Жесткий диск. 6

Оглавление

1. Теоретическая часть

1. Краткая история жесткого диска

Винчестер представляет собой центр данных компьютера. Именно в нем хранятся программы и данные. Винчестер самый важный из разных носителей, используемых в персональном компьютере (остальные включают в себя флоппи-диски, компакт-диски, флэш-карты и т.д.). Жесткие диски почти так же сложны, как и микропроцессоры. Кроме того, за последние двадцать лет они достигли потрясающего прогресса в емкости, скорости и цене. Одни из первых винчестеров для персональных компьютеров имели объем порядка 5-10 Мб и цену порядка $100 за Мб. Современные накопители на жестких дисках имеют емкости, превышающие сотни гигабайт. А стоимость мегабайта информации уменьшилась до уровня менее одного цента за мегабайт! Это показывает улучшение данного показателя более чем на миллион процентов за последние 20 лет. Винчестер играет важную роль в следующих важных аспектах компьютера:

1. Скорость. Жесткий диск очень сильно влияет на общую производительность системы. Причем его влияние намного больше, чем полагают многие пользователи ПК. Время загрузки операционной системы и запуска программ напрямую зависит от производительности винчестера. Также скорость жесткого диска критична для многозадачных ОС, обработки больших размеров данных, например, при работе с графикой и базами данных, обработке видео и звука.

2. Емкость памяти для хранения данных. Это звучит тривиально, но диск большего объема позволит хранить больше программ и различной информации.

3. Надежность. Один из путей понимания ценности устройства - это оценка ущерба в случае поломки. В таком понимании винчестер играет самую ценную роль в компьютере: в случае выхода из строя жесткого диска его можно заменить по гарантии, а вот данные - нет.

Краткая история жестких дисков

Большинство из нас каждый день имеют гигабайты и гигабайты информации, ждущих нас у кончиков пальцев. Для современных пользователей компьютеров очень сложно представить, какой бы была "компьютерная жизнь" без винчестеров. Каким было использование компьютера без жестких дисков... можно ответить одним словом: неудобным. Самые первые компьютеры вообще не имели постоянного накопителя для хранения данных. Каждый раз, когда вы хотели поработать с программой, ее надо было вводить вручную. Довольно быстро стало понятно, что компьютерам нужно какая-то память для постоянного хранения данных. Первым носителем данных, используемым в компьютерах, была бумага! (Многие помнят перфокарты?) Программы и данные были записаны, используя отверстия в бумажных карточках. В считывающем устройстве использовался луч света, который сканировал перфокарту. Отверстие воспринималось как "единица", а не выбитая перфоратором поверхность как "ноль". По сравнению с ручным вводом программы каждый раз при включении компьютера это был большой шаг вперед. Но между тем это был очень неудобный метод ввода данных в компьютер. Кроме того, перфокарты в считывателях часто застревали (у этих устройств были даже прозвища, например, "IBM 1443 - картожеватель"). А уж если вы роняли пачку карт на пол, то для восстановления нужной последовательности нужно было затратить массу времени. Тем не менее, перфокарты использовались довольно продолжительное время.

Следующим важным улучшением накопителей для хранения программ было изобретение магнитной ленты. Хотя бы на картинках все видели большие "компьютерные магнитофоны". Информация записывалась методом, похожим на запись аудиокассет. Магнитные ленты были более гибким, надежным и более быстрым накопителем данных по сравнению с перфокартами. Конечно, данная технология и сейчас используются в компьютерах, но свой приоритет она уже давно потеряла. Сейчас магнитная лента применяется в устройствах для хранения резервных копий. Главный минус таких накопителей заключается в том, что данные в них располагаются линейно. Таким образом, требуются минуты, чтобы перемотать ленту из одного конца в другой, делая медленным случайный доступ к данным.

Первые персональные компьютеры использовали в качестве накопителя обычный кассетный аудиомагнитофон. Дисковод для них был непозволительной роскошью. Ведь он стоил очень больших денег. Те пользователи, у которых вместе с ПК поставлялся дисковод, чувствовали поистине свободу действий. Первые ПК фирмы IBM поставлялись с одним или двумя "флоппиками". Они были медленными, малыми в размере и очень ненадежными устройствами хранения данных даже по сравнению с первыми жесткими дисками.

