Upload
api-3853893
View
2.731
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Cap. I – Generalităţi
Pentru mulţi utilizatori, unitatea de hard-disk este cea mai importantă parte a
sistemului de calcul. O unitate de hard-disk este folosită pentru stocarea nevolatilă
sau permanentă a datelor. Stocarea nevolatilă, sau permanentă, înseamnă, în acest
caz, că dispozitivul de stocare pastrează datele chiar şi cand sistemul de calcul nu
este alimentat cu energie electrică.
Cap I.1 - Definirea unui hard-disk
O unitate de hard-disk conţine platane rigide, în formă de disc, confecţionate
de obicei din aluminiu sau sticlă. Spre deosebire de dischete, platanele nu se pot
curba sau îndoi. În majoritatea unităţilor de hard-disk , discurile nu se pot extrage,
din acest motiv fiind numite unitati de disc fix. Există şi unitaţi de hard-disk
amovibile; uneori acest termen se referă la un dispozitiv în care întregul modul de
unitate este amovibil.
1
Cap I.2 - Progrese în domeniul hard-discurilor
De când se folosesc hard-diskurile în sistemele PC, acestea au suferit
transformări radicale:
Capacitaţile de stocare maxime au crescut de la 10Mb în unitaţile
disponibile în 1982 pana la 1Tb (1024Gb) sau mai mult în unitaţile
disponibile astazi.
Ratele de transfer de date de pe suport au crescut de la 85 – 102 K/s pentru
modelul original de IBM XT în 1983, la 800Mb/s pentru unele din cele mai
rapide HDD-uri externe si chiar SSD-uri (solid state drive).
Timpul mediu de căutare a scăzut de la peste 85ms pentru hard-diskurile XT
de 10Mb din 1983 la mai puţin de 4.2ms pentru unităţile de astăzi.
2
Cap. II – Funcţionarea unităţii de hard-disk
Construcţia fizică de bază a unui hard-disk constă in discuri rotative cu
capete care se mişcă deasupra suprafeţei lor şi stochează date pe piste şi sectoare.
Capetele citesc şi scriu date în inele concentrice numite piste, care sunt divizate în
segmente numite sectoare, care studiază de obicei 512 octeţi fiecare (vezi figura 1).
Unităţile de hard-disk au de obicei mai multe discuri (platane) care sunt amplasate
unul deasupra celuilalt şi se rotesc solidar fiecare avand două feţe, pe care unitatea
stocheaza date. Majoritatea unitaţilor au două sau trei platane care dau patru sau
şase feţe, iar unele unitaţi au pană la 11 sau mai multe platane. Pistele aflate la
aceeaşi poziţie, de pe fiecare faţă a fiecarui platan, luate împreună, alcătuiesc un
cilindru (vezi figura 2). O unitate de hard-disk are în mod normal câte un cap
pentru fiecare faţă de platan, toate capetele fiind montate pe un singur dispozitiv
purtător, sau rack. Capetele se deplasează solidar înspre interior şi exterior, de-a
lungul razei discului.
La început, majoritatea hard-diskurilor se roteau la 3600 rot/min, multe
unităţi în ziua de azi au turaţii de 5400, 5600, 6400, 7200 rot/min si au apărut chiar
şi cu 15000 de rot/min.
În majoritatea hard-diskurilor, capetele nu ating (şi nici nu trebuie să atingă)
platanele în timpul funcţionarii normale. Totuşi când capetele sunt deconectate, ele
se aşează pe suprafaţa discurilor care îşi încetează rotaţia. Când unitatea
funcţionează, fiecare cap este menţinut suspendat la mică distanţă deasupra sau sub
platan de o pernă foarte subţire de aer. Dacă perna de aer este deranjată de o
particulă de praf sau un şoc mecanic, capul poate intra în contact cu platanul care
3
se roteşte la turaţia normală. Când forţa de contact cu platanele în rotaţie este
destul de mare pentru a provoca defecte, evenimentul este numit coliziune a
capului. Consecinţa unei coliziuni a capului poate fi oricare de la caţiva biţi de date
pierduţi pana la o unitate distrusă în întregime. Majoritatea unităţilor au lubrifianţi
speciali pe platane şi suprafeţele dure, care pot rezista ‘’decolărilor şi aterizărilor’’
zilnice ale capului, ca şi unor bruscări mai severe.
Cap II.1 - Sectoare
O pistă de disc este prea mare pentru a gestiona date eficient ca o singură
unitate de stocare. Multe piste de disc pot stoca 50.000 de biţi de date sau mai
mult, ceea ce le-ar face foarte ineficiente pentru stocarea fişierelor mici.Din acest
motiv, pistele sunt împarţite în câteva diviziuni numerotate, numite sectoare.
Aceste sectoare reprezintă porţiuni din pistă.
Diverse tipuri de unităţi de disc împart pistele de disc în diferite numere de
sectoare, în funcţie de densitatea de biţi a pistelor. De exemplu formatele de
dischetă utilizează 8-36 sectoare pe pistă, deşi hard-discurile stochează de obicei
datele la densităţi mai mari şi pot utiliza 17-100 sau mai multe sectoare pe pistă.
