여줍니다. 머리 뒤쪽에 부착된 코일은 전자석을 사용하여 한 방향 또는 다른 방향으로 끌어당겨져야 합니다. 하드 드라이브 디스크는 회전할 수 있기 때문에 헤드는 한 방향이나 다른 방향으로 움직일 때 디스크의 거의 모든 지점에 접근할 수 있어야 합니다. 전원이 꺼진 후 이미 카운트된 헤드가 디스크 표면에서 멀어지기 시작한 다음 주차되기 시작합니다. 헤드가 디스크 표면에 떨어지면 안 됩니다!
녹음 작동 방식에 대한 링크를 읽어보세요.
실린더
디스크의 정보는 동심원 형태로 계속해서 저장됩니다. 헤드 블록은 일체형이므로 모든 헤드가 동시에 움직여야 합니다. 각 헤드는 한 디스크의 한 면만 지원할 수 있습니다. 모든 헤드는 주어진 시간에 동일한 트랙에 있어야 하지만 다른 디스크에 있어야 합니다. 모든 것이 합산됩니다. 실린더수직면에서.
분야
하드 드라이브에 저장할 수 있는 최대 정보의 양은 헤드 수, 섹터 수, 실린더 수의 세 가지 구성 요소를 곱하여 결정됩니다.
기술적 관점에서 볼 때 더 적은 수의 디스크로 하드 드라이브를 만드는 것이 가장 쉽지만 동시에 하나의 디스크에 더 높은 밀도의 트랙이 필요합니다.
논리적 및 물리적 배치
이 뉘앙스에도 주목해야합니다. 즉 논리적 배치와 물리적 배치섹터, 실린더, 헤드.
우리는 이미 물리적인 배치에 대해 이미 다루었습니다. 그러나 논리적으로(결국 이것이 컴퓨터가 이를 "보는" 방식임) 설치 프로그램은 이러한 매개변수를 약간 다르게 입력해야 하며(대부분 하드 드라이브 덮개에 표시되어야 함) 논리 파티션은 다음과 같습니다. 이후에 컴퓨터가 작동하는 하드 드라이브입니다. 디스크 매개변수 변환디스크 매개변수의 논리적 및 물리적 배치를 조정할 수 있는 특별한 절차입니다. 변환 단위는 하드 드라이브 자체에 있어야 하며 논리적 좌표를 물리적 좌표로 변환해야 합니다. 동시에 물리적 디스크의 원하는 영역에 대한 헤드 액세스를 제공해야 합니다.
하드 드라이브 제조 중 문제
하드 드라이브를 제조하는 동안 결함이 있는 섹터와 트랙을 충분히 피하는 것이 불가능할 수 있습니다(가장 중요한 것은 하드 드라이브에 필요한 볼륨이 있다는 것입니다). 로우 레벨 포맷 중에 디스크 공간이 논리 실린더, 헤드, 섹터로 분할되면 이러한 결함 영역이 표시되며 이 하드 드라이브의 추가 작업에서 고려되지 않습니다.
많은 사용자가 하드 드라이브 장치에 관심이 있습니다. 그리고 오늘날 컴퓨터에서 가장 일반적인 저장 장치는 HDD이기 때문입니다. 다음으로 작동 원리와 구조에 대해 설명합니다.
윈체스터는 본질적으로 레코드 플레이어와 같습니다. 플래터와 읽기 헤드도 포함되어 있습니다. 그러나 HDD 장치는 더 복잡합니다. 하드 드라이브를 분해하면 플레이트가 대부분 금속이고 자성층으로 덮여 있음을 알 수 있습니다. 여기에 데이터가 기록됩니다. 하드 드라이브의 용량에 따라 4~9개의 플레이트가 샤프트에 장착됩니다. 이 샤프트는 "스핀들"이라고 하며 소비자 제품의 경우 3600~10000rpm의 높은 회전 속도를 갖습니다.
