7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
1/12
Univerzitet u ZeniciFilozofski fakultet
Odsjek: Matematika i informatikaOsnovi raunarskih sistema
SEMINARSKI RAD
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
!tudenti: Profesor:"# $ed%mija Odo&ai' ( )*O+ ,$D-./ Prof#dr# ,M- ,
P*-Z,M- P*0# 1# 2#
03"4503"6#
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
2/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
SADRAJ
1. UVOD##############################################################################################################1
2. PRINCIP RADA HDD######################################################################################2
3. PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ZAPISIVANJA PODATAKA#########################4
4. PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ITANJA PODATAKA#################################7
4.1. MAGNETNO-OTPORNI ITAI##################################################################8
5. ZAKLJUAK###################################################################################################""
6. LITERATURA################################################################################################# "0
1.UVOD
0
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
3/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
Tvrdi disk(engl.Hard Disk, prevodi se i kao kruti disk ili vrsti disk) sekundarna jejedinica za pohranu podataka u raunarima. Tvrdi diskovi su se pojavili natehnolokoj sceni 195. godine, kao izum amerike tvrtke !"#, i nakon svog izlaskana tr$ite postala je dominantna tehnologija za sekundarno spremanje podataka utipinim raunarskim sistemima tokom 19%&tih. 'anas (%15.) tvrdi diskovi se koriste
u raunarskim sistemima, a nedavne inovacije u tehnologijama kao solidni diskovikoji koriste tehnologije lash memorija i *+*' tehnologije, polako postiskujumagnetske diskove s pojedinih sistema, ali trenutno (%15.) tvrdi diskovi zogneprekidnog razvoja novih tehnolokih rijeenja jo su najprivlaniji to se tieodnosa osoina- rzine pristupa, nosivosti i cijene.
Slika 1. Razne generacije tvrdih diskova
2.PRINCIP RADA HDD
1
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
4/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
Magnetski disksvoje djelovanje temelji na izikim osnovama magnetskog polja i
svojstvima eromagnetskih materijala. ri upisu podataka na njega koriste se
svojstva takozvanih tvrdih eromagnetskih tvari da nakon to su magnetizirane
vanjskim poljem, ostanu magnetizirane i nakon to se vanjsko magnetsko polje
ukloni.
Tvrdi disk se sastoji od nekoliko ploa oino od nemagnetskih materijala, naje/e
legure aluminija ili stakla. Te ploe su premazane sa tankim slojem eromagnetskog
materijala deljine 1% do % nm (za usporedu, deljina oinog kopirnog papira je
izme0u %,% mm i %,12 mm & %.%%%&12%.%%% nm). *a taj magnetski materijal se
oino jo stavi premaz ugljika kao zatitni sloj. 3a magnetski materijal se danas
oino iraju legure koalta, dok su ranije ili koriteni oksidi $e eza,9 kroma, ili
slino.
'isk se okre/e oko svojeg sredita rzinom od 4%%% okrmin do 1%.%%% okrmin, dok
se tik iznad njega nalazi glava za itanje i pisanje (engl. read-and-write head),
privr/ena na ruku koja mo$e glavu premjestiti li$e ili dalje sreditu diska. *a
dananjim, modernim diskovima, udaljenost te glave od povrine ploe se mjeri
u nanometrima.
Slika 2. Unutranjost tvrdog diska nakon uklanjanja !agnetskih "lo#a. $ijevo gore je
"ogon !agnetske glave za #itanje i "isanje. U sredini desno se !ogu vidjeti navoji
statora elektro!otora koji okre%e !agnetske "lo#e.