Aceste sectoare, create de procedura standard de formatare dintr-un sistem PC, au
o capacitate de 512 octeţi, dar această capacitate se poate schimba în viitor.
Sectoarele de pe o pistă sunt numerotate începând cu 1, spre deosebire de capete
sau cilindri ,care sunt numerotaţi începând cu 0. De exemplu, o dischetă de 1,44M
conţine 80 de cilindri numerotaţi de la 0 la 79 şi două capete numerotate 0 şi 1, în
timp ce fiecare pistă a fiecărui cilindru are 18 sectoare numerotate de la 1 la 18.
4
Cap II.2 - Preambulurile şi prostambulurile
Preambulurile şi postambulurile sectoarelor sunt independente de sistemul
de operare, de sistemul de fişiere sau de fişierele stocate pe unitate. Pe lângă
preambuluri şi postambuluri, există intervaluri în interiorul sectoarelor, intervale
între sectoarele fiecarei piste, precum şi intervale între piste, dar nici unul din
aceste intervale nu conţine spaţiu utilizabil pentru date. Chiar şi aşa, majoritatea
unităţilor folosesc un spaţiu rezervat pentru gestionarea datelor care vor fi stocate
în unitate.
5
Cap. III - Formatarea discului.
Sunt necesare două proceduri de formatare înainte de a putea scrie date de
utilizator pe un disc:
a) formatare fizică sau de nivel jos ;
b) formatare logică sau de nivel înalt.
Când formataţi o dischetă, programul Exporer din Windows 9x sau comanda
FORMAT din DOS realizează ambele tipuri de formatare.
Pentru un hard-disc sunt necesare 3 operaţii separate de formatare:
1. Formatarea de nivel jos (Low-Level Formatting-LLF)
2. Partiţionarea
3. Formatarea de nivel înalt(High-Level Formatting-HLF)
Cap III.1- Formatarea de nivel jos
În cursul unei formatări de nivel jos, programul de formatare împarte pistele
hard-discului într-un număr precizat de sectoare, creând intervale de siguranţă între
sectoare şi între piste şi înscriind informaţia din preambulul şi postambulul
sectorului. Pentru dischete, numărul de sectoare înregistrate pe fiecare pistă
depinde de unitate şi de interfaţa controllerului. Toate unităţile IDE şi SCSI
folosesc o tehnică numită înregistrare pe zone, care înscrie un număr variabil de
6
sectoare pe pistă. Pistele exterioare conţin mai multe sectoare decât pistele
interioare pentru că sunt mai lungi. O modalitate de a spori capacitatea unui hard-
disc în timpul procesului de formatare este de a crea mai multe sectoare pe pistele
exterioare ale discului decât pe cele interioare. Toţi cilindrii dintr-o anumită zonă
au acelaşi număr de sectoare pe pistă. Numărul de zone diferă de la o unitate la
alta, dar majoritatea unităţilor au 10 sau mai multe zone.
Cap III.2 – Partiţionarea
Crearea unei partiţii pe hard-disc îi permite acestuia să gazduiască sisteme
de fişiere distincte, fiecare în partiţia sa. Orice hard-disc trebuie să aibă pe el o
partiţie primară, una logică şi oricâte extinse.
Există 3 sisteme de fişiere, folosite de obicei de sistemele de operare actuale:
*FAT(File Allocation Table-tabela de alocare a fişierelor).Sistemul de fişiere
standard utilizat de DOS,Windows 9x şi Windows NT. Sistemul de fişiere FAT
standard foloseşte numere de 12 sau 16 biţi pentru identificarea grupelor de
alocare, rezultând o dimensiune maximă a volumului de 2 G. Se pot crea numai 2
partiţii fizice FAT pe un hard-disc numite partiţie primară şi extinsă, dar partiţia
extinsă poate fi divizată în până la 25 de volume logice.
*FAT 32 (File Allocation Table, pe 32 biţi). Un sistem de fişiere opţional utilizat
de Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 şi Windows NT 5.0.
FAT 32 foloseşte numere pe 32 biţi pentru identificarea grupelor de alocare,
rezultând o dimensiune maximă de 2T sau 2048G pentru un singur volum.
7
*NTFS (Windows NT File System- sistemul de fişiere pentru Windows NT).
Sistemul de fişiere nativ pentru Windows NT , care utilizează numere de fişiere de
până la 256 de caractere şi partiţii până la mărimea teoretică de 16 exaocteţi. NTFS
utilizează de asemenea atribute extinse şi elemente de securitate a sistemului de
fişiere, inexistente în sistemul de fişiere FAT.
Cap III.3 - Formatarea de nivel înalt
În cursul formatării de nivel înalt, sistemul de operare (precum Windows 9x,
Windows NT sau DOS) scrie structurile necesare pentru a gestiona fişierele şi
datele pe disc. Partiţiile FAT au pe fiecare unitate logică formatată câte un sector
de încărcare al volumului(VBS- Volume Boot Sector) două copii ale tabelului de
alocare a fişierelor(FAT) şi un director rădăcină. Aceste structuri de date permit
sistemului de operare să gestioneze spatiul pe disc, să ţină evidenţa fişierelor şi
chiar să gestioneze porţiunile defecte. Formatarea de nivel înalt nu este efectiv o
formatare fizică a unităţii, ci mai degrabă crearea unui „tabel de cuprins” pentru
disc.
