Аппаратная часть современного ПК: Дисковые устройства

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Ставропольский государственный  университет

Экономический факультет

 

 

 

Кафедра «Мировых

информационных ресурсов и

электронного бизнеса»

 

курсовая работа

по дисциплине «Аппаратное обеспечение  информатизации» на тему:

Аппаратная часть современного ПК: дисковые устройства

 

 

 

Исполнитель Вдовиченко Г.В.,

2 курс, специальность

«Прикладная информатика

в экономике»

 

Руководитель Семко Д.В.

канд. экон. наук, доцент

 

 

 

Ставрополь, 2011

 

Оглавление

 

 

 

 

Введение

 

На сегодняшний день дисковые устройства являются неотъемлемой частью для любого персонального компьютера. Стабильная работа системы и программного обеспечения во многом зависит от емкости данных устройств и скорости обмена информации с ним.

В персональном компьютере используются два типа магнитных дисков: жесткий  диск (винчестер) и сменные гибкие диски (дискеты, Zip, супер-флоппи LS-120 и другие). Винчестер используется для постоянного хранения информации, которая часто используется в работе (программы, текстовые документы, базы данных).

Дискеты же использовались для обмена программами и данными между компьютерами, для хранения запасных копий данных. Жесткий диск значительно превосходит дискеты по скорости доступа и емкости. Его емкость доходит до нескольких сотен гигабайт. В последних моделях она составляет от 260 Гбайт до 2 Тбайт. К тому же в ПК может быть не один винчестер, а несколько.

В этой связи целью курсовой работы является изучить дисковые устройства персонального компьютера. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

    1. Рассмотреть историю развития накопителей на гибких магнитных дисках;
    2. Исследовать конструкцию и устройство накопителей на гибких и жестких магнитных дисках;
    3. Охарактеризовать разновидности форматов дискет;
    4. Проанализировать характеристики и принципы работы жестких дисков;
    5. Выявить основные проблемы и перспективы развития дисковых устройств.

 

 

1 Накопители на гибких магнитных дисках

1.1 Общие сведения и история развития

 

В отечественных разработках существовал термин «гибкий магнитный диск» и соответствующая аббревиатура – ГМД. Устройство для работы с ГМД соответственно называется НГМД (дисковод гибких дисков, флоппи-дисковод – «накопитель на гибких магнитных дисках»), а контроллер устройства – КНГМД [1].

Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. Дискеты были массово распространены с 1970-х и до конца 1990-х годов, уступив более ёмким CD и удобным флеш-накопителям.

Промежуточным вариантом между ними и традиционным дискетами являются более современные НГМД и НЖМД, использующие картриджи – Iomega Zip, Iomega Jaz; а также магнитооптические носители (МО) LS-120 и другие, в которых комбинировался лазер (используемый для разогрева участка поверхности диска) и магнитная головка (для записи и считывания информации с поверхности диска). Такие сменные носители также называют дискетами. Выпускались 3″дюймовые односторонние носители ёмкостью от 128 Мб до 1,3 Гб и 5″дюймовые двухсторонние ёмкостью от 600 Мб до 5,2 Гб [ссылка 1].

В истории  развития гибких дисков и накопителей  можно выделить следующие главные  события [ссылка 2].

В 1967 году Алан Шугарт возглавлял команду, которая разрабатывала дисководы в лаборатории фирмы IBM, где были созданы накопители на гибких дисках. Дэвид Нобль, один из старших инженеров, работающих под его руководством, предложил гибкий диск (прообраз дискеты диаметром 8″дюймов) и защитный кожух с тканевой прокладкой.

В 1971 году фирмой IBM была представлена первая дискета диаметром в 8″дюймов (200 мм) с соответствующим дисководом.

В 1973 году Алан Шугарт основывает собственную фирму Shugart Associates. В 1976 году Финне Коннер пригласил Алана Шугарта принять участие в разработке и выпуске дисководов с жёсткими дисками диаметром 5¼″дюйма, в результате чего фирма Shugart Associates, разработав контроллер и оригинальный интерфейс Shugart Associates SA-400, выпустила дисковод для миниатюрных (mini-floppy) гибких дисков на 5¼″дюйма, который, быстро вытеснив дисководы для дисков 8″дюймов, стал популярным в персональных компьютерах. Компания Shugart Associates также создала интерфейс Shugart Associates System Interface (SASI), который после формального одобрения комитетом ANSI в 1986 году был переименован в Small Computer System Interface (SCSI).