웨이퍼 블록 옆에는 읽기 헤드 블록이 있습니다. 헤드 수는 자기 디스크 수, 즉 각 디스크 표면당 하나씩 결정됩니다. 하드 디스크 플레이어와 달리 헤드는 플래터 표면에 닿지 않고 그 위에 떠 있습니다. 이는 기계적 마모를 제거합니다. 플레이트는 회전 속도가 빠르고 헤드가 플레이트 위에서 매우 작은 일정한 거리에 있어야 하기 때문에 하우징에 아무것도 들어가지 않는 것이 매우 중요합니다. 결국, 아주 작은 먼지 얼룩도 물리적인 손상을 일으킬 수 있습니다. 그렇기 때문에 기계 부품은 케이스로 밀봉하고 전자 부품은 외부로 꺼냅니다.
일부 사용자는 하드 드라이브를 분해하는 방법에 관심이 있습니다. 작동 중인 드라이브를 분해하려면 봉인을 깨뜨리는 작업이 포함된다는 점을 이해해야 합니다. 그리고 이로 인해 사용할 수 없게 됩니다. 따라서 저장 매체에 있는 모든 데이터를 잃을 준비가 되어 있지 않은 이상 이 작업을 수행해서는 안 됩니다. 굳이 드라이브를 열어야 할 필요는 없지만, 하드 드라이브가 무엇으로 만들어졌는지 궁금하다면, 분해된 HDD 사진을 보시면 됩니다.
이것이 바로 자기 디스크의 하드 드라이브가 수리 중에 분해되어 특수 층류 캐비닛에 조립되는 이유입니다. 고도로 정화된 공기 공급 시스템과 견고성을 사용하여 작업에 필요한 환경을 유지합니다. 집에서 디스크를 분해하면 확실히 작동할 수 없게 됩니다.
작동하지 않는 경우 읽기 헤드는 웨이퍼 블록 옆에 위치합니다. 이를 "주차 위치"라고도 합니다. 특수 장치는 디스크가 필요한 속도까지 가속된 경우에만 헤드를 작업 영역으로 가져옵니다. 그들은 각각 따로 움직이는 것이 아니라 모두 함께 움직입니다. 이를 통해 모든 데이터에 빠르게 액세스할 수 있습니다.
전자 보드 또는 컨트롤러는 일반적으로 하드 드라이브 하단에 부착됩니다. 아무것도 보호하지 못하므로 기계적 및 열적 손상에 매우 취약합니다. 역학을 통제하는 것은 바로 그녀입니다. 노트북 하드 드라이브는 표준 3.5인치와 크기만 다릅니다. 하드 드라이브의 작동 원리는 동일합니다. 자석 팬케이크 수와 저장 용량만 다를 수 있습니다.
보시다시피 하드 드라이브 장치는 충격, 충격, 긁힘, 심각한 온도 변화 및 전력 급증에 노출될 수 있습니다. 그리고 이로 인해 완전히 신뢰할 수 있는 정보 매체가 아닙니다. 이 때문에 노트북의 하드 드라이브는 데스크톱 PC보다 더 자주 고장납니다. 결국, 휴대용 장치는 끊임없이 흔들리고, 때로는 떨어뜨리고, 추운 곳으로 꺼내거나 햇볕에 두기도 합니다. 그리고 이는 결국 하드 드라이브에 부정적인 영향을 미칩니다.
HDD의 수명을 연장하려면, 떨어뜨리거나 충격을 주지 마시고, 케이스의 통풍이 잘 되는지 확인하시고, 디스크 조작은 전원이 꺼진 상태에서만 해주시기 바랍니다. 이러한 단점으로 인해 새로운 유형의 SSD 하드 드라이브가 등장했습니다. 그들은 한때 훌륭한 저장 매체처럼 보였던 HDD를 점차적으로 교체하고 있습니다.
논리적 장치
우리는 하드 드라이브의 내부 모습을 알아냈습니다. 이제 우리는 그것의 논리적 구조를 분석할 것입니다. 데이터는 특정 섹터로 구분된 트랙을 통해 컴퓨터 하드 드라이브에 기록됩니다. 각 섹터의 크기는 512바이트입니다. 연속적인 섹터는 클러스터로 결합됩니다.
