Page 1

Autorzy: Mikołaj Bojdoł , Michał Kopiec


Co to jest dysk twardy? Dysk twardy-rodzaj pamięci masowej, wykorzystujący nośnik magnetyczny do przechowywania danych. "Dysk twardy" wynika z zastosowania twardego materiału jako podłoża dla właściwego nośnika, w odróżnieniu od dyskietek, w których nośnik magnetyczny naniesiono na podłoże elastyczne. Pierwowzorem twardego dysku jest pamięć bębnowa. Pierwsze dyski twarde takie, jak dzisiaj znamy, wyprodukowała w 1980 roku firma Seagate – był przeznaczony do mikrokomputerów, miał pojemność 5 MB, czyli 5 razy więcej niż ówczesna, dwustronna dyskietka 8-calowa.

Obecnie stosowany dysk twardy


Trochę historii. 4 września 1956 skonstruowano pierwszy 24-calowy dysk twardy o nazwie RAMAC 350. Miał on pojemność 5 MB. •

W 1983 pojawiły się komputery IBM PC/XT z dyskami 5 i 10 MB W 1987 rozpoczęła się era dysków 3.5 cala • W 2003 dysk twardy w typowym stanowisku pracy mógł zgromadzić od 60 do 500 GB danych. • W 2006 dzięki technologii zapisu prostopadłego możliwe jest przetrzymywanie na dysku ponad 1 TB danych. • Na początku 2009 wyprodukowane zostały dyski o pojemność 2 TB. Pojawiły się wersje dysków Green, czyli ekologicznych o dynamicznej zmianie prędkości obrotowych. • W październiku 2010 Western Digital wyprodukowała dysk twardy Caviar Green o pojemności 3 TB • Pod koniec 2011 Hitachi wyprodukowała dysk twardy o pojemności 4 TB • •

Jeden z pierwszych modeli dysku twardego


Sposoby zapisu na dysku twardym: •

CHS (cylinder, head, sector)

ECHS (Extended cylinder, head, sector)

LBA (Logical Block Adressing)

MZR (Multiple Zone Recording)

CKD Count Key Data (w komputerach mainframe)

ECKD Enhanced CKD

Budowa dysku twardego Stacje dysków twardych (HDD – ang. Hard Disk Drive) zbudowane zostały na podobieństwo stacji dyskietek z tą różnicą, że w stacjach FDD głowica odczytu-zapisu jest przykładana bezpośrednio do wirującego dysku. Z tego powodu, stosowane prędkości obrotowe są niewielkie, a więc i szybkości zapisu/odczytu są ograniczone. Dyski twarde zostały tak nazwane z powodu swej sztywnej konstrukcji. Są one umieszczone w odpowiednio skonstruowanym pyłoszczelnym zespole napędowym, zawierającym ponadto układy sterowania silnikiem napędu dysków, silnikiem przesuwu głowic (pozycjonerem), układy sterowania głowicami zapisu, układy odczytu oraz inne układy sterujące i kontrolne zespołu napędowego. Na ogół nie ma tu możliwości wymiany dysków.


1. Obudowa dysku Ma ona różny kształ w zależności od firmy produkującej dysk oraz modelu. Grubość zależy od ilości talerzy które się w dysku znajdują. Materiał używany do wytworzenia obudowy to aluminium które może wytrzymać wysokie temperatury pracy dysku twardego.Obudowa ma też za zadanie chronić dysk przed czynnikami zewnętrznymi typu kurz.

2.Kontroler / elektronika dysku Jest to część sterująca dyskiem. To tam znajduje się bios/firmware który umożliwia współpracę dysku twardego z płytą główną. Każdy parametr dysku (np. prędkość obrotów talerzy , pojemność itp.) jest tam zapisany. Gdy z jakiegoś powodu część ta zostanie uszkodzona , dysk staje się całkowicie bezużyteczny.

