 |
|
 |  |
|
|
| |
 | Biologie | Chimie | Didactica | Fizica | Geografie | Informatica |
| Istorie | Literatura | Matematica | Psihologie |
MINISTERUL EDUCATIEI CERCETARII SI TINERETULUI
GRUPUL SCOLAR INDUSTRIAL DE MARINA GALATI
PROIECT
PENTRU OBTINEREA CERTIFICATULUI DE
CALIFICARE PROFESIONALA NIVEL 3
FILIERA: Tehnologica
SPECIALIZAREA: Tehnician operator tehnica de calcul
TEMA: FUNCTIONAREA SI CONFIGURAREA HARD-DISCULUI
AN DE ABSOLVIRE :
Un PC fara hard-disc este un non-sens - tot ceea ce ramane din memoria pe termen lung sunt scurte amintiri ce pot fi incarcate (cu mari eforturi si la viteze mici de pe dischete, benzi sau prin introducerea de la tastatura. Ceea ce ramane este o curiozitate care trebuie ingrijita pana la disparitie.
Hard-discul este principalul dispozitiv de stocare masiva pentru PC-urile actuale. Nici un alt echipament periferic nu poate ajunge la combinatia utila de viteza, capacitate, comoditate de instalare oferite de hard-discuri. Hard-discul PC-ului stocheaza fisiere si extinde capacitatea memoriei RAM prin memoria virtuala. Hard-discurile ofera sute chiar mii de megaocteti. Intr-o secunda, hard-discul poate sa-si aminteasca si sa furnizeze sistemului informatii echivalente cu intregul continut al unui manual de fizica, sau al unui roman. De asemenea, hard-discul are posibilitatea sa renunte la informatii mai vechi si sa le inlocuiasca cu versiuni mai noi, mentinand actualitatea sistemului.
Probabil cea mai uimitoare proprietate a hard-discurilor este capacitatea acestora de a tine pasul cu programele contemporane. Primele PC-uri nici nu aveau hard-discuri. Primele hard-discuri erau cat jumatate de cutie de pantofi si puteau stoca 10 megaocteti adica mai putin decat aveti nevoie pentru un singur program Windows. Hard-discurile actuale ocupa un spatiu de 10 ori mai mic si pastreaza de 1000 de ori mai multe date, unitatea de masura standard pentru capacitatea hard-discurilor a crescut de 1000 de ori, de la MO la GO. In acelasi timp, costul hard-discurilor a scazut - nu numai costul/MO ci si pretul de baza al unei unitati standard.
In timp ce standardele de viteza si de calitate pentru hard-discuri nu au fost niciodata mai ridicate, alegerea unui anumit model este din ce in ce mai grea. Pe masura ce numarul produselor disponibile creste, diferentele dintre modele de pe acelasi nivel se micsoreaza. Alegerea unui hard-disc corespunzator cere mai mult ca niciodata intelegerea functionarii interne, a mecanismelor si tehnologiei si a optiunilor care se potrivesc cel mai bine cu calculatoarele moderne.
Hard-discul este un dispozitiv combinat , avand o parte electronica si o parte mecanica. Din punct de vedere electric , hard-discul indeplineste nobila misiune de a transforma impulsurile evanescente ale datelor numerice electronice in campuri magnetice permanente .Ca si alte dispozitive magnetice de inregistrare -indiferent daca folosesc casete sau dischete - hard-discul foloseste un electromagnet, numit cap de citire/scriere , ca sa alinieze polaritatile particulelor magnetice de pe discuri .Alte circuite electronice ale sistemului de hard-discuri controleaza partea mecanica a unitatii si contribuie la organizarea corespunzatoarea a informatiilor stocate si la localizarea datelor stocate pe disc.
In ciuda vitezei mari si constante de rotatie , hard-discurile nu pot furniza instantaneu informatiile cerute . Intotdeauna apare o intarziere numita timp de asteptare (latency).
Acest termen descrie timpul trecut intre lansarea unei comenzi de citire sau scriere pe hard-disc si momentul in care discul se roteste in pozitia unghiulara corecta pentru localizarea informatiilor cerute. De exemplu , daca un program cere un octet de pe disc si octetul respectiv tocmai a trecut pe sub capul de citire scriere , discul trebuie sa execute o rotatie completa inainte ca octetul respectiv sa poata fi citit si transmis programului.
In timpul functionarii unitatii, discurile se rotesc cu viteza constanta,deoarece chiar si masa redusa a unui disc de 2 inci ar cauza intarzieri inacceptabile la obtinerea sau stocarea datelor. Viteza constanta de rotatie asigura accesibilitatea datelor in limitele de cateva milisecunde impuse de timpul de asteptare.
In unele aplicatii , si in special in cazul PC-urilor notebook , rotirea constanta a discurilor are un pret. Mentinerea rotatiei discurilor inseamna un consum continuu de energie, ceea ce se traduce printr-o durata de viata mai scurta pentru baterie. Ca urmare, unele hard-discuri destinate calculatoarelor portabile sunt proiectate astfel incat sa se opreasca atunci cand nu sunt folosite. De obicei, circuitele de suport din calculatorul gazda stabilesc cand discul ar trebui sa se opreasca. Pentru cele mai multe calculatoare, aceasta inseamna ca daca nu ati executat nici o operatie de acces la hard-disc pentru o anumita perioada acesta intra in starea "standby" . In momentul in care trimiteti o comanda de scriere/citire catre hard-disc va trebui sa asteptati cateva secunde pana ajunge la viteza de rotatie corespunzatoare. Operatiile ulterioare de acces la hard-disc se fac la viteza normala a discului, pana cand unitatea se opreste.
Viteza de rotatie a discului influenteaza si viteza cu care pot fi citite continuu datele de pe un hard-disc. La o densitate de stocare data ( pe care proiectantii discului incearca sa o creasca la maximum pentru a pastra cat mai multe informatii pe un spatiu cat mai mic ), cu cat discul se roteste mai repede, cu atat mai repede pot fi citite informatiile de pe acesta. Pe masura ce viteza de rotatie creste, mai multi biti de pe suprafata discului trec pe sub capul de citire/scriere intr-un timp dat. Aceasta crestere inseamna un flux mai rapid de date mai multi biti pe secunda.
Hard-discurile se pot clasifica dupa mai multe criterii incluzand interfata (IDE; SCSI; SATA1; SATA2 ), destinatie (Laptop; PC; Servere), viteza de rotatie (7400 rpm; 10000 rpm; 15000rpm).