새 HDD를 설치할 때 포맷해야 합니다. 그렇지 않으면 컴퓨터에 드라이브의 여유 공간이 표시되지 않습니다. 형식화는 물리적이거나 논리적일 수 있습니다. 첫 번째는 디스크를 섹터로 나누는 것입니다. 그 중 일부는 "불량", 즉 데이터 기록에 적합하지 않다고 정의될 수 있습니다. 대부분의 경우 드라이브는 판매되기 전에 이미 이러한 방식으로 포맷되어 있습니다.
논리적 포맷에는 하드 드라이브의 논리적 파티션 생성이 포함됩니다. 이를 통해 정보 작업을 크게 단순화하고 최적화할 수 있습니다. 드라이브의 특정 영역은 논리 파티션(또는 "논리 디스크"라고도 함)에 할당됩니다. 별도의 하드 드라이브를 사용하는 것처럼 작업할 수 있습니다. 하드 드라이브가 파티션과 함께 작동하는 방식을 이해하려면 논리 볼륨 수에 따라 하드 드라이브를 시각적으로 2-4개 부분으로 나누는 것으로 충분합니다. 각 볼륨에는 FAT32, NTFS 또는 exFAT와 같은 자체 포맷 시스템이 있을 수 있습니다.
기술 데이터
HDD는 다음 데이터에 따라 서로 다릅니다.
- 용량;
- 스핀들 회전 속도;
- 상호 작용.
오늘날 평균 하드 드라이브 용량은 500-1000GB입니다. 미디어에 쓸 수 있는 정보의 양을 결정합니다. 스핀들 속도는 데이터, 즉 정보를 읽고 쓸 수 있는 속도를 결정합니다. 가장 일반적인 인터페이스는 이미 오래되고 느린 IDE를 대체한 SATA입니다. 대역폭과 마더보드에 연결된 커넥터 유형이 서로 다릅니다. 최신 노트북의 디스크에는 SATA 또는 SATA2 인터페이스만 있을 수 있습니다.
이 기사에서는 하드 드라이브의 작동 방식, 작동 원리, 기술 데이터 및 논리 구조를 살펴보았습니다.
안녕하세요, 친구들!
오늘 우리는 하드 드라이브와 같은 것에 대해 이야기하겠습니다. 컴퓨터 사용자가 들어본 적이 없는 경우는 거의 없습니다!
HDD(하드 디스크 드라이브)라고도 하는 하드 드라이브는 정보를 저장하는 장치입니다.
HDD는 백인들이 미국을 정복한 유명한 소총에서 속어 이름을 따왔습니다. 하드 드라이브의 첫 번째 모델 중 하나는 이 총기의 구경과 일치하는 "30/30"으로 지정되었습니다.
아래에서는 컴퓨터 하드 드라이브에 대해 설명합니다.
컴퓨터 하드 드라이브는 어떻게 작동합니까?
우리는 개인용 컴퓨터에 사용되는 기존(전기 기계) 하드 드라이브가 어떻게 3배가 되는지 살펴보겠습니다. 이는 하나 이상의 정보 디스크를 기반으로 합니다. 최초의 하드 드라이브 모델은 알루미늄 디스크를 사용했습니다.
그러나 첫 번째 모델은 크기가 크고 용량이 작았습니다.
플로피 및 하드 드라이브
이 "나사"(또 다른 속어)의 물리적 크기와 용량은 대략 5.25인치 플로피 디스크 드라이브 크기였습니다. 컴퓨터 산업 초창기에는 5.25인치와 3.5인치 플로피 디스크에 데이터가 저장되었습니다.이러한 디스크를 읽고 쓰는 드라이브를 FDD라고 합니다. (플로피 디스크 드라이브).
이 디스크는 양면에 강자성 코팅이 적용된 둥근 플라스틱 조각으로 만들어졌습니다. 얇고 유연했기 때문에 드라이브라는 이름이 붙었습니다. 외부 영향으로부터 디스크를 보호하기 위해 이 디스크를 사각형 플라스틱 케이스에 넣었습니다.
HDD의 디스크는 구조는 비슷하지만 더 두껍고 구부러지지 않아 이름에도 반영되어 있습니다. 금속 산화물의 얇은 강자성층이 원심분리기를 사용하여 이러한 디스크에 적용됩니다. 자기 헤드를 사용하여 데이터를 쓰고 읽습니다.