8
Cap. IV – Componente de bază ale unităţii de hard-disk
Există multe tipuri de unitaţi de hard-disk pe piaţă, dar aproape toate
prezintă aceleaşi componente fizice de bază. Pot exista unele diferenţe în
implementarea acestor componente (şi calitatea materialelor utilizate la realizarea
lor), dar caracteristicile funcţionale ale majorităţii unitaţilor sunt similare.
Componentele de baza ale unei unitaţi de hard-disk obişnuite sunt urmatoarele:
1. Platanele discului
2. Capetele de citire respectiv scriere
3. Dispozitivul de acţionare a capului
4. Motorul de antrenare
5. Placa logică
6. Cabluri şi conectare
7. Elemente de configurare (precum jumpere sau comutatoare).
Cap IV.1 - Platanele discului
Un hard-disk obişnuit are unul sau mai multe platane sau discuri. De-a
lungul anilor, hard-diskurile pentru sistemele PC au existat în mai multe
tipodimensiuni. De regulă, dimensiunea fizică a unei unitaţi este exprimată prin
dimensiunea platanelor:
51/4-inci (practic 130 mm, adică 5,12 inci)
31/2 inci (practic 95 mm, adică 3,74 inci)
21/2 inci
1,8 inci
9
Majoritatea unităţilor de hard-disc au două sau mai multe platane, unele
dintre unităţile mai mici având unul singur. Numărul de platane pe care le poate
avea o unitate este limitat de înălţimea fizică a unităţii. Platanele sunt confecţionate
de regulă dintr-un aliaj de aluminiu, care le conferă atât rezistenţă, cât şi greutate
redusă. Dorinţa producătorilor de a obţine densităţi tot mai mari şi unităţi mai mici
a dus însă la utilizarea platanelor confecţionate din sticlă (sau, mai exact, dintr-un
material compozit sticlă-ceramică).
Platanele din sticlă oferă o rigiditate mai mare decât metalul (pentru că metalul
poate fi îndoit, iar sticla nu) si, de aceea, pot fi prelucrate la jumătate din grosimea
discurilor convenţionale din aluminiu, uneori chiar mai puţin. Platanele de sticlă
sunt, de asemenea, mult mai stabile termic decât cele din aluminiu, adică nu se
dilată şi nu se contractă prea mult Ia variaţiile de temperatură. (vezi figura 7)
Cap IV.2 - Suporturi de înregistrare
Indiferent de substratul folosit, platanele sunt acoperite cu un strat subţire de
substanţă sensibilă magnetic, numită suport, pe care se stochează informaţie
magnetică. Pe platanele hard-discurilor, două tipuri de suport magnetic sunt mai
răspândite:
Suporturi cu oxizi
Suporturi peliculare
Suporturile cu oxizi constau din diverse compoziţii, conţinând ca ingredient
activ, oxid de fier. Stratul magnetic este creat pe disc prin acoperirea platanului de
aluminiu cu un lichid gros conţinând particule de oxid de fier. Acest lichid este
10
împrăştiat pe disc prin rotirea platanelor la turaţii mari; forţa centrifugă face ca
materialul să curgă dinspre centru spre margine, creând un strat uniform de
material pe disc. Această suprafaţă este apoi uscată şi lustruită. În final, este
adăugat şi lustruit un strat de material pentru protejarea şi ungerea suprafeţei.
Stratul de oxid este de obicei gros de aproximativ 30 de milionimi de inci. Dacă aţi
putea privi în interiorul unei unităţi cu platane acoperite cu oxid, aţi vedea că
platanele sunt brune sau de culoarea chihlimbarului.
Suportul pelicular este mai subţire, mai dur şi mai lipsit de defecte decât
suportul cu oxizi. Mediul pelicular a fost creat ca suport de înaltă performanţă, care
a permis noii generaţii de unităţi să aibă înălţimi de plutire a capului mai mici,
care, la rândul lor, au făcut posibile creşteri ale densităţilor acestor unităţi.
La început, suportul pelicular era utilizat numai în unităţi de mare capacitate
sau de calitate superioară, dar în prezent, aproape toate unităţile folosesc suportul
pelicular.
Suportul pelicular îşi merită numele. Stratul acoperitor este mult mai subţire decât
se poate obţine prin metoda acoperirii cu oxizi. Suportul pelicular mai este
cunoscut drept suport placat, sau pulverizat, datorită diverselor proceduri utilizate
pentru depunerea filmului pe platane.
Cap IV.3 - Capetele de citire/scriere.
O unitate de hard-disc are de obicei câte un cap de citire/scriere pentru
fiecare faţă de platan (adică fiecare platan are două seturi de capete de
citire/scriere, unul pentru faţa superioară şi unul pentru faţa inferioară a platanului).
11
Aceste capete sunt conectate, sau solidare, pe acelaşi mecanism de deplasare.