Mecanismul unui hard-disc este simplu. Acesta continand putine parti in miscare. Este format din unu sau mai multe discuri . Fiecare dintre aceste discuri reprezinta un substrat pe care este depus un mediu magnetic care permite inregistrarea datelor . Toate discurile se rotesc unitar pe un singur ax , numit dispozitiv de antrenare . De obicei axul este conectat direct la motorul care roteste intregul ansamblu.
Aproape invariabil , hard-discurile se rotesc cu o singura viteza , masurata in rotatii pe minut sau RPM. Aceasta viteza nu se modifica in timpul functionarii discului , desi unele hard-discuri se pot opri pentru economisirea energiei. Rotatia constanta este numita tehnic inregistrare la viteza unghiulara constanta. Aceasta tehnologie stabileste viteza de rotatie a discului la o valoare constanta, astfel incat intr-o perioada data de timp , capul de citire/scriere parcurge un arc de aceeasi marime (masurata in grade). Desi arcul de cerc folosit pentru inregistrarea unui bit are aceeasi marime unghiulara (in grade), atunci cand capul de scriere/citire se afla mai departe de centrul discului, lungimea liniara a arcului este mai mare . Un cerc complet la marginea exterioara a discului contine acelasi numar de biti ca si un cerc complet de la marginea interioara a hard-discului.
Aproape toate hard-discurile si toate discurile magneto-optice ISA standard folosesc inregistrarea cu viteza unghiulara constanta.
O tehnologie mai eficienta numita inregistrare cu viteza liniara constanta, modifica viteza de rotatie a discului , astfel incat intr-o perioada de timp pe sub cap trece un arc de aceeasi lungime . Atunci cand capul de citire/scriere se afla mai aproape de marginea exterioara a discului,unde circumferinta este mai mare , viteza de rotatie mai mica permite inregistrarea unui numar mai mare de biti la fiecare rotatie .
Hard-discurile moderne folosesc un compromis intre inregistrarea cu viteza unghiulara constanta si inregistrarea cu viteza liniara constanta . a pastreaza o viteza de rotatie constanta , aceste discuri modifica temporizarea bitilor individuali in functie de distanta fata de centrul discului , se poate obtine o marimea liniara constanta pentru fiecare bit.
Pentru cresterea capacitatii de stocare in sistemele conventionale de stocare pe hard-discuri magnetice , ambele parti ale unui disc sunt folosite pentru stocarea informatiilor, fiecare suprafata avand un cap propriu de citire/scriere. Numarul de discuri din interiorul unui hard-disc influenteaza si viteza cu care sunt obtinute datele stocate pe hard-disc.
Cu cat o unitate de hard-disc foloseste mai multe discuri cu atat mai mare este probabilitatea ca unu dintre capete sa fie deasupra octetului cautat. Ca urmare, timpul necesar pentru cautarea informatiilor este mai scurt.
Discurile unui hard-disc magnetic conventional sunt fabricate cu o precizie care reduce toleranta pana la nivelul micronilor este foarte important ca tolerantele sa fie foarte mici, deoarece, asa cum va amintiti, capetele de citire/scriere se deplaseaza la numai cativa microni de suprafata discurilor. Materialul cel mai des folosit ca substrat este aluminiul, care are mai multe calitati: este usor de prelucrat pentru obtinerea unei suprafete relativ netede. In general este inert, asa ca nu reactioneaza cu materialul cu care este acoperit. Nu este magnetic, asa ca nu afecteaza procesul de inregistrare.
O varianta mai noua este numita de obicei disc de sticla, desi materialul folosit variaza de la sticla obisnuita la compusi ceramici avansati, asemanatori cu materialele folosite pentru navetele spatiale. Discurile de sticla exceleaza in aceleasi calitati ca si discurile de aluminiu. Avantajul este ca pot fi produse suprafete mai netede, care permit capetelor de citire/scriere sa se deplaseze la o distanta mai mica de discuri. Totusi sticla este un material mai nou si procesul de fabricare este mai putin familiar.
Gradul de netezime a substratului afecteaza cantitatea de informatie ce poate fi stocata pe suprafata unui disc. Termenul folosit pentru aceasta caracteristica este densitatea de suprafata, respectiv cantitatea de date care paote fi stocata pe o suprafata se masoara in megabiti pe inci patrat. Cu cat densitatea de suprafata este mai mare, cu cat pot fi stocate mai multe informatii pe un singur disc. Hard-discurile mai mici au nevoie de densitati mai mari pentru obtinerea acelorasi capacitati ca si cele mai mari.
Densitatea de suprafata a unei unitati de hard-disc este influentata de mai multi factori. Principalul factor este dimensiunea domeniului magnetic folosit pentru codarea fiecarui bit de date, care este controlat de alti factori. Printre acestia se numara inaltimea la care se deplaseaza capetele de citire/scriere si dimensiunea particulelor magnetice ale mediului.
Producatorii fac capetele de citire/scriere mai mici, astfel incat sa genereze campuri magnetice mai mici, si le deplaseaza fata de suprafata discului la distanta minima necesara pentru evitarea protuberantelor suprafetei. Gradul de netezime a mediului limiteaza inaltime minima la care se deplaseaza capetele- acesta se pot deplasa mai aproape daca suprafata este mai neteda.
Dimensiunea domeniilor magnetice de pe un disc este limitata de dimensiunea particulelor magnetice ale mediului. Un domeniu magnetic nu poate fi mai mic deact particulele care il stocheaza. La inceput, particulele magnetice erau obtinute prin macinarea unui oxid magnetic pana la dimensiunile potrivite pentru o anumita aplicatie. Discurile erau apoi acoperite cu o pasta formata din materialul magnetic rezultat. Materialele magnetice moderne reduc dimensiunea particulelor din placarea electrica a discurilor.
In afara discurilor, singura componenta aflata in miscare in interiorul celor mai multe unitati de hard-disc este sistemul de capete. In aproape toate unitatile, pentru fiecare fata a discului este folosit un cap de citire/scriere, care se deplaseaza foarte aproape de suprafata. Fiecare dintre aceste capete de citire/scriere este flexibil conectat la un brat mai rigid, care sustine intreg ansamblul. De obicei, mai multe brate sunt legate laolalta pentru a forma o singura unitate mobila (de obicei pivotanta).