기록 시 정보 신호가 자기 헤드로 전송되어 강자성층의 도메인(강자성 입자) 방향이 변경됩니다.
읽을 때 자화된 영역은 헤드에 전류를 유도하고 이 전류는 제어 회로(컨트롤러)에 의해 처리됩니다. 속도와 데이터 볼륨에 대한 요구 사항은 지속적으로 증가하고 있습니다. 세계 최고의 인재들이 이 지역으로 파견되었습니다. 나머지 컴퓨터 하드웨어와 마찬가지로 하드 드라이브도 지속적으로 개선되었습니다.
디스크는 유리와 유리 세라믹으로 만들어지기 시작했습니다. 이를 통해 무게와 두께를 줄이고 회전 속도를 높일 수 있었습니다.
디스크 회전 속도가 3600rpm에서 5400, 7200, 그리고 10,000, 심지어 15,000rpm으로 증가했습니다!비교를 위해 FDD의 디스크 회전 속도가 360rpm이라고 가정해 보겠습니다.
회전 속도가 높을수록 데이터를 읽는 속도가 빨라집니다.
강자성층
강자성층은 갈바니 증착과 진공 증착이라는 두 가지 방법으로 디스크 표면에 적용할 수 있습니다. 첫 번째 경우 디스크를 금속염 용액에 담그고 그 위에 금속 (코발트) 박막을 증착합니다.
진공 증착에서는 디스크를 밀봉된 챔버에 놓고 공기를 펌핑하여 배출한 다음 방전을 통해 금속 입자를 증착합니다.
보호용 탄소 코팅은 자성층 위에 적용됩니다. 머리에 닿을 가능성이 있는 경우 얇은 자성층이 파괴(및 정보 손실)되지 않도록 보호합니다.
하드 드라이브에는 하나 또는 여러 개의 물리적 디스크가 있을 수 있습니다. 후자의 경우 디스크는 단일 구조로 조립되어 동시에 회전합니다. 각 디스크에는 강자성층이 있는 양면이 있으며, 데이터는 두 개의 서로 다른 헤드(상단과 하단에 위치)에서 읽혀집니다.
헤드도 단일 구조로 조립되어 동시에 움직입니다.
헤드를 움직이는 메커니즘에는 와이어 코일과 고정 영구 자석이 포함되어 있습니다. 코일에 전류가 가해지면 코일에 자기장이 생성되어 자석과 상호 작용합니다. 결과적인 힘은 메커니즘의 전체 이동 부분(및 헤드)과 함께 코일을 이동시킵니다.
메커니즘에는 힘이 없을 때 헤드를 원래 위치로 이동시키는 스프링이 포함되어 있습니다. (주차장).이는 헤드와 디스크가 손상되지 않도록 보호합니다.
일정한 자기장을 생성하는 작은 네오디뮴 자석은 매우 강력합니다!
작동 조건에서 디스크는 일정한 속도로 회전하고 헤드는 디스크 위에 "호버링"됩니다. 회전하는 동안 공기 역학적 흐름이 발생하여 머리가 들어 올려집니다. 기술이 발전함에 따라 헤드와 디스크 사이의 거리가 점점 줄어들고 있습니다.
현재까지 수십 나노미터에 이르렀습니다!
거리를 줄이면 정보 기록의 밀도를 높일 수 있습니다. 이렇게 하면 동일한 공간에 더 많은 정보를 담을 수 있습니다.
헤드 읽기 및 쓰기
최신 하드 드라이브 사용 자기저항 헤드.
자기저항 결정은 자기장의 크기와 방향에 따라 저항을 변경할 수 있습니다. 헤드가 자화가 다른 영역을 통과하면 저항이 변경되며 이는 제어 회로에 의해 감지됩니다.
실제로 하드 드라이브 헤드에는 읽기와 쓰기라는 두 개의 헤드가 있습니다. 녹음 헤드는 자기 테이프 카세트를 사용했던 오래된 테이프 레코더의 헤드와 동일한 원리로 작동합니다.