Astfel, capetele se deplasează împreună pe deasupra platanelor.
Din punct de vedere mecanic, capetele de citire/scriere sunt simple. Fiecare
cap se află pe un braţ al dispozitivului de acţionare, braţ acţionat de un resort
pentru a presa capul în contact cu un platan. Puţini realizează că fiecare platan este
„strâns" între capetele de deasupra şi de sub el. Dacă aţi putea să deschideţi o
unitate în condiţii de siguranţă şi să ridicaţi capul de deasupra cu degetele, când i-
aţi da drumul, ei ar scăpa înapoi pe platan.
Când unitatea nu funcţionează, capetele sunt împinse în contact , direct cu
platanele de către tensiunea din resorturi, dar când unitatea funcţionează la turaţie
normală, apare o presiune a aerului sub capete, care le ridică de pe suprafaţa
platanelor. La o unitate funcţionând la turaţie normală, distanţa dintre cap şi
platane poate să fie între 3 şi 20 μ inci sau mai mult.
Cap IV.4 - Modele de capete de citire/scriere:
De-a lungul anilor, în unităţile de hard-disc au fost utilizate patru modele de
capete:
Cu ferită
Peliculare (Thin Film—TF)
Cu întrefier metalizat (MIG— Metal-In-Gap)
Magneto-rezistive (MR)
Cu ferită: capetele cu ferită au un miez de oxid de fier înfăşurat în bobine
electromagnetice. Unitatea produce un câmp electromagnetic alimentând bobinele
12
sau trecând un câmp magnetic pe lângă ele, aceasta conferă capului capacitatea
integrală de scriere şi citire. Capetele cu ferită nu pot scrie pe suportul cu
coercitivitate magnetică ridicată şi au un răspuns de frecvenţă slab la nivelul de
zgomot mai mari. Principalul avantaj al capetelor cu ferită este faptul că sunt tipul
cel mai ieftin disponibil (vezi figura 3).
Cu întrefier metalizat. Capetele cu întrefier metalizat (M1G—Metal-In-
Gap) sunt versiuni cu îmbunătăţiri speciale ale capetelor cu ferită compozită. În
capetele MIG, pe întrefierul de înregistrare al capului se aplică o substanţă
metalică. Există două variante de capete MIG: cu o faţă şi cu două feţe. Capetele
MIG cu o singură faţă sunt realizate cu un strat de aliaj magnetic aplicat pe
marginea din urmă a întrefierului. Capetele MIG cu două feţe au acest strat aplicat
pe ambele laturi ale întrefierului. Acest aliaj metalic este aplicat printr-un proces de
depunere în vid numit pulverizare, care a fost discutat în secţiunea precedentă
despre suporturile de înregistrare.
Peliculare. Capetele peliculare (TF—thin film) sunt fabricate în manieră
asemănătoare cipurilor semiconductoare, adică printr-un proces fotolitografic.
Acest proces creează multe mii de capete pe o singură foiţă circulară, rezultând un
produs foarte mic şi de bună calitate.
Capetele TF au un întrefier extrem de îngust şi precis dimensionat, care este creat
prin pulverizarea unui material solid pe bază de aluminiu. Pentru că materialul
închide complet întrefierul, zona este protejată foarte bine, reducând la minimum
şansele de defectare prin contact cu discul în rotaţie. Miezul este o combinaţie de
fier şi aliaj de nichel care are o putere magnetică de două până Ia patru ori mai
mare decât miezul unui cap cu ferită.
13
Magneto-rezistive. Capetele magneto-rezistive (MR) reprezintă cea mai nouă
tehnologie
Capetele MR se bazează pe faptul că rezistenţa unui conductor scade puţin în
prezenţa unui câmp magnetic extern. în loc de a detecta tranziţiile de flux emiţând
o tensiune, ca un cap obişnuit, capul MR detectează schimbarea de flux şi schimbă
rezistenţa. Acest model dă un semnal de ieşire la citire de trei sau patru ori mai
puternic decât un cap TF. Practic, capetele MR sunt capete cititoare de putere,
comportându-se mai degrabă ca senzori decât ca generatoare.
Cap IV.5 - Dispozitivul de acţionare a capului.
Acest mecanism deplasează capetele pe deasupra discului şi le poziţionează
cu precizie deasupra cilindrului dorit. Întâlnim 2 categorii de bază :
Dispozitive de acţionare cu motor pas cu pas
Dispozitive de acţionare cu magnet permanent.
Dispozitivul de acţionare a capului este cea mai importantă caracteristică a
unei unităţi, iar tipul de dispozitiv de acţionare a capului al unei unităţi spune
foarte mult despre caracteristicile de performanţă şi fiabilitate ale unităţii.
Dispozitive de acţionare cu motor pas cu pas. Un motor pas cu pas este un
motor electric care se mişcă în „paşi”, adică sare de la o poziţie la alta, cu detente
mecanice sau poziţii de declic.Motoarele pas cu pas nu se pot fixa între poziţiile
paşilor, se pot opri numai la poziţiile de tentă predeterminate. Aceste motoare sunt
mici , între 1 şi 3 inci, şi pot fi pătrate cilindrice sau plate.Motoarele pas cu pas
14
sunt situate în afara ansamblului HDA sigilat, deşi axul motorului pătrunde în
ansamblul HDA printr-un orificiu etanşeizat.