Capul de citire/scriere este conectat la mecanismul de actionare printr-o articulatie flexibila care permite coborarea sau ridicarea instantanee a capului. Atunci cand unitatea de hard-disc este oprita sau trece in modul de asteptare si discurile nu se mai rotesc, capul se aseaza usor pe disc, fiind impins de un resort foarte slab. Modelul fizic al capului de citire/scriere il face sa semene cu o aripa de avion. Atunci cand se rotesc, discurile antreneaza si aerul din jur. Deplasarea aerului creeaza un curent care la fel ca aerul care trece pe langa aripile unui avion, provoaca ridicarea capului de citire/scriere de pe disc. Dupa ce se ridica de pe disc, capetele de citire/scriere zboara la o distanta de cateva milionimi de inci de suprafata discului care se roteste.
Inaltimea la care se deplaseaza capetele de citire/scriere ale discurilor este unul dintre factorii care determina capacitatea finala de stocare a unui disc. Campurile magnetice sunt divergente, asa ca o data cu distanta dintre cap si disc creste si dimensiunea aparenta a campului generat de o tranzitie de flux de pe disc. Micsorarea distantei dintre cap si disc reduce dimensiunea aparenta a tranzitiilor de flux, permitand stocarea mai stransa a acestora pe suprafata discului. In cazul hard-discurilor tipice de prima generatie, capetele se deplasau la o distanta de 10-12 microinci de suprafata discului. Capetele de citire/scriere ale unitarilor de hard-disc moderne zboara la o altitudine mai mica, de aproximativ 5 microinci. Reducerea altitudinii a fost posibila datorita folosirii unor discuri cu rugozitate mai mica si a mediilor magnetice bazate pe pelicula.
Dimensiunea campurilor magnetice creste o data cu distanta, deci cu cat capetele de citire/scriere sunt mai apropiate de suprafata discului, cu atat mai concentrate sunt campurile magnetice si cu atat mai mica este suprafata care poate fi citita si scrisa.
Deplasarea capetelor de citire/scriere nu este un scop in sine, ci o modalitate de atingere a unui obiectiv. Adevarata functie a acestor capete este crearea si detectarea pe disc a impulsurilor magnetice corespunzatoare datelor stocate. Hard-discurile moderne folosesc doua variante de baza pentru atingerea acestui scop: capete inductive si capete magneto-rezistive.
Un cap de citire/scriere inductiv nu este altceva decat un electromagnet miniatural, asemanator cu cele folosite pentru experimente in scoala. Circuitele electronice ale unitatii de disc trimit un curent prin bobina capului de citire/scriere, care induce un curent magnetic in miez. Campul magnetic indus modifica orientarea particulelor magnetice aflate pe discul din apropiere. Operatia de citire inverseaza aceasta relatie. Campurile magnetice ale particulelor de pe disc magnetizeaza miezul, care induce o mica tensiune in bobina. Circuitele electronice ale unitatii de disc detecteaza variatiile de tensiune din bobina si le interpreteaza ca date.
Proiectarea fizica a miezului permite concentrarea posibilitatilor de citire si de scriere ale capului asupra unei suprafete mici. In loc sa arate ca un cui subtire, subtire si alungit, miezul este astfel plat incat cei 2 poli sunt foarte apropiati, fiind separati doar de un mic spatiu. In acest fel, campul magnetic este concentrat in spatiul dintre cei doi poli. Primele capete de citire/scriere, folosite in sistemele invechite de inregistrare pe banda, nu umpleau cu nimic spatiul dintre poli. In cazul capetelor de citire/scriere pentru hard-discuri, acest spatiu este umplut cu un metal nemagnetic. Aceste modele sunt numite capete de citire/scriere metal-in-gap. Capetele de citire/scriere moderne inlocuiesc bobina din sarma cu un strat subtire de cupru depus ca o pelicula sub forma de bobina. Numite capete cu pelicula, aceste capete de citire/scriere permit folosirea unor bobine de greutate mai mica, mai usor de fabricat si mai ieftine.
Ultima tendinta in proiectarea capetelor pentru hard-discuri este folosirea capetelor de citire magneto-magnetice. Circuitele electronice ale unitatii de disc trimit un curent constant de intensitate mica printr-un material magneto-rezistiv si masoara schimbarile de tensiune din capul de citire/scriere - daca rezistenta creste, tensiunea scade. Modificarea este foarte mica, dar poate fi usor detectata de circuite electronice de precizie moderne.
Principiul magneto-rezistiv functioneaza intr-o singura directie.Acesta poate fi folosit numai pentru detectarea modificarilor in campul magnetic, nu si pentru crearea campurilor magnetice. Cu alte cuvinte, principiul magneto-rezistiv functioneaza numai in cazul operatiilor de citire. Ca urmare, unitatile de disc cu capete de citire/scriere magneto-rezistive folosesc de fapt o combinatie de capete - un cap de citire magneto-rezistiv pentru citire si un cap inductiv pentru scriere. Impartirea functiilor de citire scriere ale capetelor in elemente separate permite proiectarea acestora pentru operarea optima. Modelul magneto-rezistiv permite operarea la frecvente mai mari, ceea ce inseamna densitatea de stocare si viteze de operare mai mari.
Inregistrarea cu viteza unghiulara constanta are si un alt dezavantaj. Sectoarele mai apropiate de axul discului sunt mai scurte si impun stocarea datelor pe spatii mai mici, ceea ce inseamna ca fluxurile magnetice generate de campurile stocate sunt mai apropiate. Posibilitatea multor medii magnetice de stocare a tranzitiilor de flux scade pe masura ce tranzitiile sunt mai apropiate - acestea produc hapuri magnetice mai mici si induc un curent mai mic in capul de citire.
O modalitate de rezolvare a acestei probleme este folosirea unui camp magnetic din ce in ce mai puternic pe masura ce sectoarele se apropie de ax. Prin cresterea curentului care trece prin capul de citire/scriere atunci cand acesta scrie mai aproape de centrul discului, tranzitiile de flux de pe disc pot fi facute mai puternice. Ca urmare, acestea induc curenti mai mari in capul de citire/scriere la citirea informatiilor de pe disc.
Acest proces este numit precompensare la scriere, deoarece cresterea curentului de scriere compenseaza reducerea raspunsurilor mai aproape de centru discului inainte ca informatiile sa fie stocate pe disc. Unitatile de disc cu interfete la nivel de sistem fac automat compensarile necesare. PC-ul trebuie sa instruiasca unitatile mai vechi, cu interfete de dispozitiv, cand sa adauge precompensarile la scriere necesare. Unele unitati, in special modelele mai vechi, va cer sa indicati in timpul configurarii sistemului cilindrii pentru care se face precompensarea la scriere. Acest lucru nu mai este necesar pentru unitatile moderne. Atunci cand nu aveti nevoie de precompensare la scriere, puteti sa specificati cilindrul 0 sau 65.535, in functie de codul BIOS al PC-ului, pentru a indica faptul ca nu vreti sa fie folosita aceasta tehnica.