На раннем этапе развития жесткие диски были экспериментальными. Разработчики работали с рядом технологий и идей для их изобретения, пригодных для коммерческого использования. На самом деле, первые винчестеры были не совсем жесткими дисками, то есть они использовали вращающиеся барабаны (цилиндры), на которых хранились последовательности данных.

Самые настоящие жесткие диски имели головки, находящиеся в постоянном контакте с поверхностью диска. Это было сделано для улучшения по причине плохой чувствительности электроники тех дней. К несчастью, было не возможно создать идеально ровную скользящую поверхность, и в результате через некоторое время работы запиливалась и рабочая поверхность и сами магнитные головки.

Ключевой технологический прорыв, который позволил разработать современные винчестеры, произошел в 50-х годах 20-го века. Инженеры фирмы IBM поняли, что с соответственным дизайном головок, которые будут находиться на небольшом интервале от диска, будет возможно считывать биты информации, пролетающие под ними. Итак, основу современных жестких дисков составляет тот факт, что для считывания информации контакт головок с магнитной поверхностью не нужен. Первый произведенный жесткий диск был IBM 305 RAMAC, представленный 13 сентября 1956 года. Он был способен вмещать в себя 5 миллионов знаков (почти 5 мегабайт, но в то время за единицу информации было принято использование семи бит, а не восьми) и состоял из 50 дисков. Каждый из них имел диаметр 24”. Плотность записи на единицу поверхности составляла 2000 бит на квадратный дюйм, для сравнения, сегодняшние диски имеют плотности в миллиарды бит на квадратный дюйм. Скорость чтения данных с поверхности была впечатляющая для того времени (8800 байт в секунду).

В течение последующих лет, уровень технологий улучшался быстрыми темпами. В 1962 году IBM представила винчестер IBM model 1301 Advanced Disk File. Ключевым улучшением в этой модели было изобретение головок, которые летели над поверхностью диска на воздушном подшипнике. В 1973 году IBM представила IBM model 3340 disk drive, который считается “отцом” современных жестких дисков. Эта модель имела два разделенных шпинделя, каждый с емкостью в 30 мегабайт. По этой причине этот диск очень часто назывался как “30-30”. Данное наименование породило кличку “винчестер”, в силу похожего названия ружья “винчестер 30-30”. Впервые используя закрытый внутренний объем и технологию улучшенного воздушного подшипника, удалось добиться расстояния в 17 микродюймов между головкой и диском. Все современные диски до сих пор используют многие из примененных в этой модели приемов. Именно поэтому современные жесткие диски очень часто называются винчестерами. Первый жесткий диск, разработанный 5,25” форм-факторе, который использовался в первых персональных компьютерах был Seagate ST-506. Он имел 4 головки и емкость в 5 мегабайт. Компания IBM обошла ST-506 и выбрала ST-412 — 10-ти мегабайтный жесткий диск в том же форм-факторе – для использования в IBM PC/XT, делая его первым жестким диском, широко используемом в мире IBM-совместимых компьютеров.

Винчестеры - это одни из самых важных, а также самых интересных компонентов в компьютере. Они имеют долгую и интересную историю, берущую начало в начале 50-х годов прошлого столетия. Возможно, самое обворожительное, что можно увидеть в истории винчестеров, это то, как в последние два десятилетия инженеры их улучшали в сторону удобности использования, емкости, скорости, потребления энергии и т.д. Основываясь на предыдущей истории, есть неплохой шанс, что именно так и будет.