В 1981 году – Sony выводит на рынок дискету диаметром 3½″дюйма (90 мм). В первой версии (DD) объём составляет 720 килобайт (9 секторов). В 1984 году фирма Hewlett-Packard впервые использовала этот накопитель в своем компьютере HP-150. Поздняя версия (HD) имеет объём 1440 килобайт или 1,44 мегабайт (18 секторов).

В 1984 году фирма Apple стала использовать накопители 3½″дюйма в компьютерах Macintosh.

В 1987 году официально представлены разработанные в 1980-х годах фирмой Toshiba Corporation дисководы сверхвысокой плотности (англ. Extra High Density, ED) носителем для которых служила дискета ёмкостью 2880 килобайт или 2,88 мегабайт (36 секторов).

В марте 2011 года фирма Sony поставила точку в истории дискет, официально прекратив производство и продажу дискет диаметром 3½″дюйма.

1.2 Конструкция НГМД

 

В общем  виде конструкция дисковода гибких магнитных дисков выглядит следующим  образом (рисунок) [ссылка 3].

 

 

 

Рисунок – Конструкция НГМД

 

Для считывания (и записи) информации, записанной на диске, дисковод оснащён  установленной на приводе головок парой магнитных головок, представляющих собой электромагнитные катушки с сердечниками из мягкого сплава железа, снабженных пружинами и под небольшим давлением прижимающихся к поверхности диска. Двигатель, который осуществляет перемещения головок по диску в двух направлениях с определенным приращением, или шагом, называется шаговым двигателем. Двигатель управляется контроллером диска, который устанавливает головки в соответствии с любым относительным приращением в пределах границ перемещения привода головок. В миниатюрных дисководах на 3½″дюйма головки монтируются на червячной передаче, приводимой в движение непосредственно валом шагового двигателя.

Диски имеют два типа плотности – радиальную и линейную. Радиальная плотность указывает, сколько дорожек может быть записано на диске, и выражается в количестве дорожек на дюйм (англ. Track Per Inch, TPI). Линейная плотность – это способность отдельной дорожки накапливать данные и выражается в количестве битов на дюйм (англ. Bits Per Inch, BPI). Шаговые двигатели не могут осуществлять непрерывное позиционирование, обычно он поворачивается на точно определенный угол и останавливается. Большинство шаговых двигателей, установленных в дисководах гибких дисков, осуществляют перемещение с определенным шагом, связанным с расстоянием между дорожками на диске. За исключением дисковода гибких дисков диаметром 5¼″дюйма ёмкостью 360 Кбайт, которые выпускались только с плотностью 48 TPI и в которых использовался шаговый двигатель с приращением 3,6°, во всех остальных типах дисководов (96 или 135 TPI) обычно используется шаговый двигатель с приращением 1,8°. Кроме того, шаговый двигатель выполняет перемещение между фиксированными ограничителями и должен останавливаться при определенном положении ограничителя.

Позиционирование головок – это операция расположения головок относительно дорожек на диске (узкие концентрические кольца на диске), позволяет приступить к чтению или записи информации на диск. Цилиндр (англ. cylinder) – количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Термин обычно используется как синоним дорожки, а поскольку гибкий диск в дискете имеет две стороны, а дисковод для гибких дисков – только две головки, в гибком диске на один цилиндр приходится две дорожки.

Для подключения дисковода имеются  два разъема: один для электрического питания, а другой для передачи данных и сигналов управления. Эти разъемы в компьютерной промышленности стандартизованы: для подключения питания используется четырехконтактный линейный разъем Mate-N-Lock фирмы AMP большого и малого размеров, сигнальный – 34-контактные разъемы. В дисководах формата 5¼″дюйма обычно используется большой разъем для питания, в то время как в большинстве дисководов формата 3½″дюйма для питания используется разъем меньшего размера.