여기에는 자기장이 생성되는 틈새에 디스크 표면의 자기 도메인 방향을 변경하는 개방형 코어가 포함되어 있습니다. 헤드의 "감기"는 포토리소그래피를 사용하여 인쇄됩니다.
스핀들 및 HDA
디스크를 회전시키는 주 구동 모터(스핀들)에는 유체 역학적 베어링. 반경 방향 런아웃이 훨씬 적다는 점에서 볼 베어링과 다릅니다.
최신 하드 드라이브에서는 정보 기록 밀도가 매우 높으며 트랙이 서로 매우 가깝게 위치합니다.
큰 방사형 런아웃은 기록 밀도의 증가를 허용하지 않거나 (트랙 사이의 거리가 감소함에 따라) 한 회전 중에 헤드가 인접한 트랙을 따라 "점프"합니다. 유체 역학 베어링에는 움직이는 부품과 고정 부품 사이에 얇은 윤활층이 포함되어 있습니다.
결론적으로 스핀들, 디스크, 드라이브가 있는 헤드가 별도의 구획에 배치되어 있다고 말합니다. 하드 드라이브의 첫 번째 모델에는 압력 균등화를 위한 매우 작은 셀이 있는 필터가 장착된 새는 부분이 있었습니다.
그런 다음 유연한 막으로 막힌 구멍이 있는 밀봉된 구획이 나타났습니다. 멤브레인은 양방향으로 구부릴 수 있어 헤드가 있는 구획 내부와 외부의 기압 차이를 보상합니다.
기사의 다음 부분에서는 하드 드라이브의 설계 및 작동 방식에 대해 계속해서 알아볼 것입니다.
빅터 제론다(Victor Geronda)가 당신과 함께했습니다. 블로그에서 만나요!
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하드 드라이브 작동 원리에 대한 간략한 설명입니다.
하드 드라이브는 어떻게 작동하나요?
일반적으로 모든 사용자는 디스크가 "빠른"가라는 한 가지 질문에 관심이 있습니다. 이에 대한 대답은 모호하며 다음과 같은 특징에 대한 이야기가 필요합니다.
- 디스크 회전 속도
- 포지셔닝 지연
- 데이터 액세스 시간
- 하드 드라이브 캐시
- 디스크에 데이터 배치
- 프로세서와 디스크 간의 교환 속도
- 인터페이스(IDE 또는 SCSI)
디스크 회전 속도
일반적으로 최신 하드 드라이브의 회전 속도는 5400~7200rpm입니다. 회전 속도가 높을수록 데이터 교환 속도가 빨라집니다. 회전 속도가 증가함에 따라 하드 드라이브 케이스의 온도도 증가하며 속도가 7200rpm인 디스크의 경우 열 방출을 위해 잘 설계된 케이스를 사용하거나 추가적인 케이스를 사용해야 한다는 점만 고려해야 합니다. 디스크 자체의 외부 팬으로 냉각합니다. 전원 공급 장치 팬만으로는 충분하지 않습니다. 현재 모든 제조업체에서 예외 없이 생산하는 회전 속도 10,000rpm의 고속 디스크도 케이스 내부의 통풍이 잘되고 열을 잘 발산하는 "올바른" 케이스가 모두 필요합니다. 강제 공기 흐름이 없는 15,000rpm 속도의 하드 드라이브는 사용이 권장되지 않습니다. 트랙당 섹터 수
최신 하드 드라이브는 외부 트랙인지 내부 트랙인지에 따라 트랙당 섹터 수가 다릅니다. 외부 트랙은 더 길고 짧은 내부 트랙보다 더 많은 섹터를 수용할 수 있습니다. 빈 디스크의 데이터도 외부 트랙에서 기록되기 시작합니다. 검색 시간/헤드 전환 시간/실린더 전환 시간
탐색 시간은 헤드가 현재 위치한 트랙에 인접한 트랙에서 작동해야 하는 경우에만 최소입니다. 이에 따라 첫 번째 트랙에서 마지막 트랙으로 이동할 때 검색 시간이 가장 길어집니다. 일반적으로 하드 드라이브 데이터 시트에는 평균 검색 시간이 표시됩니다. 디스크의 모든 자기 헤드는 언제든지 동일한 실린더 위에 위치하며, 전환 시간은 헤드가 읽기 또는 쓰기 간 전환하는 속도에 따라 결정됩니다. 실린더 전환 시간은 헤드를 한 실린더 전진 또는 후진시키는 데 필요한 시간입니다. 모든 시간은 하드 드라이브 설명서에 밀리초(ms) 단위로 표시됩니다. 포지셔닝 지연