Fiecare cap de citire/scriere scaneaza hard-discul pentru citirea informatiilor. Daca nu ar face acest lucru, fiind fixate intr-o anumita pozitie, asa cum sunt capetele unui magnetofon, capetele de citire/scriere nu ar putea citi decat o portiune ingusta a discului. Capul si intreg ansamblul la care este atasat trebuie sa aiba posibilitatea sa se miste pentru a folosi de pe hard-disc toata suprafata pe care pot fi inregistrate informatiile. Mecanismul care deplaseaza capul se numeste mecanism de actionare a capului. De obicei, ansamblul care contine capul de citire/scriere este montat pe un pivot si este actionat de un motor sau de un solendoit.
Mecanismele mai bune de actionare a capetelor (impreuna cu stabilirea dimensionala a discurilor rigide) sunt folosite pentru construirea unor medii de stocare mai stabile si mai precise, care pot stoca informatiile cu o densitate mai mare, fora sa fie afectata siguranta.
Mecanismul de actionare a capetelor este o parte a unui sistem electro-mecanic care include si circuitele electronice ce controleaza deplasarea capetelor. Pentru proiectarea hard-discurilor sunt folosite 2 tipuri distincte de sisteme electronice si mecanisme de actionare cu bucla inchisa si mecanisme de actionare cu bucla deschisa. Sistemele cu bucla deschisa sunt in general invechite pentru unitatile de hard disc moderne, fiind importante numai pentru rolul pe care l-au avut in dezvoltarea discurilor.
Tehnicilor de proiectare cu bucla deschisa sau cu bucla inchisa le sunt asociate tipuri specifice de mecanisme pentru hard-discuri. Cele mai multe sisteme cu bucla deschisa folosesc tehnologia de deplasare pas cu pas cu banda. Discurile actuale cu bucla inchisa folosesc aproape universal servo mecanisme de actionare cu bobina si magnet permanent (servo-voice coil actuators).
Faptul ca "bucla este inchisa sau deschisa nu indica decat daca pentru controlul mecanismului de actionare este folosita o reactie inversa care precizeaza pozitia capului. Un sistem cu bucla deschisa nu primeste direct un semnal de reactie generat de pozitia capului; acesta deplaseaza capul de citire/scriere si spera ca acesta sa fi ajuns in pozitia corecta. Sistemele cu bucla inchisa furnizeaza mecanismului de actionare o reactie privind pozitia capului de citire/scriere pe disc. Ca urmare, unitatile cu bucla inchisa permit densitatea mai mari de stocare, deoarece capul de citire/scriere se poate deplasa mai precis daca stie exact unde se afla pe disc
Primele hard-discuri pentru PC-uri foloseau acelasi mecanism de actionare a capetelor ca si dischetele. Numit mecanism de actionare pas cu pas cu banda (band-stepper actuator) acesta folosea un motor pas cu pas care genera forta necesara pentru deplasarea capului de citire/scriere. Un motor pas cu pas este un motor special de curent continuu, care in loc sa se roteasca continuu isi incrementeaza pozitia cu valori discrete, ca raspuns la impulsurile trimise de circuitele electronice de control. Circuitele electronice ale unui sistem pas cu pas cu banda trimite un numar de impulsuri si presupun ca motorul se roteste exact cu acelasi numar de pasi. Banda sistemului pas cu pas este o simpla panglica de metal care face legatura intre axul motorului si traseul liniar al capului e citire/scriere. Fiecare impuls trimis de circuitele electronice de control deplaseaza capetele pe hard-disc cu o pista.
Aceasta tehnica nu mai este folosita, deaoarce are o serie de dezavantaje. Viteza cu care acest mecanism de actionare poate opera este limitata de rata cu care pot fi trimise impulsurile catre motor, asa ca unitatile bazate pe mecanismele de actionare pas cu pas cu banda erau inevitabil lente. Desi sunt ieftine si simple din punct de vedere electric, aceste modele limiteaza numarul de piste de pe un disc la cateva sute, deoarece sistemele cu bucla deschisa nu pot sa pozitioneze cu precizie pe piste mai apropiate.
Sistemele cu bucla inchisa primesc un flux constant de informatii privind pozitia capului de citire/scriere pe disc, asa ca aceasta pozitie este permanent cunoscuta. Sistemul determina pozitia capului de citire scriere prin citirea continua a unei fete de disc speciale, dedicate - suprafata servo - pe care este stocata un model magnetic special si permite mecanismului unitatii sa identifice fiecare locatie de stocare de pe disc. Unele discuri magnetice mai recente stocheaza informatiile servo pe aceeasi suprafata de stocare ca si datele stocate. Aceasta metoda de combinare a datelor si informatiilor servo se numeste tehnologie servo inglobata.
Cele mai cunoscute dintre mecanismele de actionare cu bucla inchisa folosesc o bobina care functioneaza la fel ca si bobina dintr-un difuzor si, ca urmare, sunt numite servomecanisme de actionare cu bobina si magnet permanent. In acest el este generat un camp magnetic intr-o bobina (un solenoid), de catre circuitele electronice de control iar campul actioneaza impotriva unei forte de tractiune a unui resort. Prin cresterea curentului care trece prin bobina, mecanismul contracareaza forta resortului si capul de citire/scriere este deplasat mai departe pe disc. Mecanismul bobinei este conectat direct la un brat pivotant, care sustine capul de citire/scriere deasupra discului. In acest fel, tensiunea din bobina determina pozitia capului pe disc, forta variabila generata de bobina deplasand capul de citire/scriere pe un arc trasat pe suprafata discului.
Datorita buclei inchise, sistemul de actionare cu bobina si magnet permanent nu trebuie sa numere fiecare pas pana la pozitia cautata pe disc. Capul de citire/scriere este mutat rapid in pozitia aproximativ, apoi, in cateva secunde, este pozitionat mai precis pe baza informatiilor servo. Viteza de raspuns si posibilitatea de stocare a pistelor la intervale mai mici permise de circuitele cu bucla inchisa au facut ca acest mecanism sa fie solutia preferata in prezent de toti producatorii importanti de hard-discuri.
