Магнитные диски

Магнитые  диски

История создания магнитных  дисков

Идея хранения больших объемов  данных на внешних магнитных носителях  возникла практически одновременно с самими компьютерами. Первыми появились  ленты, а вслед за ними — барабаны. Преимуществом лент была практически  неограниченная площадь носителя, а  недостатком — необходимость  последовательного доступа. Напротив, достоинство барабанов состояло в возможности прямого доступа, зато увеличить площадь их магнитной  поверхности в заданном объеме было нельзя. С «геометрической» точки  зрения единственной альтернативой  этим типам носителей оказались  накопители, в которых магнитная  поверхность располагается на стеке  вращающихся дисков, в просторечии  — «блинов». Во-первых, их площадь  можно увеличивать за счет количества «блинов», а во-вторых, возможен прямой доступ к записанным данным. Магнитные  диски впервые были реализованы  в начале 50-х годов в исследовательской  лаборатории корпорации IBM, расположенной  в Сан-Хосе (Калифорния).

С тех пор прошло более полувека, но чего-то иного, способного заменить диски, пока не придумано. По всей Земле  вращается свыше 2 млрд шпинделей, на которых записаны петабайты данных, и так будет, по всей видимости, еще много лет. При этом «привязанность» процессоров, содержащих сотни миллионов транзисторов на одном кристалле, к довольно примитивному на первый взгляд механическому устройству выглядит довольно странной. Не случайно на протяжении долгой истории дисков им, неоднократно предсказывали неизбежную кончину. Однако и те и другие с завидной регулярностью реинкаринировались, появлялись все новые и новые технические решения, которые позволяли отложить казавшееся делом решенным расставание на неопределенное время. Современные диски настолько миниатюрны и совершенны, что пользователи забывают или даже не догадываются об их механической природе. Твердотельные диски, которые, несомненно, когда-то придут на смену традиционным механическим устройствам, уже сейчас превосходят их по всем показателям, но стоят на порядки дороже и в обозримом будущем вряд ли смогут с ними конкурировать.

Одна из самых важных технических  тенденций, обеспечившая дискам долгожительство, — уменьшение их физических размеров. Миниатюризация позволяет радикально снижать необходимую для вращения потребляемую мощность, величина которой  пропорциональна диаметру в четвертой  степени. Обычно при переходе на стандарт, подразумевающий меньший диаметр  дисков, их емкость сначала уменьшается, но потом, благодаря повышению плотности  записи, резко растет. В свою очередь, уменьшение размеров и потребляемой мощности приводит к расширению сферы  применения. Когда-то диски могли  использоваться только в компьютерных центрах, затем — в персональных компьютерах, а в современных  условиях — в мобильных устройствах. На каждой новой «волне» рынок  возрастает на порядки.

Дисковый накопитель, как и большинство  изобретений, связанных с компьютерами, появился в результате индивидуального  творчества. Создатель этого незаменимого устройства Рейнолд Джонсон (1906-1998) — неутомимый изобретатель-универсал и обладатель множества патентов — почти всю свою долгую жизнь проработал в IBM. Даже уйдя в отставку, Джонсон продолжал творить и в дополнение к славе изобретателя дисков получил широкую известность как автор игрушек.

Изобретательская карьера Джонсона началась с создания электронного устройства для считывания бланков в 30-е годы XX века, когда он работал школьным учителем. Предложенный им прибор оказался настолько эффективным, что компания IBM пригласила его к себе на работу. Использованная в этом приборе технология (в последующем она была названа  электрографией) позволяла переводить метки, нанесенные специальным карандашом, с бумажного бланка на единственный существовавший в ту пору машинный носитель — перфокарты. Потом Джонсон сделал множество других изобретений, в том числе создал кассетные магнитные ленты, но, разумеется, главное его достижение — первый в истории компьютерных систем дисковый накопитель.

В 1953 году Джонсон был назначен на должность руководителя исследовательской  лаборатории IBM, расположенной в  Сан-Хосе, и в последующем она  стала для корпорации основным центром  разработки технологий магнитных дисков. Географическая удаленность лаборатории  от штаб-квартиры обеспечивала относительную  свободу действий и позволяла  вести несанкционированную разработку прибора, получившего название RAMAC (Random-Access Method of Accounting and Control — «произвольный метод доступа и управления»). Самодеятельность Джонсона не сразу была оценена по достоинству, и по результатам инспекционной поездки высшее руководство сначала выразило недоверие к проекту, посчитав его излишне затратным. Но Джонсон проявил упорство и в феврале 1954 года сумел впервые переписать данные с перфокарт на диск.