История прогресса накопителей

• 1956 — продажа первого коммерческого жёсткого диска, IBM 350 RAMAC, 5 Мб. Он весил около тонны, занимал два ящика - каждый размером с большой холодильник, а общий объем памяти 50 вращавшихся в нем покрытых чистым железом тонких дисков диаметром с большую пиццу составлял 5 мегабайтов
• 1980 — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб
• 1986 — Стандарт SCSI
• 1991 — Максимальная ёмкость 100 Мб
• 1995 — Максимальная ёмкость 2 Гб
• 1997 — Максимальная ёмкость 10 Гб
• 1998 — Стандарты UDMA/33 и ATAPI
• 1999 — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб
• 2002 — Взят барьер адресного пространства выше 137 Гб
• 2003 — Появление SATA
• 2005 — Максимальная ёмкость 500 Гб
• 2005 — Стандарт Serial ATA 3 Tb
• 2005 — Появление SAS (Serial Attached SCSI)
• 2006 — Применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях
• 2006 — Появление «гибридных» жёстких дисков, содержащих дополнительный блок флэш-памяти ёмкостью в единицы гигабайт
• 2007 — Hitachi представляет накопитель емкостью 1000 Гб
• 2008 —  Samsung представляет накопитель емкостью 160 Tb

2. Конструкция винчестера

На рис. 1 показан внешний вид двух моделей современных винчестеров. Внутри металлического корпуса на оси электродвигателя расположено несколько дисков (рис. 2), изготовленных из алюминия (или стекла), на поверхность которых напылен ферромагнитный слой. Корпус винчестера может быть либо герметичен, либо имеет защищенное фильтром отверстие для наружного воздуха.

Рис. 1. Внешний вид винчестера: а — Quantum; б— Samsung

Рис. 2. Внутреннее устройство винчестера

Рис. 3. Контроллер винчестера

Большинство электронных компонентов управления винчестером размещается на печатной плате (рис. 3), которая крепится под корпусом. Обычно блок электроники не закрыт защитной крышкой, т. к. считается, что винчестер будет располагаться в корпусе компьютера. У ряда моделей винчестеров блок электроники закрыт стальной крышкой, которая дополнительно играет роль радиатора.

Для классификации винчестеров в ряде случаев также применяют термин форм-фактор, имея в виду габаритные размеры. Правда, под этим термином разработчики могут подразумевать совершенно разные измерения, например, возможность установки в 3 1/2-дюймовый отсек компьютера, т. к. ранее был популярен 5 1/4-дюймовый форм-фактор; толщину винчестера, но чаще этот термин говорит о диаметре вращающихся пластин.

Объем данных

Если посчитать объем установленного в компьютере винчестера и сравнить его с паспортными данными на винчестер, то можно заметить, что куда-то пропадает довольно значительное дисковое пространство. Дело тут в том, что в паспортах на винчестер указываются два варианта объема винчестера: первый относится к неформатированному дисковому пространству (т. е. на диске не создана определенная структура для хранения данных), а второй —к форматированному. Например, на винчестер IBM объемом 80 Гбайт можно записать только 76,69 Гбайт пользовательских данных (файловая система FAT), а все остальное остается для служебных нужд. Кроме того, в рекламных целях для единиц измерения объема дискового пространства используется несколько иное соотношение величин. Производители и продавцы винчестеров указывают объем своих изделий в десятичной системе счисления, когда 1000 Мегабайт считается равной 1 Гигабайту, хотя корректной является двоичная система, в которой 1 килобайт — это 1024 байта, 1 Гигабайт — это соответственно 1024 Мегабайта и т. д.

3. Временные параметры

Быстродействие винчестера запись и чтение информации — зависит от множества факторов, определяемых как конструкцией винчестера и контроллера, так и работой интерфейса передачи данных. На пример, скорость доступа к информации зависит от геометрии дисковод пространства — распределения секторов по дорожкам и сторонам диска т. к. винчестер — это механическое устройство, у которого движущиеся части обладают значительной инерцией. А поскольку пользовательские данные обычно разбиты на множество небольших кластеров, которые могут размещаться на диске произвольно, то чтение файла, части которого расположены на разных дорожках, занимает больше времени, чем файла, все част которого находятся на одной дорожке или на одном и том же номере дорожки, но на разных сторонах диска. Это происходит потому, что для перемещения головки с одной дорожки на другую требуется значительное время, порядка единиц и десятков миллисекунд, а это весьма большое врем Для современного компьютера. Например, у средних винчестеров время перехода на соседнюю дорожку составляет около 1 мс, а в среднем (для ел) чайного перехода на другую дорожку) — 8,5 мс. При знакомстве с винчестерами полезно знать и понимать следующие термины:

• время доступа (access time) — время от начала операции чтения до момента, когда начинается чтение данных;
• время поиска (seek time) — время, которое необходимо для установки головок в нужную позицию (на дорожку, где будут производиться операции чтения/записи данных);
• среднее время поиска (average seek time) — усредненное время, требуемое для установки головок на случайно заданную дорожку;
• время поиска при переходе на соседнюю дорожку (track-to-track seek time) —время перехода головок с 1-й дорожки на 2-ю и т. д.

На быстродействие винчестера оказывает сильное влияние и то, как размешены секторы на дорожках и соседних сторонах дисков. Если все секторы будут идти друг за другом и параллельно на каждой стороне диска, то скорость доступа к информации будет не слишком велика, т. к. электроника, которая считывает данные с диска, имеет ограниченное быстродействие. При этом, в отличие от обычного магнитофона, данные на ферромагнитный диск записываются в закодированном виде, что позволяет повысить надежность хранения и уменьшить объем дискового пространства для хранения единиц информации. Соответственно, прочитав первый сектор, контроллер должен проверить достоверность считанной информации и лишь потом начать читать следующий сектор, но за это время под головкой будет не второй сектор, а какой-либо следующий. В этом случае приходится ждать, пока диск не сделает целый оборот, чтобы прочитать второй сектор. То же самое относится и к секторам на соседних плоскостях.

Для ускорения процесса чтения/записи используется буферизация данных, когда контроллер винчестера читает не один, нужный в данный момент сектор, а целую дорожку. Прочитанные данные сохраняются в буфере объемов в 2 Мбайт, а в некоторых типах винчестеров до 8 Мбайт. Таким образом, при новом запросе на чтение следующего сектора контроллер винчестера сначала проверит наличие нужных данных в буфере, не проводя реального чтения данных с поверхности магнитных дисков. Наиболее интеллектуальные контроллеры винчестера могут заранее загружать в буфер данные, используя механизм предсказания.

Принудительного охлаждения винчестер в большинстве случаев (для скоростей вращения дисков 5 и 7 тыс. об/мин) не требует, но для повышения надежности работы современных скоростных винчестеров желательно использовать дополнительный вентилятор, который должен обдувать плату контроллера и гермоблок. Для этого ряд фирм выпускает вентиляторы с экраном специальной формы (рис. 4), который может крепиться на корпусе винчестера, а также салазки с вентиляторами, предназначенные для установки в 5 1/2-дюймовый отсек.

Необходимость использования принудительного охлаждения диктуется тем, что нормальная работа винчестера гарантируется при температуре его корпуса не выше 50° (и не ниже 0°!). А в винчестере греются не только вращающиеся диски и двигатель, но и микросхемы управления, которые при непрерывном обращении к винчестеру нагреваются до температуры выше 80°. Кроме того, частая причина выхода из строя винчестера заключается в том, что силовая микросхема управления двигателем перегревается и выходит из строя (иногда в таких случаях лопается даже пластмассовый корпус микросхемы). Когда же перегреваются вращающиеся диски, с них слетают микроскопические кусочки магнитного слоя, что приводит к появлению большого количества "плохих"секторов.

Рис. 4. Устройство для охлаждения винчестера.