Dispozitivele de acţionare cu bobină şi magnet permanent. Aceste
dispozitive folosesc un semnal de feedback de la unitate pentru a determina cu
precizie poziţia capetelor şi pentru a o ajusta. Un dispozitiv de acţionare cu bobină
şi magnet permanent funcţionează numai pe bază de forţe electromagnetice.
Construcţia mecanismului este similară unui difuzor obişnuit, de unde şi termenul
de bobină voce. Un dispozitiv de acţionare cu bobină şi magnet permanent nu are
poziţii de declic sau de detentă, în schimb un sistem special de ghidare (numit
servo) opreşte cadrul capului deasupra unui anumit cilindru. Un dispozitiv de
acţionare cu bobină şi magnet permanent , cu servocontrol nu este afectat de
schimbările de temperatură , cum este afectat un motor pas cu pas. Cele 2 tipuri
principale de mecanisme de poziţionare cu bobină şi magnet permanent sunt:
Dispozitive de acţionare cu bobină şi magnet permanent liniare
Dispozitive de acţionare cu bobină şi magnet permanent pivotante
Cele 2 tipuri diferă doar ca aranjament fizic al magneţilor şi bobinelor.
Un dispozitiv de acţionare liniar (vezi figura 4) deplasează capetele pe
deasupra platanelor, spre interior şi spre interior, în linie dreaptă. Bobina se
deplasează spre interior şi spre exterior pe un traseu înconjurat de magneţi ficşi. Un
sistem de acţionare liniar nu roteşte capul în cursul deplasării de la un cilindru la
altul , eliminând astfel problema. Deşi dispozitivul de acţionare liniar pare un
model bun, are un viciu fatal:dispozitivele sunt mult prea grele (cu cât mecanismul
este mai uşor cu atât poate accelera şi decelera mai repede de la un cilindru la
altul).
15
Dispozitive de acţionare pivotantă. Folosesc de asemenea magneţi ficşi şi o
bobină mobilă , dar bobina este ataşată la capătul unui braţ a dispozitivului de
acţionare. Când bobina se deplasează faţă de magnetul fix, ea roteşte braţele
capetelor spre interior şi spre exterior pe deasupra suprafeţei discului. Principalul
avantaj al acestiu mecanism este greutatea redusă care permite capetelor să
accelereze şi să decelereze foarte rapid, rezultând timp mediu de căutare foarte
mici.
Cap. V – Mecanisme servo
De-a lungul anilor au fost folosite 3 modele de mecanisme servo pentru a controla sistemele de poziţionare cu bobină şi magnet permanent
Servo tip pană
Servo inclus
16
Servo dedicat
Cele 3 modele diferă oarecum, dar indeplinesc aceeaşi sarcină de bază: ele
permit sistemului de poziţionare a capului sa-şi ajusteze continuu poziţia pentru a
se menţine cu precizie deasupra unui cilindru dat de pe disc.
Cap V.1 - Servo tip pană
Unele din primele unităţi cu servocontrol foloseau o tehnică numită servo tip
pană (Wedge). În aceste unităţi , informaţia de ghidare în cod Gray este într-o
porţiune din disc ca o „pană”, în fiecare cilindru , chiar înaintea marcajului de
index. Marcajul de index indică începutul fiecărei piste, deci informaţia de servo
era scrisă în câmpul PREINDEX-GAP, care se găseşte la sfârşitul fiecărei piste.
Această zonă este destinată compensării abaterilor de viteză şi în mod normal nu
este utilizată de către controller. Figura 5 prezintă informaţia servo tip frână pe o
unitate.
Cap V.2 - Servo inclus
Un servo inclus este o dezvoltare a modelului servo de tip pană. În loc de a
plasa codul servo înaintea începutului fiecărui cilindru, modelul servo inclus scrie
informaţia servo înaintea începutului fiecărui sector. Acest aranjament permite
circuitelor mecanismului de poziţionare să primească informaţie de feedback de
mai multe ori în cursul unei singure rotaţii, făcând poziţionarea capetelor mult mai
rapidă şi mai precisă. Ca şi în modelul servo de tip pană , informaţia de servo
17
inclusă este protejată de circuitele unităţii şi orice operaţie de scriere este blocată
ori de câte ori capetele se găsesc deasupra informaţiei de servo (vezi figura 6).
Cap V.3 - Servo dedicat
Un servo dedicat este un model în care informaţia servo este scrisă fără
întreruperi de-a lungul întregii piste, in loc să fie scrisă o dată pe fiecare pistă sau
la începutul fiecărui sector. Din păcate, dacă acest procedeu ar fi folosit pentru
întreaga unitate, nu ar mai rămâne loc pentru date. Din acest motiv, un servo
dedicat foloseşte o faţă a unui singur platan exclusiv pentru informaţia servo de
poziţionare. Termenul dedicat vine de la faptul că această faţă de platan este
dedicată în întregime informaţiei de servo şi nu poate conţine date.