В ноябре того же года разработка RAMAC получила официальное признание, а  в 1956 году был выпущен серийный дисковый накопитель IBM 350 — первое устройство с подвижной головкой для чтения и записи. Этот диск стал частью системы IBM 305, в состав которой входили  также считыватель с карт и  принтер. RAMAC весил более тонны  и был способен хранить 5 млн символов в 7-битовой кодировке на 50 «блинах» диаметром 24 дюйма, покрытых краской с окисью железа. Кстати, точно такая же краска и поныне используется для окрашивания моста Golden Gate в Сан-Франциско.

При проектировании первого магнитного диска инженеры столкнулись с  целым комплексом проблем, который  сопровождал эти устройства на протяжении всех последующих лет: необходимость  повышения плотности записи и  скорости вращения, уменьшения толщины  магнитного покрытия и расстояния от головки до поверхности. В RAMAC была применена  головка, которая не соприкасается  с диском, а находится на воздушной  подушке. Эта идея с небольшими изменениями остается основополагающей и поныне. В первых конструкциях головка поддерживалась на нужном расстоянии от диска с помощью воздушной струи. Вскоре появились «летающие» головки, чей «полет» обеспечивался за счет эффекта Бернулли, и затем такой конструктивный принцип не менялся. Иногда считают, что современные диски работают в вакууме, но головка может «летать» только в воздушной среде. Одна из проблем состоит в необходимости обеспечения «аварийной посадки» в случае отключения питания; она решается благодаря инерционности вращающихся «блинов». Работа Джонсона не была уникальной. К идее создания дисковых накопителей почти одновременно подошли несколько компаний, но наиболее близко — ведущая компьютерная компания 50-х, Univac, в которой работали изобретатели компьютера ENIAC Преспер Эккерт и Джон Мочли. Однако по соображениям внутренней политики в Univac предпочтение было отдано магнитным барабанам — направлению, в конечном счете, оказавшемуся тупиковым.

Некоторые конструкции дисков начала 60-х годов поистине поразительны. К числу уникальных относится  устройство компании Bryant Computer, которое имело самый большой в истории дисков диаметр (почти 1 метр) и емкость до 90 Мбайт. Но единственным серьезным конкурентом IBM по части дисков была компания Telex, которая в начале 60-х годов смогла выпустить собственные устройства, поставлявшиеся в качестве дополнительного оборудования к компьютерам IBM. Это, пожалуй, первый известный прецедент комплектования компьютеров системами хранения независимых производителей. В последующие годы количество компаний, производящих диски, заметно увеличилось, причем многие из них были созданы выходцами из IBM. Одним из наиболее ярких представителей нового поколения стал легендарный Алан Шугарт, который после целого ряда метаморфоз образовал компанию Seagate Technology.

Следующим шагом было создание накопителей  со сменными пакетами диаметром 14 дюймов. Эти практичные устройства позволяли многократно увеличивать объем хранимых на дисках данных без существенных затрат. Из-за их габаритов и внешнего сходства эти дисководы называли «стиральными машинами». С таких конструкций началось серийное тиражирование дисков, которыми комплектовались до середины 80-х годов мини-ЭВМ и мэйнфреймы.

Но самым радикальным изобретением, изменившим дисковую индустрию, стали  диски-винчестеры. Первый накопитель такого типа, IBM 3340, хранил 30 Мбайт на сменном  пакете и еще 30 Мбайт — на фиксированном. С 1973 года винчестерами стали называть неразборные диски, расположенные  вместе с головками в замкнутом  пространстве. (Утверждается, что такое  название было дано по имени винтовки «Винчестер 30-30», которой владел менеджер проекта; а может, дело состояло в  том, что одна из исследовательских  лабораторий IBM расположена в английском городе Винчестер.) Выпускавшиеся в 80-е годы винчестеры имели емкость, измерявшуюся сотнями мегабайт, и  были довольно громоздкими — они  весили десятки килограмм. Дальнейшая эволюция дисков была связана с входящими в их состав компонентами. При этом приходилось решать множество конструктивных, аэродинамических и материаловедческих задач, а также проблем, связанных с управлением в процессе перемещения головок. Управление сервоприводами и точное динамическое позиционирование головок относительно дорожек составляют одно из самых интересных направлений в современной теории автоматического регулирования. Общий тренд в развитии дисков определяется тем, что качество поверхности диска, допускаемая материалом плотность записи, высота «полета» головки и другие характеристики взаимозависимы. Эта зависимость определяется прежде всего законами физики: напряженность магнитного поля падает пропорционально кубу расстояния между головкой и носителем. К тому же чем меньше диаметр диска, тем меньше линейная скорость на периметре и вызываемая вращением турбулентность. Уменьшение размеров диска, напрямую приводящее к увеличению его емкости, ограничивается только имеющимися технологиями.