2
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
5/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
3.PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ZAPISIVANJAPODATAKA
6ao to je to ve/ nerojeno puta reeno, glavna prednost inarnog zapisivanja
inormacije je u tome to je dovoljno imati samo dva karakteristina stanja medija na
koji se inormacija zapisuje, a koja /e odgovarati inarnim rojevima 7%7 i 717. Tako u
elektronskim komponentama koje rade s inarnom logikom roj 7%7 mo$e znaiti da
je tranzistor zatvoren i da ne tee nikakva struja, dok jedinici mo$e odgovarati stanje
kada tranzistorom tee struja. 6od 8'&a, naprimjer, 7%7 i 717 se upisuju pomo/u
uduina u ravnom relektiraju/em sloju. e/ je lako naslutiti da /e inarna inormacija
magnetskih medija iti zapisana tako da se si/uni dio trake ili diska magnetizira u
razliitim, naje/e me0usono suprotnim, smjerovima.
3aoravimo na trenutak sve tehnoloke
pojedinosti i zamislimo da je na neku
nemagnetinu podlogu nanesen
eromagnetski sloj (na slici oznaen kao &
magnetski medij). +ko tom sloju prili$imo
neki mali magnet, u magnetskom sloju /ese inducirati magnetizacija ornutog
smjera (taka +). +ko se sada pomaknemo
na neko drugo mjesto i uinimo to isto
ponovno /emo magnetizirati sloj (taka ").
+ko smo pri tome okrenuli na magnet
onda /e i inducirani magnet u sloju imati
ornuti smjer u odnosu na taku +.
Slika &. 'ako "ie!o
rema tome, ako magnetizacija u taki + pridijelimo inarni roj 7%7 onda
magnetizaciji u taki " mo$emo pridijeliti roj 717.
e/ na ovom nivou suoavamo se s nekim od sutinskih prolema zapisivanja
inormacije na magnetski medij. *aime, kada magnetiziramo podruje oko take +
4
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
6/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
onda toka " mora iti dovoljno daleko od te toke da magnetsko polje koje je
potreno da se magnetizira medij oko toke " ne i ponitio magnetizaciju u taki +.
rolem demagnetizacije postoji i zog me0udjelovanja samih magnetiziranih
podruja. 6ao to se na slici vidi, magnetska polja u tokama " i 8 se prekrivaju to
znai da /e polje iz toke " pokuati promijeniti magnetizaciju u toki 8 i ornuto. 'a
i izjegli demagnetizaciju potreno je magnetizirana podruja udaljiti jedno od
drugoga. odruje izme0u magnetiziranih podruja, ija je jedina uloga sprjeavanje
demagnetizacije, zove se prijelazno podruje (slika gore).
:legantan nain da se si/uni dijelovi magnetskog medija magnetiziraju u razliitim
smjerovima posti$e se pomo/u elektromagneta.
3namo da je vodi kroz koji tee struja
tako0er izvor magnetskog polja. *jegov
smjer jednostavno i rzo se mijenja
promjenom smjera toka struje. Trea
znati da se u procesu pisanjaitanja
inormacija s magnetskih diskova struja u
elektromagnetu promjeni i nekoliko
miliona puta u jednoj jedinoj sekundi.
Slika . lektro!agnet
;lik $eljezne jezgre omogu/ava nam da odredimo jainu i olik
magnetskog polja kojim /emo izazvati magnetiziranje u magnetskom mediju diska.
okazalo se naime da je, iz razno raznih razloga, elektromagnet s kvadratnim
okvirom s malim procjepom (vidi sliku) idealan geometrijski olik za magnetiziranje
medija na diskovima.
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
7/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
potpuno zatvorenom okviru magnetsko
polje je u cijelosti zatvoreno unutar okvira
(nema magnetskog polja izvan okvira).
< sluaju induktivne glave, magnetsko
polje izvan okvira postojat /e samo u
malom prostoru oko procjepa.
Slika *. +nduktivna glava
*a ovaj nain se osigurava da
nepo$eljna polja ne utjeu na
magnetizaciju
medija.#agnetski medij /e iti magnetiziran
poljem lokaliziranim oko procjepa & kao
to to slika lijevo sugerira. rimijetite da /e veliina magnetiziranog podruja iti
deinirana veliinom procjepa induktivne glave. @mjer magnetiziranosti medija
odre0en je magnetskim poljem induktivne glave koja se, kao to smo rekli, mijenja
promjenom smjera struje u zavojnici.