4. Интерфейс IDE

Для подключения винчестеров в компьютерах используются несколько типов интерфейсов, но в персональных компьютерах очень часто применяется 16-разрядный параллельный интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics), он же — AT-BUS, ATA и его модернизации Ultra ATA с различными тактовыми частотами. Последовательный интерфейс SCSI применяется, в основном, только в серверах, т. к. стоимость винчестеров с SCSI-интерфейсом почти в два раза выше, чем у винчестеров с IDE-интерфейсом. Наибольшего эффекта от применения интерфейса SCSI можно достигнуть только в многозадачных операционных системах, когда надо одновременно выполнять несколько "тяжелых" приложений или при массовых запросах к данным на устройствах хранения. Спецификация IDE определяет, что на системной плате устанавливается контроллер IDE-интерфейса с двумя одинаковыми каналами, к каждому из которых можно подключить до 2 равноправных устройств. То есть в персональном компьютере может одновременно работать до 4 винчестеров (или любых других устройств с IDE-интерфейсом, а также с интерфейсом ATAPI, являющимся еще одной модернизацией интерфейса IDE). Заметим, что для увеличения количества подключаемых IDE-устройств можно использовать дополнительные платы IDE-контроллеров, устанавливаемые в слот PCI.

До скорости передачи данных в 33 Мбайт/с включительно для IDE-интерфейса применяется 40-жильный плоский кабель. При желании использовать стандарты UltraATA/66, UltraATA/100 и UltraATA/133 надо заменить 40-жильный кабель на 80-жильный.

Для интерфейса IDE используется кабель с 40-контактными разъемами и длиной не более 46 см (18 дюймов). Практически всегда на нем установлено 3 разъема — один для подключения к системной плате и два для IDE-устройств.

Каких-либо перекруток проводов не используется!

Следует обратить внимание, что на 80-жильном кабеле также устанавливаются 40-контактные разъемы, а дополнительные 40 проводников заземляются внутри разъема.

5. Интерфейс Serial ATA

Интерфейс IDE за почти двадцатилетнюю историю практически не изменился, оставаясь укороченной версией системной шины IBM PC AT, и лишь периодически подвергался модернизации для увеличения скорости обмена между винчестером и системной платой. В настоящее время становится популярным новый тип интерфейса — последовательный Serial ATA (уровни логических сигналов всего 0,5 В). Переход на последовательный интерфейс вызван, в первую очередь, проблемами синхронизации параллельных сигналов интерфейса, т. к. простейший протокол обмена через интерфейс не обеспечивает надежную передачу данных на высоких тактовых частотах.

Последовательный интерфейс Serial ATA положил конец всем тем проблемам, которые свойственны интерфейсу IDE. В первую очередь — это согласование производительности и разрядности шины PCI и накопителей на жестких магнитных дисках. Кроме того, внутреннее пространство в корпусе персонального компьютера кардинально освобождается от двух IDE-шлейфов, которые создают массу хлопот — их сложно подключать, т. к. приходится работать наощупь, а большие их габариты мешают нормальному охлаждению процессора и микросхем, установленных на системной плате и т. п.

На рис. 5 показано, как подключаются устройства с последовательным интерфейсом Serial ATA. Вместо громоздкого плоского кабеля с 80-ю проводниками используется тонкий коаксиальный провод длиною до 1 м, по которому данные передаются в виде отдельных битов с разницей в уровнях напряжения всего 0,5 В. Интересно, что, наконец, подвергся модификации разъем питания, в котором предложено использовать 5 линий (дополнительное напряжение 3,3 В предназначено для будущих устройств, которые, возможно, скоро появятся).

Рис. 5. Устройство с интерфейсом Serial ATA

Рис. 6. Сравнение стандартов IDE и Serial ATA

Рис. 7. Винчестеры корпорации Hitachi интерфейс

а – IDE , б – Serial ATA

Рис. 8. Информационный разъем SATA на системной плате 

Немаловажным достоинством интерфейса Serial ATA является и то, что уменьшаются габариты разъемов. В совокупности со всем остальным это позволяет начать действительно реальный процесс сокращения габаритов системных блоков персональных компьютеров. Сравнение двух стандартов показано на рис. 6, а на рис. 7 приведены фотографии винчестеров со стороны интерфейсных разъемов.

Так как стандарт Serial ATA еще не слишком распространен, то выпускаются винчестеры, у которых на корпусе дополнительно установлен традиционный разъем питания. В остальных случаях используют переходники. Назначение контактов информационного разъема SATA показано на рис. 8.