Chiar si servomecanismele de actionare cu bobina si magnet permanent trebuie sa se supuna legilor fizicii. Acest mecanism nu poate muta capetele de citire/scriere instantaneu dintr-o pozitie in alta, asa ca apare intotdeauna o mica intarziere pana cand hard-discul gaseste un anumit octet. Unul dintre principalele scopuri urmarite pentru cresterea informatiei hard-discurilor este reducerea acestei intarzieri. Producatorii de unitati au obtinut aproape tot ce se poate de la mecanismele traditionale prin reducerea masei (deci si a inertiei) ansamblului de capete. Imbunatatiri dramatice ale vitezei impun schimbari radicale.
O astfel de schimbare fata de arhitectura traditionala, dezvoltata pentru prima data de Conner Pheripherals, a fost hard-discul cu mecanism de actionare dual. In locul unui singur cap pentru fiecare disc, modelul Conner foloseste doua, fiecare fiind atasat de cat un mecanism propriu de actionare. Fiecare cap de citire/scriere poate sa scaneze intreaga suprafata a discului. In combinatie cu circuite electronice proiectate corespunzator acest mecanism poate sa reduca la jumatate timpul de asteptare pentru operatiile izolate si sa elimine intarzierile determinate de deplasarea capetelor pentru cererile de scriere sau de citire succesive. In plus, prin instalarea celor doua mecanisme de actionare a capetelor in pozitii diametral opuse, acest model poate sa elimine la jumatate timpul de asteptare. Circuitele electronice ale unitatii de disc pot sa determine la care dintre cele 2 capete se afla mai aproape de pozitia cautata de pe disc si sa il folosesasca pentru operatia de scriere sau de citire comandata.
Hard-discurile sunt cel mai vulnerabile la deteriorari cauzate de caderea capetelor in momentul opririi. Imediat ce opriti calculatorul, discurile unitatii se opresc si curentul de aer care face capetele sa pluteasca dispare. In general, curentul de aer dispare gradat iar capetele de citire scriere coboara treptat, aterizand ca un avion pe suprafata discului. In realitate, aterizarea capetelor este mai mult o prabusire controlata si nu elimina riscul deteriorarii discului. Ca urmare, cele mai multe hard-discuri - chiar si cele care folosesc medii magnetice sub forma de pelicula - au o zona dedicata de aterizare, pe care nu pot fi stocate date. Zona de aterizare se afla de obicei la marginea interioara a suprafetei de stocare a datelor.
De obicei este nevoie de o comanda software pentru aducerea si blocarea capului de citire/scriere in zona de aterizare in timpul opririi discului. Acesc proces se numeste parcarea capului. Primele hard-discuri nu asigurau parcarea capetelor si aveau nevoie de o comanda software speciala pentru deplasarea acestora deasupra zonei de aterizare. Toate hard-discurile moderne sunt astfel proiectate incat la oprirea alimentarii, capul citire/scriere se retrage automat in zona de aterizare, inainte ca discurile sa se opreasca din miscare.
Despre aceste hard-discuri se spune ca are o parcare automata a capului. In plus, cele mai multe moderne blocheaza capetele in zona de aterizare atunci cand nu sunt alimentate. Prin aceasta blocare este impiedicata deplasarea capetelor in afara zonei de aterizare in urma unui impact sau soc mecanic, evitandu-se deteriorarea mediului de stocare. Aceasta caracteristica se numeste parcarea si blocare automata. Toate unitatile portabile si cele mai multe unitatea pentru calculatoarele desktop au in prezent aceasta caracteristica.
Toate materialele se contracta sau se dilata ca urmare a schimbarilor de temperatura, metalele folosite la fabricare unitarilor de hard-disc nu fac exceptie de la aceasta regula. In timpul functionarii, hard-discurile genereaza caldura de la motoarele care invertesc discurile de la mecanismele de actionare a capetelor si de la circuitele electronice de control. Aceasta caldura determina dilatarea usoara a diferitelor componente ale unitatii care isi modifica dimensiunile cu o valoare mica dar masurabila. Deoarece miniaturizarea hard-discurilor moderne au dus la stocarea mai multor mii de piste pe distante mai mici de un inci, chiar si aceasta mica dilatare termica poate altera geometria discului suficient de mult pentru ca pistele si capetele sa se deplaseze fata de pozitia normala.
Pentru compensarea acestor modificari cele mai multe hard-discuri executa periodic calibrare termica. Discul deplaseaza capetele pentru citirea unor piste speciale de calibrare, astfel incat sa restabileasca elementele de referinta pentru pozitionarea capetelor.
BIOS-ul calculatorului include tabelele cu parametri aferenti hard-discului (informatii despre driverele suportate). De obicei se gaseste optiuinea User spesified pentru cele nesuportate. BIOS-ul poate avea optiune de autoconfigurare care face instalarea mai usoara. Poti reduce capacitatea fizica instaland un hard IDE ai carui parametrii de setare nu se potrivesc exact cu cele reale. Acest lucru este inevitabil in urmatoarele cazuri:
Interafata ST506 a hard-discurilor cere o potrivire exacta intre parametri hard-discurilor si o tabela corespunzatoare din BIOS. Nepotriviririle opresc inserarea hard-discurilor.
Adaptoarele gazda exercita un control complet asupra comunicarii intre echipamentele SCSI, hard-ul se seteaza automat pe not instaled, drive type0, sau SCSI.
Hard-urile ESDI sunt intotdeauna identificate ca tip 1 (nu conteaza ce unitate tip1). Controlerul acestor hard-uri traduce cereri ale sistemului la parametrii corecti ai hard-urilor.
Un had-disc poate fi divizat in arii numite parti. Inainte de DOS 4.0 partile nu puteau fi mai mari de 30 de mega. DOS 6.2 a suportat partile de pana la 2 giga. Windows 95 cu optiunea de partitie pe 32 biti (FAT32) suporta partitii mari de pana la 2 terabyti. Windows NT suporta un nou sistem de alocare a fisierelor cunoscut ca NTFS care suporta partitiile pana la 16 exabytes.
Inainte de a putea utiliza un hard-disc trebuie sa-l formatati. Formatarea pregateste discul pentru stocarea datelor. In DOS si Windows 3.x se foloseste comanda FORMAT pentru a diviza pistele in sectoare de 512 biti( mai usor de gestionat).DOS-ul aloca spatiu pentru fisiere in unitatea numite clustere. In functie de marimea hard-discului un cluster poate contine de la 3 la 64 de sectoare.