헤드가 원하는 트랙 위에 있으면 해당 트랙에 필요한 섹터가 나타날 때까지 기다립니다. 이 시간을 위치 지정 대기 시간이라고 하며 밀리초(ms) 단위로 측정됩니다. 평균 위치 지정 지연 시간은 디스크가 180도 회전하는 시간으로 계산되므로 디스크 스핀들의 회전 속도에만 의존합니다. 지연 값에 대한 특정 데이터가 표에 요약되어 있습니다. 데이터 액세스 시간
데이터 액세스 시간은 기본적으로 검색 시간, 헤드 전환 시간 및 위치 지정 지연의 조합이며 밀리초(ms) 단위로 측정됩니다. 이미 알고 있듯이 검색 시간은 헤드가 원하는 실린더를 얼마나 빨리 넘어가는지 나타내는 지표일 뿐입니다. 데이터를 쓰거나 읽을 때까지 헤드를 전환하고 필요한 섹터를 기다리는 데 시간이 추가되어야 합니다. 하드 드라이브 캐시
일반적으로 모든 최신 하드 드라이브에는 캐시 메모리 또는 간단히 캐시라고 하는 자체 RAM이 있습니다. 하드 드라이브 제조업체에서는 이 메모리를 버퍼 메모리라고 부르는 경우가 많습니다. 캐시의 크기와 구조는 제조업체와 하드 드라이브 모델에 따라 크게 다릅니다. 일반적으로 캐시 메모리는 데이터 쓰기와 읽기 모두에 사용되지만 SCSI 드라이브에서는 쓰기 캐시를 강제로 적용해야 하는 경우가 있으므로 디스크 쓰기 캐시는 일반적으로 SCSI에 대해 기본적으로 비활성화되어 있습니다. Seagate의 ASPIID와 같이 캐시 메모리 매개변수 설정 방법을 결정할 수 있는 프로그램이 있습니다. 많은 사람들에게 이상하게 보일 수도 있지만, 캐시의 크기는 작업 효율성을 평가하는 데 결정적인 역할을 하지 않습니다. 디스크 전체의 성능을 향상시키기 위해서는 캐시와의 데이터 교환을 구성하는 것이 더 중요합니다. Quantum과 같은 일부 하드 드라이브 제조업체는 소프트웨어에 캐시의 일부를 사용합니다(예를 들어 Quantum Fireball 1.3Gb 모델의 경우 128개 중 48KB가 펌웨어에서 사용됨). Western Digital에서 사용하는 방법이 더 바람직한 것 같습니다. 펌웨어를 저장하기 위해 디스크에 특별히 지정된 섹터가 사용되며 운영 체제에서는 보이지 않습니다. 전원을 켜면 이 프로그램은 디스크의 일반 저렴한 DRAM에 로드되며 동시에 펌웨어를 저장하기 위한 플래시 메모리 칩이 필요하지 않습니다. 이 방법을 사용하면 Western Digital에서 자주 수행하는 것처럼 하드 드라이브의 펌웨어를 쉽게 수정할 수 있습니다. 디스크에 데이터 배치
PC 시대 초기부터 디스크 구성이 트랙의 실린더, 헤드 및 섹터 수에 따라 결정된다는 사실은 누구나 알고 있었습니다. 몇 년 전에는 SETUP 프로그램에서 이러한 모든 디스크 매개변수를 지정하는 것이 필수였지만 더 이상 그렇지 않습니다. 엄밀히 말하면 SETUP 표준 CMOS 설정 섹션에 표시되는 디스크 매개변수는 일반적으로 실제 디스크 매개변수와 공통점이 없으며 이러한 매개변수는 디스크 구조의 변환 유형에 따라 변경된다는 점을 알 수 있습니다. 정상, LBA그리고 크기가 큰. 정상- 구조는 디스크에 대한 제조업체의 문서를 따르며 DOS가 504Mb(1Mb - 1048576바이트) 이상을 볼 수 없도록 합니다. LBA- 논리 블록 주소 - 이 설정을 사용하면 최대 4Gb의 DOS 디스크를 볼 수 있습니다. 크기가 큰 Unix와 같은 운영 체제에서 사용됩니다. SETUP에 설정된 매개변수는 하드 드라이브 제어 논리에 의해 실제 매개변수로 변환됩니다. 많은 최신 운영 체제는 BIOS를 우회하여 LBA를 통해 디스크와 작동합니다.