«Странность» сигнального кабеля заключается в том, что линии 10-16 разрезаны и переставлены (перекручены) между разъемами дисководов. Это перекручивание переставляет первое и второе положения перемычки выбора дисковода и сигналы включения двигателя, а следовательно, меняет на противоположные установки сигнала «DS» для дисковода, находящегося за перекручиванием. Соответственно все дисководы в компьютере с этим типом кабеля имеют перемычки, установленные одинаково, а настройка и установка дисководов (вместо первый и второй, они обозначаются в системе как A и B) упрощается. Как правило, материнская плата содержит интегрированный контроллер дисководов (равно как и отдельная плата контроллера, существовавшая в раннее время), обеспечивающий установку пары дисководов.

При подключении кабелей необходимо учитывать их ориентацию, в случае если неправильно подключен сигнальный кабель, лампочка на лицевой панели дисковода будет светиться сразу после подачи питания. В случае же неправильной ориентации кабеля питания на электронную схему управления дисководом вместо 5 В подается питание 12 В, что гарантированно приводит к выходу её из строя. Учитывая, что стоимость ремонта штучной платы превышает оптовую стоимость самого дисковода, ремонт дисковода, как правило, экономически не целесообразен.

 

 

1.3 Форматы дискет

 

Следует отметить, что фактическая  ёмкость дискет зависела от способа их форматирования. Поскольку, кроме самых ранних моделей, практически все флоппи-диски не содержали жёстко сформированных дорожек, дорога для экспериментов в области более эффективного использования дискеты была открыта для системных программистов. Результатом стало появление множества не совместимых между собою форматов дискет даже под одними и теми же операционными системами (таблица 1) [ссылка 4].

Таблица 1 –Хронология возникновения форматов дискет

Формат

Год возникновения

Объём в килобайтах

8″дюймов

1971

80

8″дюймов

1973

256

8″дюймов

1974

800

8″дюймов двойной плотности

1975

1000

5¼″дюйма

1976

110

5¼″дюйма двойной плотности

1978

360

5¼″дюйма четырёхкратной плотности

1982

720

5¼″дюйма высокой плотности

1984

1200

3″дюйма

1982

360

3″дюйма двойной плотности

1984

720

3½″дюйма двойной плотности

1984

720

2″дюйма

1985

720?

3½″дюйма высокой плотности

1987

1440

3½″дюйма расширенной плотности

1991

2880


 

Конструктивно дискета 8″дюймов представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в гибкий пластиковый футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения. Форматы дискеты различались количеством секторов на дорожке. В зависимости от формата, дискеты 8″дюймов вмещали следующие объемы информации: 80 Кб, 256 Кб и 800 Кб.

В центре диска находится большое  круглое отверстие. Когда закрывается  дверца дисковода, конусообразный зажим  захватывает и устанавливает  дискету с помощью центрального отверстия. У многих дискет края отверстия  окантованы пластиковым кольцом для того, чтобы диск выдерживал механические нагрузки со стороны захватывающего механизма. В дискетах высокой плотности это кольцо обычно отсутствует, так как погрешности его расположения на дискете могут привести к проблемам, возникающим при позиционировании головок.

Справа, сразу под центральным  отверстием, находится маленькое  круглое отверстие, называемое индексным. Диск с одним индексным отверстием – это признак диска с программной разбивкой на секторы; в данном случае число секторов на диске определяется операционной системой. В очень старых компьютерах использовались диски с аппаратной разбивкой на секторы, которые имели индексные отверстия для каждого сектора. В самом диске имеется отверстие, которое совмещаясь при проходе под индексным отверстием в конверте, позволяет электронной схеме контроллера определить «систему координат» дискеты. С правой стороны, на расстоянии примерно 1″дюйм от верхнего края, в футляре дискеты 5¼″дюйма имеется прямоугольная выемка – с её помощью (заклеив) можно «защитить» дискету от записи.