Первым серьезным шагом в  этом направлении было создание в 1979 году 8-дюймового дисковода IBM Piccolo (IBM 3350). Поначалу такие дисководы уступали по емкости более распространенным на тот момент 14-дюймовым дисководам, но со временем превзошли их. В 1980 году компания Seagate Technology создала диски размером 5,25 дюйма, в 1983 году Rodime запустила в продажу 3,5-дюймовые диски, а в 1988-м PrairieTek уменьшила размер дисков до 2,5 дюймов. В настоящее время миниатюризация дисков, преодолев барьер в 1 дюйм (IBM Microdrive), достигла показателя 0,85 дюйма. Компьютеры IBM PC и их многочисленные клоны комплектовались 5-дюймовыми дисками емкостью 10 Мбайт, с которых и началось производство дисков миллионными тиражами.

Одновременно с уменьшением  диметра совершенствовались материалы, используемые для создания магнитной  поверхности и самих вращающихся  дисков, а электрический привод сместился  вовнутрь шпинделя. Наиболее заметным было повышение скорости вращения. Первый диск RAMAC вращался со скоростью 1200 оборотов в минуту, 14-дюймовые —  со скоростью 5400 оборотов в минуту, а скорость вращения дисков диаметром 5,25, 3,5 и 2,5 дюймов возросла с 7200 до 10 тыс. и даже до 15 тыс. оборотов. Но, пожалуй, самым ярким показателем прогресса дисковых технологий является снижение удельной стоимости хранения. В 60-е годы она превышала 2 тыс. долл. за мегабайт, а сейчас за тот же объем нужно заплатить десятые доли цента.

Современные диски подключаются по одному из следующих типов интерфейсов: ATA (IDE, EIDE), SCSI, FireWire/IEEE 1394, USB и Fibre Channel. Их собирают в дисковые массивы, но это уже другая история. В конце 2002 года был предложен последовательный интерфейс Serial ATA, позволивший создавать недорогие массивы большой емкости, что открывает новые возможности для оперативного хранения данных.

Магнитный диск – это  …

Магнитный диск - носитель информации в виде алюминиевого или пластмассового диска (диаметр 30-350 мм, толщина 1,5-2 мм), покрытого магнитным слоем. Информация фиксируется посредством магнитной  записи. Алюминиевые жесткие (т. н. винчестерские) магнитные диски компонуют в  пакеты (стопки) по 4-16 шт.; емкость 1 пакета 102-104 Мбайт. Гибкие пластмассовые магнитные  диски (флоппи-диски) размещаются по одному в специальных кассетах (кассета  с флоппи-диском называется дискетой); емкость 1 дискеты 0,1-1 Мбайт. Магнитные  диски применяются для записи и хранения информации в ЭВМ, информационно-поисковых  и др. автоматизированных системах.

Магнитный диск - запоминающее устройство ЦВМ, в котором носителем информации является тонкий алюминиевый или пластмассовый диск, покрытый слоем магнитного материала. Применяются магнитные диски диаметром от 180 до 1200 мм при толщине 2,5—5 мм, в качестве магнитного покрытия используют сплавы Ni — Со — Р, Со — W и другие. На магнитный диск информация наносится посредством магнитной записи (См. Магнитная запись). На рабочих поверхностях магнитных дисков информация располагается на концентрических дорожках и кодируется адресом, который указывает номер диска и номер дорожки на нём. Каждой дорожке может соответствовать своя неподвижная Магнитная головка записи (считывания) или одна подвижная — общая для нескольких дорожек, а иногда и для нескольких дисков. Рычаг съёма механизма выборки с установленными на нём магнитными головками перемещается электрическим или пневматическим приводным механизмом, обеспечивая подвод головок как к любому из дисков, так и к любой дорожке диска. Наиболее распространена конструкция устройства с «плавающими» головками. Обычно запоминающее устройство на магнитных дисках содержит несколько десятков дисков, насаженных на общую ось, вращаемую электродвигателем. Возможна смена одного или нескольких (пакета) дисков, что позволяет создавать дисковые картотеки. Число магнитных дисков в одном запоминающем устройстве может достигать 100; на каждой рабочей поверхности диска размещается от 64 до 5000 информационных дорожек; плотность записи 20—130 импульсов на 1 мм. Информационная ёмкость запоминающих устройств на магнитных дисках от нескольких десятков тысяч до нескольких млрд. бит, среднее время доступа от 10 до 100 мсек.