Parcarea automată a capului. Când deconectaţi o unitate de hard-disc,
tensiunea resorturilor din fiecare braţ al capului împinge capetele în contact cu
platanele. Unitatea este proiectată să reziste la mii de decolări şi aterizări ale
capului, dar este o bună măsură de prevedere să ne asigurăm că aterizarea se
produce într-un loc de pe platan care nu conţine date. în timpul proceselor de
aterizare şi decolare, are loc un uşor proces abraziv, îndepărtând doar „o adiere"
din suportul magnetic; dar dacă unitatea este bruscată în timpul aterizării sau
decolării capului, pot apărea defecţiuni serioase.
Cap. V.4 - Parcarea automată a capurilor
Când deconectaţi o unitate de hard-disc , tensiunea resorturilor din fiecare
braţ al capului împinge capetele în contact cu platanele. Unitatea este proiectată să
reziste la mii de decolări şi aterizări ale capului , dar este o bună măsură de
18
prevedere să ne asigurăm că aterizarea se produce într-un loc de pe platan care nu
conţine date.
Un avantaj al utilizării dispozitivului de acţionare cu bobină şi magnet
permanent este parcarea automată a capului. Într-o unitate care are un dispozitiv de
acţionare cu bobină şi magnet permanent, capetele sunt poziţionate şi susţinute de
forţa magnetică. Atunci când alimentarea unităţii este întreruptă, dispare câmpul
magnetic care menţine capetele imobilizate deasupra unui anumit cilindru,
permiţând ramei capetelor să alunece pe suprafaţa discului, riscând să producă
defecţiuni.
În modelul cu bobină şi magnet permanent , cadrul capetelor este legat de un
arc slab la un capăt şi de un opritor la celălalt capăt. Când sistemul este pornit,
arcul este împins de forţa magnetică a mecanismului de poziţionare, în schimb,
când unitatea este oprită , arcul trage încet cadrul capetelor pe o poziţie de parcare
şi blocare , înainte ca unitatea să încetinească şi capetele să aterizeze. Într-o unitate
cu dispozitiv de acţionare cu bobină şi magnet permanent , închizând calculatorul
veţi activa mecanismul de parcare; nu e nevoie să rulaţi un program pentru a parca
sau retrage capetele.
Cap. VI – Filtre de aer
Cap. VI.1 – Filtre de aer
Aproape toate unităţile de hard-disc au două filtre de aer. Un filtru este
numit filtru de recirculare, iar celălalt filtru, barometric, sau de ventilare. Aceste
filtre sunt sigilate în interiorul unităţii şi sunt proiectate pentru a nu fi înlocuite
19
niciodată pe întreaga durată de serviciu a unităţii. La un hard-disc dintr-un sistem
PC, aerul nu circulă dinspre interiorul spre exteriorul ansamblului HDA sau
viceversa. Filtrul de recirculare care este montat permanent în interiorul
ansamblului HDA este destinat să filtreze numai micile particule răzuite de pe
platane în timpul decolării şi aterizării capetelor. Pentru că unităţile de hard-disc
pentru PC-uri sunt permanent sigilate şi nu recirculă aer din exterior, ele pot
funcţiona în medii foarte impure. (Vezi figura 8)
Ansamblul HDA este aerat printr-un filtru barometric, sau de ventilare,
element care permite egalizarea presiunii (ventilare) între interiorul şi exteriorul
unităţii. Deşi aerul pătrunde în interior printr-un ventil, contaminarea nu pune
probleme , deoarece filtrul barometric de pe acest ventil este proiectat să oprească
orice particulă mai mare de 0,3 microni (aproximativ 12 inci), pentru a satisface
specificaţiile de mediu steril.
Cap. VI.2 - Acomodarea la temperatură a hard-discurilor.
Pentru că unităţile de hard-disc au un orificiu cu filtru pentru trecerea aerului
în sau din ansamblul HDA , umezeala poate pătrunde în unitate şi poate fi o
problemă serioasă dacă sunt condiţii să condenseze.
Cei mai mulţi producători de hard discuri specifică metode anume de aclimatizare
a unităţii la un ambient nou, cu condiţii diferite de temperatură şi umiditate şi în
special pentru aducerea unităţii într-un ambient mai cald , când se poate forma
20
condens. Înainte de a porni o unitate care a fost depozitată într-un mediu mai rece,
aceasta trebuie lăsată în mediul normal de lucru pentru o anumită perioadă de timp,
pentru a-i permite să se aclimatizeze.
Cap. VI.3 - Motoare de antrenare.
Motorul care roteşte platanele este numit motor de antrenare, pentru că este
conectat la axul în jurul căruia se roţesc'plâtanele. Motoarele de antrenare din hard-
discuri sunt totdeauna conectate direct; nu există curele sau roţi dinţate ,
intermediare. Motorul trebuie să fie lipsit de zgomot şi vibraţii, altfel poate
transmite ,vibraţii în platane, care pot perturba operaţiile de citire şi scriere.
Motorul de antrenare trebuie să aibă, de asemenea, viteza precis controlată.