В отличие от дискеты 5¼″дюйма, отверстие для доступа головок дискеты 3½″дюйма закрыто металлической заслонкой, которая открывается при её вставке механизмом в дисководе. Вместо индексного отверстия в дискетах диаметром 3½″дюйма используется металлическая втулка с установочным отверстием, которая находится в центре дискеты. Дисковод захватывает металлическую втулку, а отверстие в ней позволяет правильно установить дискету. Защита от записи тоже выполнена более удобно – сдвигающейся «шторкой», расположенной снизу слева. Снизу справа находятся «окошки», позволяющие схеме дисковода определить плотность записи на дискету – нет, кодирует дискету ёмкостью 720 Кб, одно – 1,44 Мб, два «окошка» – дискету ёмкостью 2,88 Мб.

Дисководы формата 3½″дюйма высокой плотности (неформатированная ёмкость дискеты, определяемая плотностью записи и площадью носителя, составляет 2 Мб) впервые появились в компьютерах IBM PS/2 в 1987 году. Эти дисководы записывают 80 цилиндров с 18 секторами на дорожке, создавая в результате емкость 1,44 Мб, имеют скорость вращения 300 об/мин и записывают в 1,2 раза больше данных, чем дисководы формата 5¼″дюйма на 1,2 Мб (скорость передачи данных в этих дисководах высокой плотности одинакова, и они совместимы с одними и теми же контроллерами высокой и низкой плотности). Для того, чтобы использовать максимальную для большинства стандартных контроллеров дисководов высокой и низкой плотности скорость передачи данных 500 000 бит/с, эти дисководы должны иметь скорость 300 об/мин. Если дисковод будет вращать дискету со скоростью 360 об/мин (как дисковод формата 5¼″дюйма) число секторов на дорожку должно быть уменьшено до 15, иначе контроллер не будет успевать обрабатывать сигналы.

Промышленный выпуск дисководов сверхвысокой ёмкости на 2,88 Мбайт Toshiba начала 1989 году. В 1991 году IBM официально приняла эти дисководы для установки в компьютерах PS/2, и практически все PS/2, выпущенные с тех пор, содержат эти дисководы как стандартное оборудование. Для работы с такими дисководами требовалась установленная операционная система MS-DOS версии 5.0 или старше.

Для правильной работы дисковода на 2,88 Мб необходимо обновление дискового контроллера, так как эти дисководы имеют ту же скорость вращения 300 об/мин, но записывают 36, а не 18 секторов на одной дорожке. В отличие от контроллеров дисководов предыдущих форматов, максимальная скорость передачи данных которых составляет 500 000 бит/с, для того что бы эти 36 секторов были считаны или записаны за то же время, которое требуется дисководу на 1,44 Мбайт для чтения и записи 18 секторов, от контроллера требуется гораздо более высокой скорости передачи данных, 1 000 000 бит/с.

Высота дисковода для 5¼″дюйма дискет равна 1 U, а ширина почти равна трём его высотам. Это иногда использовали производители корпусов компьютеров, где три устройства, помещённые в квадратную «корзину», могли быть вместе с ней переориентированы с горизонтального на вертикальное расположение.

«Стандартные» форматы дискет IBM PC различались размером диска, количеством секторов на дорожке, количеством используемых сторон (SS обозначает одностороннюю дискету, DS – двухстороннюю), а также типом (плотностью записи) дисковода – тип дисковода маркировался (таблицы 2, 3) [ссылка 5]:

SD (англ. Single Density, одинарная плотность, впервые появился в IBM System 3740);

DD (англ. Double Density, двойная плотность, впервые появился в IBM System 34);

QD (англ. Quadruple Density, четверная плотность, использовался в отечественных клонах Robotron-1910 – 5¼″дюймовая дискета 720 Кб, Amstrad PC, ПК Нейрон – 5¼″дюймовая дискета 640 Кб);

HD (англ. High Density, высокая плотность, отличался от QD повышенным количеством секторов);

ED (англ. Extra High Density, сверхвысокая плотность).