오늘날 대다수의 컴퓨터 사용자는 "컴퓨터 하드 드라이브"라는 개념에 익숙하다고 해도 과언이 아닙니다. 그들은 모든 컴퓨터에는 영화, 음악, 사진, 게임 및 프로그램과 같은 모든 정보를 저장하는 "메모리"가 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 모니터를 응시하는 것을 좋아하는 전체 사람들 중 "이것은 모든 파일이 어떻게 든 이해할 수 없을 정도로 저장되는 직사각형의 것입니다."라는 지식보다 이 신비한 저장 장치를 더 깊이 이해한 사람은 거의 없습니다. 그리고 이 기사는 더 깊이 파고들어 하드 드라이브가 어떻게 작동하는지 알아보고 그 구조를 이해하고 싶은 독자들을 위해 작성되었으며, 이 기사에서 이러한 문제를 간단하게 러시아어로 다룰 것입니다.
컴퓨터 하드 드라이브는 어떻게 작동합니까?
먼저, 역사를 잠깐 살펴보겠습니다. 최초의 하드 드라이브는 거의 60년 전인 1957년에 IBM에 의해 만들어졌습니다. 그 볼륨은 5MB였습니다. 오늘날의 기준으로는 말도 안되는 수치이지만 당시에는 진정한 기술 혁신이었습니다. 얼마 후 같은 회사의 엔지니어들은 30MB 용량의 하드 드라이브와 이동식 베이에 추가로 30MB를 만들었습니다. 이 디스크 구조는 미국에서 인기 있는 윈체스터 카빈총용 카트리지 표시인 ".30-30"과의 연관성을 불러일으켰기 때문에 설계자는 이 하드 디스크에 코드 이름 "Winchester"를 부여했습니다. 흥미로운 사실은 현대 서구에서는 하드 드라이브를 그런 식으로 부르는 사람이 거의 없지만 러시아어를 사용하는 환경에서는 이 이름이 훨씬 더 확고하게 자리잡았고 편리한 축약 버전인 "나사"도 생겨났다는 것입니다. 구어체 연설에서 널리 사용되는 것입니다.
하드 드라이브 설계
이제 프로그램의 하이라이트로 직접 이동하여 내부 구조부터 시작하겠습니다. 하드 드라이브 디자인은 다음 구성 요소로 구성됩니다.
1. 자기 디스크 블록 또는 소위. "팬케이크"(한 블록에 1~3개 조각, 서로 위에 위치함)는 본질적으로 하드 드라이브의 주요 요소입니다. 각 자기 디스크는 알루미늄이나 유리로 만들어지며 강자성 물질(종종 이산화크롬)로 코팅되어 있습니다. 자기 헤드를 사용하여 자기층에 데이터를 기록합니다.
2. 자기 헤드 블록 - 디스크에서 읽을 때 수신된 신호를 증폭시키는 증폭기 스위치 마이크로 회로에 연결된 로커 암입니다. 로커 플레이트 끝에는 읽기 및 쓰기 작업을 수행할 때 자기 디스크와 상호 작용하는 자기 헤드가 있습니다.
3. 스핀들 모터는 자기 디스크를 가속하는 데 사용되는 특수 전기 모터입니다. 하드 드라이브 모델에 따라 이 수치는 15,000rpm에 도달할 수 있습니다. 엔진 설계는 베어링(볼 및 유체 역학) 사용을 기반으로 하여 조용하고 진동을 발생시키지 않습니다.