6. Скорость винчестера и его энергопотребление

Первые жесткие диски, использовавшиеся в ПК, имели скорость вращения шпиндельного двигателя 3600 оборотов в минуту. И последующие десять лет она оставалась неизменной. Одной из причин выбора именно этой скорости была то, что при разработке накопителей для ПК производители пытались использовать старые наработки, и одной из них было использование двигателя переменного тока с частотой 60 Гц (США в качестве стандартной частоты переменного тока в розетке использует 60 Гц). Если мы умножим 60 Гц на 60 секунд, мы получим искомое число 3600. В начале девяностых годов прошлого столетия производители жестких дисков начали экспериментировать с увеличением скорости вращения шпиндельного двигателя, доведя ее до 4500 оборотов в минуту. Затем был преодолен порог 5400 оборотов, и надолго именно эта цифра стала стандартом де-факто для скорости вращения шпиндельного двигателя. Первыми порог 7200 оборотов в минуту взяли жесткие диски с интерфейсом SCSI. Это позволило отточить технологию, и несколькими годами позже появились накопители с 7200 оборотов в минуту с стандартным интерфейсом IDE/ATA. В настоящее время некоторые производители выпускают жесткие диски с скоростью вращения шпиндельного двигателя 10000 оборотов в минуту и интерфейсом IDE/ATA. Кроме того, жесткие диски с интерфейсом SCSI уже несколько лет, как преодолели рубеж в 15000 оборотов в минуту.

Увеличение скорости шпинделя жесткого диска подразумевает собой много изменений, касающихся, в основном, вопросов корректного чтения и записи, уровня вибрации и тепла. Высокоуровневые SCSI винчестеры, имеющие скорость вращения порядка 15000 оборотов в минуту, имеют большие проблемы с нагревом и звуком при своей работе. Они требуют специального крепления и охлаждения для корректной работы.

Потребление электроэнергии

Большая часть потребляемой электрической энергии расходуется на вращение пластин. Современные модели, как правило, расходуют меньше энергии, чем жесткие диски предыдущих поколений. Если даже сравнить современный высокоуровневый SCSI-винчестер со скоростью вращения 15000 оборотов в минуту и винчестер Seagate начала эпохи накопителей для ПК, имеющий скорость вращения шпинделя 3600 оборотов в минуту, то меньше энергии расходует именно современный жесткий диск. В течение своей раскрутки, в момент появления питания шпиндельный двигатель расходует примерно в два раза больше тока, чем при стабильной работе. Питание шпиндельного двигателя, как правило, образуется из +12 вольт. Таким образом, если у вас стоит более трех жестких дисков, то надо учитывать большую нагрузку на +12 вольт при включении компьютера, — далеко не каждый современный дешевый блок питания способен справится с такими нагрузками. В случае винчестеров с интерфейсом SCSI производители нашли выход: с помощью соответственных настроек можно выставить задержку раскрутки двигателя, стартующего по команде от хост-SCSI контроллера. Таким образом, жесткие диски SCSI способны раскручиваться последовательно: сначала раскручивается винчестер с ID=0, затем с ID=1 и т.д. Механизм работает следующим образом. При появлении питания происходит самодиагностика управляющей платы жесткого диска. Затем управляющий контроллер жесткого диска анализирует состояние переключателей, задающих конфигурацию SCSI - винчестера, и, в случае, если установлен переключатель, отвечающий за задержку старта шпинделя жесткого диска, старта шпиндельного двигателя не происходит, а плата находится в режиме ожидания команды со стороны интерфейса SCSI. В свою очередь, если рассмотреть это со стороны компьютера, то при начале работы сначала происходит механизм POST-тестирования, затем инициализация всех периферийных устройств. Одним из них, как раз и является SCSI-хост контроллер. При своей инициализации он производит сначала опрос SCSI-шины на предмет выяснения сколько и какой тип устройств подключены, а также их тип. При этом, в случае, если на винчестере установлен переключатель, отвечающий за задержку раскрутки, то выдается команда на раскрутку шпиндельного двигателя и контроллер ожидает, пока эта она не произойдет, потом он опрашивает винчестер на предмет успешной инициализации, и в случае успеха, хост-контроллер переходит к следующему устройству с большим значением ID. Таким образом, происходит последовательная раскрутка жестких дисков от винчестера с меньшим ID к винчестеру с большим ID.  
На рисунке показана зависимость потребляемого тока от времени для типичного IDE/ATA жесткого диска при появлении питания. Как можно увидеть, пиковый уровень потребляемого тока при раскрутке пакета с магнитными пластинами примерно в четыре раза больше, чем устоявшийся уровень тока при кручении пакета с одинаковой скоростью.