Un hard-disc formatat este impartit in urmoatoarele 5 parti:
Modul de aranjare a datelor pe disc este dicata de combinatia dintre mecanismul hard-discului, controller, si componentele software care le comanda. Spre deosebire de dischete, care sunt deseori schimbate, hard-discurile nu trebuie sa respecte un anumit standard, deoarece mediile de stocare nu sunt niciodata disponibile; acestea sunt intotdeauna sigilate in interiorul mecanismului unitatii. Deoarece discurile nu pot fi scoase din unitatea si nu se pune problema interschimbarii mediilor. Organizarea fizica a datelor pe disc este lasata la latitudinea proiectantului.
Totusi proiectantii nu au libertate totala deoarece trebuie sa tina seama de compatibilitatea cu sistemul de operare si cu standardele hardware. Unii parametrii ai discurilor trebuie sa fie stabiliti la valorile cerute de compatibilitate. Circuitele electronice ale unitarilor moderne permit proiectantilor cea mai mare libertate privind stabilirea parametrilor pentru discuri. Ca urmare cea ce vede PC-ul respecta standardele litera cu litera, dar cea ce se intampla in interiorul unitatii este treaba proiectantului.
Indiferent de tipul mediului magnetic sau al mecanismului de actionare a capetelor folosite de un disc, capul de citire/scriere trebuie sa isi opreascamiscarea laterala pe disc de fiecare data cand scrie sau citeste date. Cat timp capul stationeaza, discul se roteste. De fiecare data cand discul efectueaza o rotatie completa, capul traseaza un cerc complet pe suprafata acestuia. Acest cerc se numeste pista.
Unitatea de disc stocheaza secvential bitii de date de pe o pista, ca si cum acesta ar fi o bucata de banda lipita cap la cap. La fiecare rotatie a discului, aceleasi date trec pe sub capul de citire/scriere, cat timp acesta este mentinut in aceeasi pozitie. Circuitele electronice sunt ale unitatii stabilesc ce portiune a pistei este citita (sau scrisa) pentru un bloc.
Fiecare cap de citire scriere traseaza o pista pe discul asociat. Mecanismul de actionare blocheaza toate capetele in aceeasi pozitie fata de centrul discului, dea lungul unei piste date. Deoarece prin combinatie tuturor pistelor trasate de capetele de citire/scriere pentru o anumita pozitie a mecanismului de actionare se obtine scheletul unui cilindru o stiva verticala de piste este deseori numita chiar cilindru.
Numarul de cilindri ai unei unitatea de disc este egal cu numarul pistelor de pe fiecare disc. Acest numar este stabilit pentru totdeauna de producatorul hard-discului in timpul fabricarii. Pentru cele mai multe unitatea, numarul de cilindrii este stabilit de un model magnetic numit model servo. Hard-discurile mai vechi dedicau o suprafata a unei dischete informatiile servo pe aceeasi suprafata ca si datele simple. Informatiile servo sunt citite impreuna cu datele si sunt sortate de partea electronica - folosind informatiile servo pentru pozitionarea pe disc si trimitand datele catre aplicatii. Acest tip de hard-disc se numeste unitate cu tehnologie servo inglobata.
Cu cat o unitate are mai multi cilindri cu atat poate stoca mai multe date. Numarul maxim de cilindri este limitat de factorii fizici inerenti in tehnologia folosita de unitatea. Mai multe piste pe fiecare disc inseamna distante mai mici intre acestea si latini mai mici. Latimea maxima a unei piste este determinata de dimensiunea capului, dar este limitata si de alti factori- cum ar fi distanta la care se deplaseaza capul fata de suprafata discului - care limiteaza si cantitatea de informatii care poate fi stocata pe fiecare pista. La un moment dat unitatile de hard-disc nu aveau decat 312 cilindri. Unitaile moderne au cateva mii.
Cele mai multe sisteme de hard-discuri impart fiecare pista in arce mai scurte, numite sectoare. Sectorul este unitate de baza pentru cantitatea de informatii stocate de o unitate. Unele sisteme de operare folosesc sectorul ca unitate de masura de baza- asa cum se intampla in cazul sistemului de fisiere NTFS de sub Windows NT si Windows 2000. In sistemul de fisiere FAT, folos de Windows95 si Windows98, sistemul de operare pune laolalta mai multe sectoare pentru a forma unitatea de stocare de baza numita cluster.
Sectoarele pot fi logice (sectoare soft), fiind marcate prin combinatii de biti inglobate in datele de pe fiecare pista, sau fizice (sectoare hard), fiind stabilite chiar de mecanismul unitatii. Sectoarele soft sunt delimitate de un program de formatare la nivel scazut si numarul acestora poate sa varieze aproape arbitrar, in functie de programul care face Formatarea si de interfata folosita pentru conectarea discului. In general, discurile cu interfete la nivel de sistem sunt sectorizate hard, deoarece dimensiunea sectoarelor este stabilita de informatiile servo codate pe discuri, care nu pot fi modificate dupa fabricarea unitatii. Cartusele magneto-optice sunt sectorizate hard pe un format optic inglobat, preinregistrat pe mediul de stocare.
Cele mai multe hard-discuri moderne folosesc o tehnica numita inregistrarea pe zone multiple(MZR), care permite stocarea unui numar diferit de sectoare pe fiecare pista. Aceasta tehnica permite folosirea mai eficienta a capacitatii de stocare oferita de mediul magnetic.
Un disc cu numar fix de sectoare pe pista stocheaza datele cu densitati mai mici pe pistele exterioare decat pe pistele interioare. Numai pista cea mai apropiata de centrul discului stocheaza datele cu densitatea maxima permisa de mediul magnetic. Toate celelante piste trebuie inregistrate cu densitate mai mica, un rezultat inevitabil al tehnicii de inregistrare cu viteza unghiulare constanta folosita de aceste hard-discuri si al frecvente fixe a semnelor de date.
Inregistrarea pe zone multiple permite unitatii sa stocheze datele cu o densitate aproape constanta, prin impartirea discului pe zone. Unitatea modifica frecventa semnelor de date in functie de fiecare zona. Folosirea unor frecvente mai mari in zonele mai apropiate de marginea exterioara a discului creste densitatea datelor la valori apropiate de cele pentru pistele interioare. Aceasta tehnica creste substantial capacitatea totala a discului, fara sa compromita fiabilitatea sau sa modifice viteza constanta de care e nevoie pentru accesul rapid la date.