!z slike gore je vidljivo da /e eekt magnetskog polja induktivne glave na magnetski
medij diska iti ve/i to je glava li$e disku (kao i kod svih polja, tako i kod
magnetskog njegova jaina opada s udaljeno/u od izvora polja).
4.PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ITANJAPODATAKA
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
8/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
Aitanje zapisane inormacije pomo/u induktivne glave zasniva se na principu
indukcije struje u vodiu koji se gia kroz magnetsko polje.
6ao to slika lijevo pokazuje, magnetsko
polje koje izvire iz magnetiziranihpodruja iri se i u prostor iznad povrine
diska. +ko se induktivna glava kre/e
iznad povrine diska kroz to magnetsko
polje u vodiu induktivne glave inducirat
/e se struja. @mjer inducirane struje ovisi
o smjeru magnetskog polja, to znai da
/e razliite magnetizacije inducirati strujurazliitih smjerova to se naknadno, kroz
logike elemente, interpretira kao
inarna jedinica ili nula.
Slika ,. +nduktivni #ita#
@truja u vodiu induktivne glave proporcionalna je, kao to jednad$a u slici lijevoka$e, rzini kojom glava prelazi kroz magnetsko polje. 'rugim rijeima, osjetljivost
induktivne glave ovisi o rzini (v) kojom glava prelazi preko diska ili preciznije, rzini
kojom se disk vrti ispod induktivne glave.
!nduktivna glava ima jednu, naizgled znaajnu karakteristiku a to je da se njom mo$e
inormacija upisivati na disk i itati s diska. #e0utim, za pisanje podataka
(magnetiziranje medija) potrena je mnogo sna$nija induktivna glava nego za itanje
tako da modernije verzije magnetskih diskova koje se zasnivaju na induktivnomnainu itanja podataka imaju dvije glave, jednu za pisanje drugu za itanje.
idjeli smo da se magnetizirana podruja na disku moraju razdvajati tzv. prijelaznim
podrujima koja spreavaju demagnetizaciju. Basno je da ta podruja zauzimaju
odre0eni prostor na disku i da i njihovo smanjenje omogu/ilo pove/anje kapaciteta
diska.
@manjenjem veliine prijelaznog podruja izla$emo se riziku da se tijekom vremena
magnetizirana podruja spontano demagnetiziraju. !z ovog direktno proizlazi zahtjev
7
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
9/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
za veliku koercitivnost magnetskog medija. odsjetimo se, koercitivnost nam ka$e
koliko trea iti vanjsko polje da poniti magnetizaciju u nekom materijalu. Cto je
koercitivnost ve/a to /e te$e do/i do spontane demagnetizacije. 3ato tra$eni
materijal mora imati iroku histerezu.
*ain kako da pove/amo kapacitet diska je i da smanjimo sama magnetizirana
podruja. #e0utim, smanjenjem veliine magnetiziranog podruja smanjujemo i
magnetsko polje. :videntno je da postoji neka donja granica jaine magnetskog polja
koja se mo$e ez znaajnijih prolema korektno oitati. +ko se magnetizirano
podruje previe smanji, njegovo magnetsko polje ne/e iti dovoljno jako da se
proita pomo/u induktivne glave. #e0utim, razliiti materijali /e za istu veliinu
magnetiziranog podruja proizvoditi razliito jaka magnetska polja. eliina koja namka$e koliko je jako magnetsko polje pojedinog materijala zove se & remanentni
magnetizam. Basno je iz ovoga da je doro odarati magnetski medij tako da ima to
ve/i remanentni magnetizam to znai da je po$eljno da histereza ude to via.
rema tome, kada uzmemo u ozir zahtjeve na koercitivnost i remanentni
magnetizam, potreno je izarati takav materijal koji /e imati to viu i to iru
histerezu.
4.1. MAGNETNO-OTPORNI ITAI
#agneto&otporna glava nije, dakle, nita doli otpornik ija je struktura odarana tako
da njen otpor ude to osjetljiviji na magnetsko polje. ;ino se koriste *i?e slitine
koje pokazuju promjenu otpora od do 4D.