Platanele din unităţile de hard-disc se rotesc cu viteze între 3.600 şi 10.000 rot/min
sau mai mult, iar motorul are un circuit de control cu o buclă de feedback pentru a
urmări şi a controla precis această viteză. Deoarece controlul vitezei trebuie să fie
automat, unităţile de hard-disc nu au un reglaj al vitezei motorului. Unele
programe pretind că măsoară viteza de rotaţie în unitatea de hard-disc, dar tot ce
fac aceste programe este să estimeze viteza de rotaţie după momentele la care
sectoarele trec pe sub capete. Nu există de fapt nici o cale prin care un program să
măsoare viteza de rotaţie în unitatea de hard-disc; această măsurătoare poate fi
efectuată numai cu echipament de testare sofisticat. Nu vă alarmaţi dacă vreun
program de diagnosticare vă spune că unitatea are o viteză de rotaţie incorectă;
probabil că programul greşeşte, nu unitatea.
21
Cap. VII – Plăcile Logice
Plăcile logice conţin circuite electronice care controlează sistemul de
antrenare al unităţii şi dispozitivul de acţionare al capului şi care pun la dispoziţia
contollerului date, într-o formă convenită.
Cap. VII.1 - Cabluri şi conectoare
Unităţile de hard-disc au de obicei mai multe conectoare , pentru interfaţa cu
calculatorul, alimentarea cu tensiune şi uneori pentru conectarea la masă la şasiul
sistemului. Majoritatea unităţilor au cel puţin aceste 3 tipuri de conectoare :
Conectoare de interfaţă
Conectoare de alimentare
22
Conector opţional de legare la masă
Conectoarele de interfaţă sunt cele mai importante, pentru că ele transmit
semnalele de date şi de comandă între sistem şi unitate. În majoritatea cazurilor,
cablurile de interfaţă ale unităţii pot fi conectate în configuraţie de tip cascadă sau
tip magistrală. Majoritatea interfeţelor acceptă cel puţin 2 dispozitive , iar cele
SCSI pot accepta până la 7 dispozitive în cascadă, pe lângă adaptorul gazdă.
Conectorul de alimentare este de obicei cu 4 pini , acelaşi tip care se
foloseşte şi la unităţile de dischetă, şi la el se conectează acelaşi conector de
alimentare al sursei. Majoritatea unităţilor de hard-disc folosesc atât tensiune de 5
volţi cât si de 12 volţi. Tensiunea de 12 volţi alimentează motorul de antrenare şi
dispozitivul de acţionare a capului , iar tensiunea de 5 volţi alimentează circuitele
electronice.
Un conector de legare la masă permite realizarea conexiunii între unitate şi
masa de potenţial pozitiv a şasiului sistemului. În majoritatea calculatoarelor
unitatea de hard-disc este montată direct pe şasiu cu şuruburi;aşa că firul de legare
la masă nu mai este necesar. În unele sisteme, unităţile sunt instalate pe şine de
plastic sau fibră de sticlă, care nu asigură o legare corespunzătoare la masă. Aceste
sisteme trebuie să pună la dispoziţie un fir de legare la masă, conectat la unitate
prin acest conector de legare la masă.
Cap. VII.2 - Elemente de configurare
Pentru a configura o unitate de hard-disc pentru instalarea într-un sistem, de obicei
trebuie să setaţi corespunzător câteva jumpere (şi, poate, câteva rezistoare finale).
Aceste elemente diferă de la o interfaţă la alta şi, adesea, şi de la o unitate la alta.
23
Cap. VII.3 - Placa frontală sau masca
Multe unităţi de hard-disc oferă ca opţiune o placă frontală sau mască.
Masca este de obicei ca un element opţional cu unitate, ca o componentă a carcasei
sistemului şi nu a unităţii. Unele măşti prezintă o diodă electroluminiscentă (led)
care clipeşte când hard-discul lucrează. Ledul este montat în mască sau este fixat
pe unitate , iar masca prezintă o fereastră permanentă sau colorată prin care se
poate observa ledul care clipeşte când unitatea este accesată. În sistemele în care
hard-discul este mascat de carcasa sistemului nu este nevoie de mască.
Cap. VIII - Caracteristici ale hard-discului
Pentru a face alegerea cea mai bună la cumpărarea unui hard-disc sau pentru
a înţelege în ce constau deosebirile dintre o marcă de hard-disc şi alta trebuie luate
în considerare numeroase caracteristici:
Fiabilitatea
Viteza
Protecţia la şocuri mecanice
Preţul
Cap. VIII.1 – Fiabilitatea
Când doriţi să alegeţi un hard-disc veţi observa între specificaţiile tehnice ale
hard-discurilor o valoare statistică numită durată medie între defecţiuni. Cifrele
24
pentru MTBF se încadrează de obicei între 20.000 de ore şi 500.000 de ore sau mai
mult.
Pentru a înţelege semnificaţia acestor numere este important de ştiut că cifrele
MTBF se referă la o populaţie de unităţi nu la o unitate individuală. Statisticile
MTBF nu sunt utile pentru a prezice defecţiunile unei unităţi individuale sau a unui
eşantion mic de unităţi. Această valoare a MTBF ar trebui numită de fapt durată
medie până la prima defecţiune.