7. Электроника жесткого диска

Светодиод

Жесткие диски используют светодиод, чтобы показывать свою активность. Этот очень полезный индикатор показывает пользователю персонального компьютера, есть ли обращение к винчестеру или, говоря по-другому, происходит ли в данный момент активная работа накопителя. Первые жесткие диски для ПК производились с лицевой панелью и встраивались на специальные места, предназначенные в настоящее время для дисководов и CD-приводов. На этой лицевой панели был вынесен светодиод и пользователь без труда, только взглянув на лицевую панель, мог узнать, есть ли обращение к жесткому диску или нет.  
Производители жестких дисков со временем пришли к выводу, что иметь жесткие диски, встраиваемые внутри системного блока более разумно, чем винчестеры у которых лицевая панель торчит наружу ПК. Для того чтобы пользователь и в этом случае мог увидеть работу накопителя, на управляющей плате винчестера был сделан разъем для подключения светодиода, который уже монтировался на лицевой панели компьютера и соединялся с жестким диском с помощью двух проводов. Такая система работала хорошо до тех моментов, когда пользователю вставала необходимость использования более, чем одного накопителя. Нашелся выход и в этой ситуации: светодиода подключили к контроллеру жестких дисков, таким образом можно было увидеть работу всех винчестеров. Современные ПК имеют интегрированные на материнскую плату PATA или SATA контроллеры. Светодиод теперь подключается к специальному разъему на материнской плате. В системах, которые используют вставляемые контроллеры, светодиод подключается к разъему на контроллере. С течением времени, производители IDE/ATA винчестеров перестали делать разъем для светодиода на управляющей плате, так как интегрированные в материнскую плату контроллеры стали стандартом де-факто. Тем не менее, многие самые современные SCSI-винчестеры до сих пор имеют выход на светодиод. Это сделано в силу того, что существует очень малое количество материнских плат, в которых интегрированы SCSI-контроллеры.

Управляющая плата жесткого диска

Все современные жесткие диски изготавливаются с достаточно сложной платой управления, прикрученной к гермоблоку. Первые жесткие диски для ПК были достаточно неинтеллектуальны. Все управляющая логика была размещена на контроллере, вставляемом в компьютер, и контроллер выдавал точные и простые команды жесткому диску, описывающие как произвести то или иное действие. Данный вариант стыковки винчестера с ПК имел один очень жирный минус: такой контроллер должен был выдавать команды, общие для разных накопителей разных производителей. То есть не было никакой привязки контроллера к данному накопителю. Таким образом, не было «точной» настройки контроллера под жесткий диск. С течением времени, электронные микросхемы стали уменьшаться в размерах, что дало возможность переноса большей части управляющей электроники на накопитель. Наиболее часто встречаемый тип интерфейса жестких дисков для ПК это IDE – Integrated Drive Electronics, что означает накопитель с интегрированной электроникой. В настоящие дни такое название выглядит смешным, но в свое время это был большой шаг вперед. Более правильное имя для этого интерфейса IDE это ATA – AT attachment или подключение к АТ. Термином IBM АТ назывались компьютеры конца 80-х годов, отсюда пошло и название. Современные накопители имеют платы управления даже более сложные, чем сами первые ПК! Даже более того, большинство из них имеют более большое количество памяти и более быстрые управляющие микропроцессоры, чем персональные компьютеры начала девяностых! Современные управляющие платы выполняют множество прямых и вспомогательных функций, включающих в себя мониторинг состояния накопителя, буферизацию процессов чтения-записи, управление шпиндельным двигателем, управление головками, контроль правильности считываемой информации, поддержка современных высокоскоростных интерфейсов и многое, многое другое.