6azali smo da su se ve/ kod induktivnih glava koristile posene glave za pisanje od
onih za itanje. "udu/i da se magneto&otporne glave mogu koristiti samo za itanje,
jasno je da moramo imati i posenu glavu za pisanje koja i dalje radi na induktivnomprincipu. #agneto otporni senzor irok je ne vie od %.5 Em i smjeten je izme0u
induktivne glave i posenog titnika koji titi glavu za itanje od okolnih magnetskih
polja.
#agneto&otporni senzor je vie od deset puta osjetljiviji na magnetsko polje nego
induktivni ita. Basno je da je zog toga moglo do/i do znaajnog smanjenja
magnetiziranih podruja pa time i pove/anja kapaciteta magnetskih, tvrdih diskova.
*adalje, podsjetimo se da kod induktivnih glava signal (struja) induciran prelaskom
8
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
10/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
preko magnetskog polja ovisi o rzini kojom
glava prelazi preko magnetiziranog podruja.
To nije sluaj s magneto&otpornim glavama.
*jihova osjetljivost ovisi samo o veliini
magnetskog polja, a ne njegovoj promjeni to
znai da su magneto&otporne glave jednako
osjetljive pri ilo kojoj kutnoj rzini diska.
#e0utim, roj okretaja diska je i dalje va$an
parametar jer je direktno vezan na rzinu
itanja inormacija s diska. eliki roj okretajaznai i r$i pristup inormaciji na tvrdom disku.
@retna je okolnost da zog male induktivnosti
magneto&otpornog elementa on mo$e ez
prolema pratiti promjene magnetskog polja
pri velikom roju okretaja, tj. raditi na visokim
rekvencijama.
@hematski prikaz induktivne i magneto otporne glave na slici ne mo$e nam dati pravi
osje/aj njene veliine ali niti strukture. @lika lijevo daje nam realistian odnos veliine
glave diska i elemenata za pisanje i itanje inormacija. =ornja sliica pokazuje
nosa glave koja je smjetena na samom vrhu nosaa kvadratnog olika, koji klizi po
povrini diska. !nduktivni i magneto&otporni element samo su si/uni dio ionako
minijaturne glave diska. ;va dva elementa su uve/ana prikazana na slici lijevo, dolje.
@ ozirom na visoki nivo integracije nije lako prepoznati elemente glave pa su zato
pojedini elementi oznaeni rojevima te se usporedom sa slikom mo$e zakljuiti o
kojem se elementu glave radi.
5.ZAKLJUAK
"3
Slika . ikro struktura R
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
11/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
odaci se na disk upisuju uz pomo/ male zavojnice koja je sastavni dio glave.
3avojnica u iranim trenucima proputa elektrinu struju izaranog
smjera ("rinci" /inarnog sustava0 ili 1). #agnetska glava sastoji se od zavojnice
koja je namotana na tvrdu eritnu jezgru. =lava je uvrena na ruicu koju po disku
pomi/e aktuator.
7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)
12/12
Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka
6. LITERATURA
1. @otirovi/ ., :gi/ ". (%%2).!normatika, *ovi @ad- !ned.. https-hr.Fikipedia.orgFikiTvrdiGdisk
4. http-FFF.pcguide.comrehddindeH.htmlI. http-FFF.pcForld.comarticle11%5article.html5. http-storage.toshia.comstoragesolutions
"0
https://hr.wikipedia.org/wiki/Tvrdi_diskhttp://www.pcguide.com/ref/hdd/index.htmlhttp://www.pcworld.com/article/127105/article.htmlhttp://www.pcworld.com/article/127105/article.htmlhttp://storage.toshiba.com/storagesolutionshttps://hr.wikipedia.org/wiki/Tvrdi_diskhttp://www.pcguide.com/ref/hdd/index.htmlhttp://www.pcworld.com/article/127105/article.htmlhttp://storage.toshiba.com/storagesolutions