Классификация магнитных носителей.

Магнитные носители можно  классифицировать:

• по геометрической форме и размерам;
• строению и применяемым материалам;
• способам магнитной записи;
• виду записываемого сигнала;
• областям применения.

Геометрическая форма  носителей

Носители магнитной записи в основном имеют форму ленты, проволоки (нити), диска, карты (листа) и  барабана. Каждая из этих форм может  иметь разновидности, отличающиеся геометрическими размерами или  некоторыми особенностями, например перфорацией.

Кроме перечисленных существуют формы, объединяющие два или несколько  признаков. Например, носители в виде трубки, бесшовного кольца ленты или  цилиндра (так называемый магнитный  манжет). Наконец, возможны различные  специальные формы. В качестве примера  здесь могут служить железнодорожные  рельсы, на которых осуществлялась магнитная запись электрических  сигналов.

Строение носителей

Обычно носители магнитной  записи представляют собой систему  из двух или нескольких слоев различных  материалов. Слой, в котором происходит накопление и хранение информации, называют рабочим. Рабочий слой нанесен  на основу из немагнитного материала (см. рисунок). Существуют также так называемые сплошные носители, например проволочные, состоящие целиком из одного материала.

Рабочие и дополнительные слои носителей магнитной записи:

1 - рабочий слой,

2 - подложка (основа),

3 - промежуточный слой (подслой),

4 - обратный слой,

5 - промежуточный слой (подслой),

6 - защитный слой,

7 - второй рабочий слой

Рабочие слои носителей изготовляют, как правило, из магнитно-твердых  оксидов или металлов. Оксиды применяют  в виде порошка, диспергированного  в немагнитном связующем веществе; металлы - в виде металлического порошка, диспергированного в связующем  веществе, или в виде сплошного  металлического или металло-оксидного  слоя.

Чаще всего применяют  носители с одним рабочим слоем (см. рисунок, а), но существуют носители и с двумя рабочими слоями, роль которых могут играть в различной  комбинации как порошковые (оксидные или металлические), так и сплошные металлические слои. При изготовлении таких носителей на основу наносят  сначала один слой, а затем другой. Примером может служить ленточный  носитель, у которого непосредственно  на основе расположен слой гамма-оксида железа, а на нем - слой диоксида хрома (см. рисунок, б). При записи звука применение данного носителя позволяет получить относительно большой сигнал в области высоких частот (достоинство слоев с диоксидом хрома) и достаточно большой и малоискаженный сигнал в области низких частот при таком же токе высокочастотного подмагничивания, как для носителей с одним рабочим слоем из гамма-оксида железа. Требуемый ток высокочастотного подмагничивания носителей с гамма-оксидом железа ниже, чем у носителей с диоксидом хрома, что упрощает и удешевляет магнитофон. Такие магнитные носители, обладая достоинствами носителей с диоксидом хрома, взаимозаменяемы с носителями с гамма-оксидом железа.

Таким образом, по строению и материалу, применяемому в рабочем  слое, можно выделить следующие основные группы носителей магнитной записи: с оксидным порошковым рабочим слоем; с металлическим порошковым рабочим  слоем; со сплошным металлическим или  металлооксидным рабочим слоем; с двумя рабочими слоями из различных материалов (порошковые или сплошные металлические слои в различной комбинации); сплошные металлические носители.

Порошковые рабочие слои имеют толщину от 1 до 10-20 мкм. Толщина  сплошных металлических и металлооксидных слоев порядка 0,1 мкм.