Tehnologia MZR este denumita inregistrare zonala cu viteza unghiulara constanta, un termen care confirma faptul ca viteza de rotatie ramane constanta, dar discul este impartit in suprafete cu densitati de inregistrare diferite. Firma Seagate technologies foloseste o forma proprie a tehnicii MZR numita inregistrare pe zone de biti - alt nume, acelasi efect-.
Unitatile MZR trebuie sa-si ascunda cumva caracteristicile fizice reale, astfel incat PC-ul sa vada o geometrie standard, cum ar fi piste de cate 17 sectoare, fiecare sector avand dimensiunea de 512 octeti de date. Multe sisteme de operare nu pot folosi discuri care trec, ca prin magie de la 17 sectoare pe pista la 23 de sectoare si apoi la 31 de sectoare. Procesul de mascare este simplificat prin folosirea unei interfete la nivel de sistem care foloseste deja translatia sectoarelor.
Geometria unei unitati de disc descrie numai valorile diferitilor parametri ai discului - cilindri, capete si sectoare. Formatul unitatii descrie modul de aranjare si aliniere a acestor parametri.
Geometria discului stabileste pistele ca fiind cercuri concentrice cu sectoare sub forma unor mici arce pe fiecare pista. Formatul discului defineste pozitia fiecarui sector in functie de celelante sectoare - adica ordinea in care sunt citite sectoarele. Nu este obligatoriu ca sectoarele de pe o pista sa fie citite unu dupa altu.
Pistele si sectoarele nu sunt gravate pe suprafata discurilor. Acestea sunt definite magnetic prin combinatii codate de biti, inregistrate pe disc. Inainte ca datele sa poate fi scrise pe un asemenea disc, sectoarele sunt marcate astfel incat informatiile sa poata fi gasite si citite ulterior. Procesul prin care sunt definite sectoarele de pe disc se numeste formatare la nivel scazut, deoarece se face la un nivel la care nu au acces comenzile Windows obisnuite.
Pentru definirea pistelor au fost folosite pe scara larga trei metode: numararea pasilor motorului pentru unitatile mai vechi cu mecanism de actionare pas cu pas cu banda, inregistrarea permanenta a datelor servo despre piste pe suprafata servo dedicata in cazul unitarilor mai vechi cu bobina si magnet mai vechi si inglobarea datelor servo in cazul unitarilor moderne.
In unitatile de hard-disc clasice, sectoarele sunt marcate prin combinatii speciale de biti stocate pe disc. Aceste combinatii de biti indica inceputul sectorului si codifica numarul de identificare al sectorului in cadru. Numarul de identificare este codat inaintea sectorului, Iar dupa sector sunt inregistrate datele pentru corectarea erorilor. In timpul operarii normale, sistemul servo al discului cauta o anumita pista apoi incepe sa citeasca numarul de identificare al sectoarelor pana ajunge la sectorul solicitat de PC.
Numerele de identificare ale sectoarelor pot sa ocupe o parte semnificativa a spatiului de stocare pe fiecare pista( ~10% ). Ca urmare, producatorii au incercat sa elimine aceste nume. De exemplu, modelul No-ID Format dezvoltat de IBM elimina numerele de identificare ale sectoarelor prin stocarea in memoria RAM a unei harti de format. Aceasta harta comunica unitatii unde se afla fiecare sector si ce sectoare au fost marcate ca defecte. De exemplu, harta indica unitatii numarul sectoarelor de pe pista pentru un sistem de inregistrare pe zone si unde incep sectoarele relativ la informatii servo inglobate pe disc. Acest format contribuie si la imbunatatirea vitezei de acces, deoarece unitatea poate sa localizeze imediat un anume sector, fara sa faca ocoluri in cazul inlocuirii sectoarelor defecte.
Dupa ce unitatea de disc a terminat citirea unei piste, capul de citire scriere trebuie sa fie repozitionat pentru citirea urmatoarei piste ca pentru orice miscare mecanica, pentru repozitionarea capului este nevoie de putin timp. Desi foarte scurta, Aceasta perioada este suficient de lunga ca, atunci cand capul trebuie sa se miste de la sfarsitul unei piste la inceputul pistei urmatoare, sa ajunga prea tarziu. Aceasta problema este rezolvata usor printr-o solutie simpla: nealinierea pe aceeasi raza a punctului de inceput al fiecarei piste. Printr-o usoara deplasarea a inceputului fiecarei piste fata de sfarsitul pistei anterioare poate fi compensata miscarea capului. Deoarece inceputul fiecaror sectoare ale fiecarei piste si cilindru nu sunt aliniate, ci sunt cumva decalate, aceasta se numeste decalarea pistelor sau decalarea cilindrilor.
Hard-discurile sunt dispozitive cu acces aleatoriu, dar opereaza la nivel de sector, nu la nivelul octetilor individuali. Unitatea localizeaza si identifica orice sector dupa pozitia cilindrului la care se deplaseaza mecanismul de actionare a capetelor,dupa numarul corespunzator al capului din stiva si dupa numarul sectorului de pe pista. Cele trei valori clindrul, capul, sectorul formeaza adresa fizica a fiecarui sector de pe disc. Unitatea face sa deplaseze capetele in pozitia corespunzatoare si sa execute comanda de citire sau de scriere.
De obicei,o comanda pentru hard-disc trece prin mai multe niveluri intr-un PC. Atunci cand o aplicatie are nevoie de date stocate pe disc, trimite o comanda catre sistemul de operare. Aplicatie identifica datele cerute printr-un nume de fisier sau, la cererile ulterioare, printr-un manipulator de fisier(file handler). Un manipulator de fisier este un numar pe care sistemul de operare il aloca fisierului in momentul deschiderii. Sistemul de operare lucreaza mai usor cu manipulatoare de fisiere, formate din activa octeti, in loc de 255 sau mai multe caractere alfanumerice. Sistemul de operare transforma numele sau manipulatorul fisierului in termeni pe care ii poate intelege unitatea de disc si ii trimite cererea catre aceasta.
Luate laolalta, numarul de discuri (sau de capete de citire/scriere) numarul de cilindri si punctul in care incepe recompensarea la scriere formeaza setul de parametrii ai discului. Pentru unitatile care folosesc interfete la nivel de dispozitiv, si unitatile ATA mai vechi acest numere sunt necesare cotrollerului de disc pentru a asigura functionarea corecta a unitarilor de disc.