3. Głowica Jeden z najmniejszych i najdroższych podzespołów dysku. Zwykle są dwie głowice zapisującoodczytujące : jedna ,znajdująca się nad talerzem i druga znajdująca się pod nim. Nad ruchami głowicy czuwa pozycjoner którego zadaniem jest przesuwanie głowicy nad cylinder i cofanie jej gdy dysk zostanie wyłączony

4.Talerze dysku twardego. To na nich zapisywane są nasze dane. Zbudowane są one najczęściej ze szkła ponieważ wytrzymuje wysokie temperatury , jest wytrzymałe samo w sobie oraz daje wysoką gęstość zapisu. Innym materiałem używanym już rzadziej jest aluminium. Talerzy w zależności od technologii może być 2 i więcej.


5.Silnik W dzisiejszych czasach są najczęściej oparte o układ magnetodynamiczny. Szybkość obrotowa w

zależności o modelu dysku może osiągać nawet 15000 obrotów na minutę. Typowy dysk typu SATA, ATA osiąga prędkość rzędu 7200 obr/min.

Działanie dysku twardego. Znając podstawowe elementy dysku twardego możemy przystąpić do opisu zdarzeń, które następują po włączeniu komputera. Elektronika dysku, po kontakcie z płytą główną dokonuje rozruchu silnika, szybkość obrotowa talerzy zostaje ustabilizowana na nominalnym poziomie (5400obr., 7200obr, itp).Powstała przez wirujące talerze poduszka powietrzna pozwala utrzymać głowice nad powierzchnią talerzy. Odległości pomiędzy talerzami a głowica są mierzone w mikrometrach (ok. 1 mikrometr) w zależności od modelu dysku. W tym samym czasie mamy test komunikacji pomiędzy płyta główną, a dyskiem co objawia się wykryciem dysku przez bios płyty. Głowice zostają uwolnione ze strefy parkowania (Landing Zone), pozycjoner wraz z głowicą wędruje w obszar zwany Master Boot Block (blok startowy dysku) zwany także Master Boot Record.

Master Boot Record (w skrócie MBR) - posiada ukryty obszar partycji zawierający informacje dotyczące rozmiaru klastrów, wielkości sektorów, wielkości danej partycji, sektorów ukrytych, rozmieszczenia sektorów systemowych (FAT, NTFS, MFT, etc.) w obszarze fizycznych danych. Tutaj rozpoczyna poszukiwania programu rozruchowego oraz głównej tablicy partycji dysku. Jeśli na dysku znajduje się system operacyjny w tym miejscu głowica natknie się na program rozruchowo- ładujący (boot loader). Nagłówek (segment startowy) programu rozruchowego w komputerach PC może być umieszczony w pierwszym, 446-bajtowym fragmencie sektora MBR dysku twardego. Następstwem tego będzie później rozpoczęcie ładowania systemu do pamięci operacyjnej komputera. Bios płyty głównej pozwala na modyfikację, związaną z kwestią poszukiwań bootloadera. Ustawienie priorytetu botowania na konkretny dysk znajdujący się komputerze, stację dyskietek, czy napędu CD/DVD czy nawet USB czy sieci właśnie tam jest dokonywany. W tym miejscu system, sterowniki kontrolera dysku rozpoczną kontrolę nad dyskiem.To właśnie w dużej mierze od nich będzie później zależało wykorzystanie dysku w sferze wydajności oraz stabilnej pracy.Brak systemu spowoduje zawieszenie powyższych operacji, przy czym dysk cały czas pozostaje w fazie gotowości, a na ekranie monitora pojawi się komunikat stwierdzający brak systemu operacyjnego. Zapis na talerzach dokonywany jest w postaci koncentrycznych okręgów – ścieżek. Wpływ na to ma oczywiście ruch głowic, który jest tutaj ograniczony. Efekt magnetorezystancyjny poparty zmianą oporu elektrycznego substancji umieszczonej w zewnętrznym polu magnetycznym daje w efekcie odczyt-zapis. Zmiany pola magnetycznego będą modulowały natężenie przepływającego przez głowicę prądu elektrycznego, co elektronika umieszczona na dysku następnie zamieni na postać cyfrową. Cała droga komunikacji pomiędzy dyskiem a płyta główną być może jest szybka, jednak skala transmisji danych trudna do zobrazowania. Ilość komunikatów, testów, weryfikacji, potwierdzeń płynących z i do dysku twardego w przeciągu tych paru sekund może być liczona w setkach.


Dysk Twardy- prezentacja  

Prezentacja Mikołaja Bojdoła i Michała Kopca z 1B na lekcje informatyki.