Кроме рабочих носитель может  содержать дополнительные немагнитные  слои, выполняющие различные функции (3, 4, 5 и 6 на рисунке, в). Слой 6, нанесенный на рабочую поверхность носителя, и называемый защитным слоем, защищает рабочий слой от износа, улучшает транспортирование  носителя и предотвращает статическую  электризацию носителя. Перечисленные  функции слой 6 может выполнять  одновременно или служить для  выполнения только какой-либо одной  из них.

Носители могут иметь  все четыре дополнительных слоя одновременно или какой-либо один, два или три из них. Толщина дополнительных слоев колеблется от толщины, соответствующей мономолекулярному слою, до нескольких микрометров.

Большая часть носителей  магнитной записи выпускается в  виде двухслойной магнитной ленты, состоящей из рабочего слоя и полиэтилентерефталатной  основы.

Способы магнитной записи

По способу записи выделяют носители для продольной и перпендикулярной магнитной записи. На рисунке а, б и в приведено строение носителя для продольной записи, которая получила наибольшее распространение. Оба вида носителей могут иметь два рабочих слоя. Отличительная особенность второго слоя, расположенного под верхним рабочим слоем, у носителей для перпендикулярной записи состоит в том, что его изготовляют из магнитно-мягкого материала с высокой магнитной проницаемостью, тогда как рабочие слои носителей для продольной записи изготовляют из магнитно-твердого материала. Второй слой у носителей для перпендикулярной записи играет роль магнитного шунта и называется замыкающим. Он служит для снижения магнитного сопротивления потоку носителя и, соответственно, для увеличения этого потока. При продольной записи слой из магнитно-мягкого материала с высокой магнитной проницаемостью, расположенный под наружным рабочим слоем, вызвал бы снижение внешнего потока носителя, проходящего под его рабочей поверхностью, т.е. привел бы к ухудшению его свойств.

Виды записываемого сигнала

По виду записываемого  сигнала можно выделить носители для прямой и модуляционной аналоговой записи, а также для цифровой записи. Эта классификация связана с  различием форм записываемых сигналов и условий записи, откуда возникают  различия в требованиях, предъявляемых  к носителям, и в их свойствах.

При прямой аналоговой записи требуется, чтобы мгновенное значение и частотный спектр записанного  на носителе сигнала были аналогичны (с соответствующими масштабными  коэффициентами) мгновенному значению и спектру записываемого сигнала. Примером прямой записи аналоговых сигналов служит обычная звукозапись. Важно, чтобы система записи-воспроизведения  была линейна в возможно более  широком диапазоне уровней сигнала. Это понятно, поскольку мгновенный уровень остаточного магнитного потока носителя должен соответствовать  мгновенному уровню записываемого  процесса, который может изменяться в очень широких пределах. Чтобы  преодолеть трудности, связанные с  нелинейностью характеристики намагничивания носителя, прямая запись происходит с высокочастотным подмагничиванием.

При модуляционной аналоговой записи записываемый сигнал модулирует частоту, амплитуду или фазу несущей. Наиболее употребительна запись сигналов, модулированных по частоте, которая  широко применяется в видеозаписи  и инструментальной технике. Носитель в этом случае намагничивается таким  образом, чтобы отдача приобрела  максимально достижимое значение для  данной длины волны записи. Информация определяется не мгновенным уровнем  остаточного магнитного потока носителя, а распределением мест или точек  носителя, у которых поток меняет свое направление на обратное. Запись сигналов, модулированных по частоте, происходит без высокочастотного подмагничивания.

При цифровой записи на носителе записывают цифровые или импульсные сигналы. Применяют различные способы  записи цифровых сигналов (цифровые коды) (см. запись цифровых данных на магнитный  носитель, цифровая запись звука, двоичный код). Ниже приведены некоторые особенности  различных видов записи.

Прямая запись: относительно высокая амплитудная погрешность  передаваемого сигнала (обычно не менее 0,5%); высокая верхняя граничная  частота; нижняя граничная частота  более 0 Гц (обычно не ниже 20 Гц).

Модуляционная запись (запись сигналов, модулированных по частоте): амплитудная погрешность передаваемого  сигнала существенно меньше; верхняя  граничная частота ниже; нижняя граничная  частота до 0 Гц включительно.

Цифровая запись: амплитудная  погрешность передаваемого сигнала  еще меньше; верхняя граничная  частота еще более снижена; нижняя граничная частота до 0 Гц включительно.