4. 컨트롤러 보드는 자기 헤드에서 전송된 신호를 컴퓨터가 이해할 수 있는 신호로 변환하여 하드 드라이브의 작동을 제어하는 기능을 갖춘 집적 회로입니다.
하드 드라이브 작동 방식
개별 구성 요소를 연구한 후에는 무슨 일이 일어나고 있는지 완전한 그림을 그릴 수 있고 컴퓨터 하드 드라이브가 어떻게 작동하는지 단계별로 설명할 수 있습니다. 따라서 하드 드라이브에 전원이 공급됩니다. 전자 컨트롤러는 축에 단단히 고정된 자기 디스크를 회전시키기 시작하는 스핀들 모터에 신호를 보냅니다. 팬케이크와 헤드 사이에 에어 갭이 나타나 접촉 가능성을 제거하는 필요한 회전 속도에 도달한 후 로커는 약 10나노미터(10억분의 1)인 "작동" 거리로 헤드를 가져옵니다. 미터라고 상상해 보세요!)
켜져 있는 하드 드라이브에서 수신되는 첫 번째 데이터는 항상 서비스 정보 또는 소위 말하는 데이터입니다. "제로 트랙". 여기에는 하드 드라이브의 상태와 특성에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 어떤 이유로 이 정보를 얻을 수 없으면 장치가 부팅되지 않고 작동하지 않습니다.
서비스 데이터가 성공적으로 수신되고 오류가 없으면 디스크에 직접 기록된 정보로 작업하는 단계가 시작됩니다. 아마도 당신은 이미 "어떻게 기록됩니까? "라는 질문으로 고통 받고 있습니다. 우리는 대답합니다: 전류 펄스의 영향을 받는 자기 헤드는 디스크의 섹션을 자화하여 비트(자기 모멘트의 방향이 서로 다른 논리적 "0"과 "1")를 형성할 수 있습니다. 즉, 컴퓨터 하드 드라이브의 모든 정보는 서로 다르게 자화된 부분으로, 표준화된 신호로 변환된 후 컴퓨터에서 인식되고 사용자가 이해할 수 있는 형식으로 제공됩니다. 이러한 영역은 엄격하게 구조화되어 있으며 소위 말하는 영역입니다. "트랙", 즉 자기 디스크 표면의 고리 모양 영역입니다.
헤드 블록은 하나의 조각이므로 그 안의 모든 헤드가 동시에 이동하므로 항상 각 개별 팬케이크의 동일한 트랙 위에 위치한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이를 바탕으로 트랙은 수직면에서 원통형을 형성합니다. 또한 각 트랙은 "섹터"라는 세그먼트로 구성됩니다. 이러한 섹터에 정보를 쓸 때 자기 헤드는 자기장을 변경하고 정보를 읽을 때 간단히 캡처합니다. 데이터 저장소의 물리적 구조를 이해하면 하드 드라이브의 용량은 실린더 수, 헤드 수, 섹터 수를 곱한 것과 같다는 결론을 내릴 수 있습니다.
하드 드라이브 포맷하기
컴퓨터 하드 드라이브의 작동 방식에 대한 이야기는 포맷 주제를 다루지 않으면 완전하다고 할 수 없습니다. 포맷은 하드 드라이브의 정보 저장 영역을 표시하는 특별한 프로세스이며, 그 핵심은 특정 서비스 정보를 기록하여 파일 시스템과 같은 이 데이터에 액세스하기 위한 특정 구조를 만드는 것입니다. 이 경우 이전에 저장된 데이터는 파기됩니다(그러나 항상 복구할 수 없는 것은 아닙니다). 대부분의 경우 컴퓨터에 운영 체제를 설치(또는 재설치)할 때 포맷이 수행됩니다. 가장 좋은 옵션은 이전 OS의 데이터가 지워진 "깨끗한" 포맷된 디스크이기 때문입니다. 필요한 정보를 잃지 않기 위해 일반적으로 "나사"는 먼저 논리적으로 여러 파티션으로 나뉩니다. 이 경우 OS가 설치될 파티션에만 포맷이 필요하고 데이터는 나머지 파티션은 그대로 유지되며 이는 매우 사용자 친화적인 접근 방식입니다.