 

Таблица 2 – Рабочие плотности дисководов и ёмкости дискет в килобайтах

Параметр магнитного покрытия

5¼″

3½″

Двойная плотность (DD)

Четверная плотность (QD)

Высокая плотность (HD)

Двойная плотность (DD)

Высокая плотность (HD)

Сверхвысокая плотность (ED)

Основа магнитного слоя

Fe

Fe

Co

Co

Co

Ba

Коэрцитивная сила, Э

300

300

600

600

720

750

Толщина слоя магнитного слоя, микродюйм

100

100

50

70

40

100

Ширина дорожки, мм

0,300

 

0,155

0,115

0,115

0,115

Плотность дорожек

48

96

96

135

135

135

Линейная плотность

5876

5876

9646

8717

17434

34868

Ёмкость (после форматирования)

360

720

1200 (1213952)

720

1440 (1457664)

2880


 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 – Сводная таблица форматов дискет,

используемых в IBM PC и совместимых ПК

Диаметр диска

5¼″дюйма

3½″дюйма

Емкость диска, Кбайт

1200

360

320

180

160

2 880

1 440

720

Байт описания носителя в MS-DOS

F916

FD16

FF16

FC16

FE16

F016

F016

F916

Количество сторон (головок)

2

2

2

1

1

2

2

2

Количество дорожек  на каждой стороне

80

40

40

40

40

80

80

80

Количество секторов на дорожке

15

9

8

9

8

36

18

9

Размер сектора, байт

512

             

Количество секторов в кластере

1

2

2

1

1

2

1

2

Длина FAT (в секторах)

2

2

1

2

1

9

9

3

Количество FAT

2

2

2

2

2

2

2

2

Длина корневого каталога в секторах

14

7

7

4

4

15

14

7

Максимальное количество элементов в корневом каталоге

224

112

112

64

64

240

224

112

Общее количество секторов на диске

2400

720

640

360

320

5 760

2 880

1 440

Количество доступных  секторов

2371

708

630

351

313

5 726

2 847

1 426

Количество доступных  кластеров

2371

354

315

351

313

2 863

2 847

713


 

В дополнительных (нестандартных) дорожках и секторах иногда размещали данные защиты от копирования проприетарных дискет. Стандартные программы, такие, как diskcopy, не переносили эти сектора при копировании.

Дополнительную  путаницу внёс тот факт, что компания Apple использовала в своих компьютерах Macintosh дисководы, применяющие иной принцип кодирования при магнитной записи, чем на IBM PC – в результате, несмотря на использование идентичных дискет, перенос информации между платформами на дискетах не был возможен до того момента, когда Apple внедрила дисководы высокой плотности SuperDrive, работавшие в обоих режимах.

Достаточно  частой модификацией формата дискет 3½″дюйма является их форматирование на 1,2 Мб (с пониженным числом секторов). Эта возможность обычно может быть включена в BIOS современных компьютеров. Такое использование 3½″дюйма характерно для Японии и ЮАР. В качестве побочного эффекта, активация этой настройки BIOS обычно даёт возможность читать дискеты, отформатированные с использованием драйверов типа 800.

 

 

 

2 Накопители на жёстких магнитных дисках

2.1 Общие сведения и история развития

 

Накопитель на жёстких магнитных  дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер», «винт», «хард», «харддиск» – устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров [ссылка 6].

В отличие  от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм [ссылка 7]), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в  отличие от гибкого диска, носитель информации совмещён с накопителем, приводом и блоком электроники и (в персональных компьютерах в подавляющем количестве случаев) обычно установлен внутри системного блока компьютера.

По одной из версий [ссылки 8, 9], название «винчестер» (англ. Winchester) накопитель получил благодаря работавшему в фирме IBM Кеннету Хотону, руководителю проекта, в результате которого в 1973 году был выпущен жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый, что по созвучию совпало с обозначением популярного охотничьего оружия – винтовки «Winchester Model 1894» использующего винтовочный патрон «30 WCF». Также существует версия [ссылка 10], что название произошло исключительно из-за названия патрона, также выпускавшегося Winchester Repeating Arms Company, первого созданного в США боеприпаса для гражданского оружия «малого» калибра на бездымном порохе, который превосходил патроны старых поколений по всем показателям и немедленно завоевал широчайшую популярность.

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слова «винт» (наиболее употребимый вариант).

В истории развития жестких дисков можно выделить следующие этапы: [ссылка 11].

В 1956 году жёсткий диск IBM 350 появился в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник и имел вес 971 кг, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нём покрытых чистым железом тонких дисков диаметром 610 мм составлял около 5 миллионов 6-битных байт (3,5 Мб в пересчёте на 8-битные байты).