Области применения носителей

Все многообразие применений магнитной записи можно разбить  на четыре основные области: звукозапись, видеозапись, вычислительная техника, инструментальная техника. В соответствии с применением производят и специализацию носителей магнитной записи, поскольку в разных областях применения различна форма и условия записи сигнала, а, следовательно, различны и требования к носителям записи и их свойствам. Следует отметить, что с развитием техники записи происходит сближение этих требований. При существующей тенденции перехода к записи сигналов с высокой плотностью (когда длина намагниченных участков носителя соизмерима с толщиной рабочего слоя или меньше ее) требования к свойствам носителя все меньше зависят от формы записываемого сигнала. Другая причина сближения связана с развитием цифровой записи, требования в которой не зависят от области применения.

Жёсткие магнитные диски.

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер», «винт», «хард», «харддиск» — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

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[1]), 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

Принцип работы жесткого диска

Жесткий диск (или как его еще  называют - винчестер, HDD) является одним  из самых сложных устройств в  современном персональном компьютере. На жестком диске хранятся огромные объемы данных, которые передаются с большой скоростью. Жесткий  диск состоит из механических и электронных  элементов.

Основные принципы работы жестких  дисков почти не изменились с момента  его изобретения. Устройство жесткого диска напоминает обыкновенный проигрыватель  грампластинок. Только внутри корпуса  может быть несколько пластин, имеющих  общую ось, и головки могут  считывать данные сразу с обеих  сторон каждой пластины. Скорость вращения пластин постоянна и является одной из главных характеристик  жесткого диска. Головка перемещается вдоль пластины на некотором фиксированном  расстоянии от поверхности. Чем меньше это расстояние, тем больше точность считывания данных, и тем больше может быть плотность записи данных.

Если посмотреть на жесткий диск, то можно увидеть только прочный  металлический корпус, полностью  герметичный и защищающий диск от пыли. Корпус экранирует жесткий диск от электромагнитных помех. Внутри корпуса  находятся все механизмы и  некоторые электронные узлы. Механизмы - это сами диски, на которых хранятся данные, головки, которые записывают и считывают данные с дисков, а  также двигатели, приводящие все  это в движение. Диск представляет собой круглую пластину с очень  ровной поверхностью чаще из алюминия, реже - из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем.

Количество дисков может быть различным (от 1 до 5), количество рабочих поверхностей, соответственно, в два раза больше (по две на каждом диске).

Магнитные головки считывают и  записывают данные на диски. Принцип  записи в целом похож на тот, который  используется в обычном магнитофоне. Цифровые данные преобразуется в  переменный электрический ток, поступающий  на магнитную головку, а затем  передается на магнитный диск, но уже  в виде магнитного поля, которое  диск может воспринять и запомнить. Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной намагниченности. Для  наглядности представьте себе, что  диск покрыт слоем очень маленьких  стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом, сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин.

Головки жесткого диска перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя, они как бы плывут на расстоянии в доли микрона от поверхности  диска, не касаясь его. На поверхности  дисков в результате записи данных образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются  над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг под  другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя  доступ к одноименным цилиндрам  с одинаковыми номерами.

Для хранения программ и данных в  персональных компьютерах используют различного рода накопители, общая  емкость которых, как правило, в  сотни раз превосходит емкость оперативной памяти. По отношению к компьютеру накопители могут быть внешними и встраиваемыми (внутренними). Внешние накопители имеют собственный корпус и источник питания, что экономит пространство внутри корпуса компьютера и уменьшает нагрузку на его блок питания. Встраиваемые накопители крепятся в специальных монтажных отсеках (drive bays), что позволяет создавать компактные системы, которые совмещают в системном блоке все необходимые устройства. Сам накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Различают накопители со сменными и несменными носителями.

Накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств  с различным принципом действия физическими и технически эксплуатационными  характеристиками. Основным свойством  и назначением накопителей информации является хранение и воспроизведение  информации. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории  в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и  смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован  на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. В связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые (магнитные, оптические, магнитооптические), ленточные, перфорационные и другие устройства. Магнитные запоминающие устройства

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитных  свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно, осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые устройства и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости круглого носителя. Ленточные носители имеют продольно расположенные поля – дорожки. Запись производится, как правило, в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение полярности напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.