Cap. VIII.2 - Performanţa
Una dintre cele mai importante caracteristici a unui hard disc este
performanţa (viteza) unităţii. Viteza unei unităţi de disc poate fi exprimată în două
moduri :
Timpul mediu de căutare
Rata de transfer
Timpul mediu de căutare măsurat în milisecunde (ms) este intervalul mediu
de timp pe care îl ia deplasarea capetelor de la un cilindru la alt cilindru , aflat la o
distanţă oarecare. O modalitate de a măsura această caracteristică este să execute
multe operaţii aleatoare de căutare de piste şi să împartă timpul obţinut la numărul
de căutări efectuate (timpul mediu de căutare depinde numai de unitatea propriu-
zisă). O caracteristică asemănătoare numită timp mediu de acces implică un alt
element numit latenţă. Latenţa este timpul mediu (în ms) necesar pentru ca un
sector să devină disponibil după ce capetele au ajuns pe o anumită pistă. Latenţa
25
este un factor în performanţele de citire şi scriere ale discului. Scăderea latenţei
înseamnă creşterea vitezei de acces la date şi fişiere şi poate fi obţinută numai
rotind platanele mai repede.
Rata de transfer este rata la care unitatea şi controllerul pot trimite date
sistemului. Rata de transfer depinde în primul rând de ansamblul HDA al unităţii şi
în al doilea rând de controller. Pentru a calcula rata de transfer reală a unei unităţi
trebuie să cunoaşteţi câteva specificaţii importante. Cele mai importante
specificaţii sunt turaţia reală a unităţii (în rot/min) şi numărul mediu de sectoare
fizice pe fiecare pistă (SPT). Rata de transfer la unităţile cu înregistrarea biţilor pe
zone este întotdeauna mai mare pe cilindrii exteriori , unde numărul de sectoare pe
piste este mai mare.
Cap. VIII.3 - Programe de cache şi controllere cu cache
La nivel soft programele de cache pentru disc, precum SMARTDRV (în
DOS) şi VCACHE (în Windows 9X) pot avea un efect major asupra
performanţelor unităţii de disc. Aceste programe de cache preiau controlul
întreruperii hard a BIOS-ului pentru unitatea de disc şi interceptează apelurile
pentru scriere şi citire, către BIOS-ul discului, de la programele de aplicaţie şi
driverele de dispozitive. Când un program de aplicaţie vra să citească date de pe
unitatea de disc, programul de cache interceptează cererea de citire, transmite
cererea de citire controllerului hard-discului în modul obişnuit, salvează datele
citite de pe disc în bufferul sau de memorie cache şi apoi transmite datele înapoi
programului de aplicaţie. În funcţie de mărimea bufferului de cache în el pot fi
citite şi salvate date de pe numeroase sectoare. Deşi cache-urile soft si hard pot
face o unitate mai rapidă pentru operaţiile de transfer obişnuite, un cache nu va
afecta rata maximă de transfer reală pe care o poate susţine o unitate.
26
Selecţia intercalării. Hard-discurile moderne IDE şi SCSI au controllere
integrate, pe deplin capabile să proceseze datele la viteza la care le poate trimite
unitatea. Toate unităţile IDE şi SCSI moderne sunt formatate fără intercalare.
Decalajul capetelor şi cilindrilor. Decalajul capetelor unei unităţi este
diferenţa în numerotarea logică între aceleaşi sectoare fizice de pe două piste care
se găsesc sub capete adiacente, pe acelaşi cilindru. Decalarea cilindrilor este
diferenţa în numerotarea logică între aceleaşi sectoare fizice de pe două piste
adiacente din doi cilindri adiacenţi.
Cap. VIII.4 - Montarea antişoc
Majoritatea producătorilor de hard-discuri folosesc pentru ansamblul HDA o
montare antişoc ceea ce înseamnă că există un strat de cauciuc aşezat între corpul
unităţii de disc şi şasiului de montare. Unele unităţi nu au ansamblul HDA protejat
contra şocurilor din motive fizice sau din reducere a costului.
Cap. VIII.5 - Capacitate
Sunt 4 cifre utilizate de obicei pentru popularizarea capacităţii unei unităţi :
Capacitatea neformatată, în milioane de octeţi
Capacitatea formatată, în milioane de octeţi
Capacitatea neformatată, în megaocteţi
Capacitatea formatată, în megaocteţi
Termenul „formatată”, în cazul acestor cifre, se referă la formatarea de nivel jos
(sau fizică) a unităţii. Majoritatea producătorilor de unităţi IDE şi SCSI din prezent
27
publică numai capacităţile formatate, pentru că aceste unităţi sunt livrate
preformatate.
Cap. VIII.6 - Preţ
Costul stocării pe hard-disc este în continuă scădere şi a ajuns aproximativ la
1ron pe Gb sau mai puţin. Costul unităţilor continuă să scadă şi datorită acestui
lucru în prezent nici nu se mai fabrică multe unităţi cu capacităţi sub 80G.
28