В 1980 году свет увидел первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, емкостью 5 Мб, в 1981 году – 5,25-дюймовый Shugart ST-412 емкостью 10 Мб.

В 1986 году появляются стандарты SCSI, ATA(IDE), в 1998 году – стандарты UDMA/33 и ATAPI.

В 1999 году IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб, в 2000 году –Microdrive ёмкостью 500 Мб и 1 Гб.

В 2002 году выходит стандарт ATA/ATAPI-6 и накопители емкостью свыше 137 Гб, а в 2003 году появляется SATA., Hitachi выпускает Microdrive ёмкостью 2 Гб.

В 2004 году Seagate выпускает ST1 – аналог Microdrive ёмкостью 2,5 и 5 Гб.

В 2005 году выходит стандарт Serial ATA 3G (или SATA II), SAS (Serial Attached SCSI). Seagate выпускает ST1 – аналог Microdrive ёмкостью 8 Гб.

В 2006 году появляются первые «гибридные» жёсткие диски, содержащие блок флеш-памяти, Seagate выпускает ST1 – аналог Microdrive ёмкостью 12 Гб.

В 2007 году Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб.

В 2009 году на основе 500-гигабайтных пластин Western Digital, затем Seagate Technology LLC выпустили модели ёмкостью 2 Тб, Samsung выпустила первые жёсткие диски с интерфейсом USB 2.0., Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объемом 1 Тб (плотность записи – 333 Гб на одной пластине), также появился стандарт SATA 3.0 (SATA 6G).

В 2010 году Seagate выпускает жёсткий диск объемом 3 Тб, Samsung выпускает жёсткий диск с пластинами, у которых плотность записи – 667 Гб на одной пластине.

В текущем  году Western Digital выпустила первый диск на 750 Гб пластинах.

Изначально  на рынке было большое разнообразие жёстких дисков, производившихся множеством компаний. В связи с ужесточением конкуренции и понижением норм прибыли, большинство производителей было либо куплено конкурентами, либо перешло на другие виды продукции.

На сегодняшний  день большая часть всех винчестеров  производится всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим IBM подразделением по производству дисков фирмы Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и SCSI-диски, но покинула массовый рынок в 2001 году (в 2009 году производство жёстких дисков было полностью передано компании Toshiba [ссылка 12]).

Toshiba является основным производителем 2,5- и 1,8-дюймовых жестких дисков для ноутбуков. Достаточно яркий след в истории жёстких дисков оставила компания Quantum. Одним из лидеров в производстве дисков являлась компания Maxtor. В 2001 году Maxtor выкупила подразделение жёстких дисков компании Quantum. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала фирма Micropolis, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставлявшиеся фирмой Nidec, и Micropolis понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была полностью выкуплена компанией Seagate.

В настоящее  время, в связи с продвижением на рынок внешних накопителей  и развитием технологий типа SSD (solid-state drive - энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся механических частей), количество фирм предлагающих готовые решения вновь возросло.

2.2 Устройство и принципы работы

 

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока  электроники [ссылка 13].

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с  магнитным покрытием, блок головок  с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок – пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены  из металлического сплава. Хотя были попытки  делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика – окислов железа, марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения составляют коммерческую тайну. Большинство бюджетных устройств содержит 1 или 2 пластины, но существуют модели с большим числом пластин.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается  со скоростью несколько тысяч  оборотов в минуту (3 600, 4 200, 5 000, 5 400, 5 900, 7 200, 9 600, 10 000, 12 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин.

Шпиндельный двигатель жёсткого диска трёхфазный, что обеспечивает стабильность вращения магнитных дисков, смонтированных на оси (шпинделе) двигателя. Статор двигателя содержит три обмотки, включенных «звездой» с отводом посередине, а ротор – постоянный секционный магнит.

Устройство позиционирования головок  состоит из неподвижной пары сильных  неодимовых постоянных магнитов, а также катушки на подвижном блоке головок. Вопреки расхожему мнению, в подавляющем большинстве устройств внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом, а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану (в таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля, который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации).

Аппаратная часть современного ПК: Дисковые устройства