Interfetele de hard-disc moderne pot sa se identifice singure.
Pentru stocarea unui fisier pe disc, sistemul de fisiere FAT il imparte in clustere. Fiecare cluster se poate afla oriunde pe disc. Elementele consecutive ale fisierului nu sunt stocate obligatoriu in clustere adiacente fizic de pe disc.
Atunci cand un fisier este sters, clusterele acestuia devin disponibile. Clusterele eliberate, fiind mai apropiate de inceputul discului sunt primele folosite la scrierea unui disc a urmatorului fisier. Ca urmare, un sistem de fisiere de tip FAT umple mai inati golurile create prin stergerea fisierelor. Rezultatul este ca noile fisiere pot fi imprastiate pe tot discul.
Pentru a sti carui fisier ii apartie fiecare cluster, sistemele de operare Windows 95 si Windows 98 folosesc un tabel de alocare a fisierelor File Alocation Table (FAT). Atunci cand cititi un fisier, sistemul de fisier de tip FAT verifica automat si invizibil tabelul FAT ca sa identifice toate clusterele fisierului respectiv. Atunci cand scrieti un fisier pe disc, sistemul de fisiere cauta in tabelul FAT clusterele disponibile. Indiferent cum sunt raspandite pe disc, clusterele individuale ale unui fisier, utilizatorul si programele vad un singur fisier.
Sistemele de fisiere bazate pe tabele FAT numeroteaza clusterele asa cum o unitate de disc numeroteaza blocurile logice. Sistemul de operare tine minte minte ce clustere si in ce ordine au fost alocate fiecarui fisier. Sistemele de operare stocheaza cea mai mare parte a informatiilor despre clustere in tabelul de alocare a fisierelor.
Sistemele de fisiere FAT functioneaza prin inlantuirea clusterelor. Intrarile de directoare pentru fisiere si pentru subdirectoare contin numele fisierului si alti activa octeti de date. Pe ranga data la care a fost modificat fisieru' si atributele fisierului respectiv, aici se pastreaza si numele primului cluster folosit pentru stocarea fisierului sau a subdirectorului.
Sistemul de fisiere Drivespace folosit la Windows lucreaza cu sectoare individuale, nu cu clustere, atunci cand stocheaza date comprimate intr-un fisier de volum comprimat. Sistemul de fisiere preia datele necomprimate cluster cu cluster si le mapeaza intr-o forma comprimata la sectoarele din fisierul de volum comprimat. Pentru a stabili carui fisier ii apartine un sector, sectorul de comprimare foloseste o forma speciala de tabel FAT, numita MDFAT (Microsoft Doublespace FAT, DubluSpace fiind predecesorul programului DriveSpace) care codifica primul sector folosit pentru stocarea unui cluster, numarul de sectoare necesare, si numarul clusterelor din volumul necomprimat stocat in sectoarele respective. Atunci cand sistemul de operare are nevoie de datele dintr-un fisier, cauta mai intai clusterele fisierului in tabelul FAT principal al discului, apoi cauta aceleasi valori in MDFAT. Folosind informatiile obtinute sistemul de operare citeste datele, le comprima si le transmite aplicatiilor.
Windows NT si Windows 2000 ofera doua optiuni pentru sistemul de fisiere, acelasi sistem bazat pe tabele FAT creat de la inceputul timpurilor, si Windows NT File System numit de obicei NTFS.
Elementul central al sistemului de fisiere NTFS este tabelul principal de fisiere (Master File Table) care stocheaza toate datele folosite pentru descrierea unui fisier sau a unui director de pe un disc. Principalele date pentru un fisier sunt continute intr-o inregistrare din Master File Table. Aceste inregistrari pot avea lungimea de doua, patru sau opt sectoare ( 1KB, 2KB, 4KB). Primele 16 inregistrari din tabel sunt rezervate pentru datele fisierelor de metadate, primul dintre acestea stocand chiar atributele tabelului MFT.
Pentru NTFS, un fisier este o colectie de atribute, fiecare dintre acestea fiind folosit pentru descrierea unui aspect al fisierelui. Unul dintre atribute este numele fisierului, iar un alt atribut sunt datele unui fisier. Alte atribute pot specifica numele utilizatorului care a lucrat cu un anumit fisier si data ultimei modificari. Tabelul MFT pastreaza toate aceste atribute. Pentru identificarea atributelor, sistemul de fisiere aloca fiecarui fisier un numar de identitate(ID) unic- o valoare de 48 de biti, care permite aproape 300.000 de miliarde de intrari.
In locul cluesterelor folosite de sistemul fat, NTFS foloseste sectorul ca o unitate de stocare de baza. Sectoarele de pe un disc sau dintr-o partitie sunt identificate prin numere relative de stocare(relative sector numbers), fiecare avand o lungime de 32 de biti. Sectoarele sunt numerotate secvential incepand cu primul sector din partitie.
Fiecare fisier sau director de pe disc are un identificator (file node), care stocheaza date descriptive despre fisier sau director. Aceste informatii includ atributele fisierului, datele de creare, modificare si acces, dimensiunea si un pointer care indica sectorul in care este stocat fisierul. Fiecare file Node ocupa un sector ( 512 octeti). Pana la 254 octeti din identificatorul file node al unui fisier stocheaza numele extins al fisierului, care poate contine litere mari si mici, unele semne de punctuatie, si spatii.
Spatiul de stocare de pe un disc NTFS este organizat pornind de la un director radacina. Totusi, in sistemul NTFS, pozitia si dimensiunea directorului radacina nu sunt fixe. Directorul radacina este identificat printr-o referinta la sectorul Super Block, care este un sector special, intotdeauna al saisprezecelea de la inceputul partitiei NTFS. Octetii 12 si 13 - adica octetii aflati - la adresarea 0C(Hex) relativ la inceputul blocului - ai sectorului Super Block indica pozitia identificatorului File NODE al directorului radacina. Spatiul liber de pe disc este identificat printr-un tabel mapat de biti.
Tabelul MFT incearca sa stocheze toate atributele unui fisier in inregistrarea asociata fisierului respectiv. Daca atributele uui fisier ocupa prea mult spatiu pentru a fi stocate intr-o inregistrare MFT, sistemul de fisiere NTFS stocheaza atributele in alte inregistrari pentru clustere, creand atatea atribute nerezidentiale cate sunt necesare pentru stocarea fisierului. Tabelul MFT identifica toate inregistrarile care contin atributele uui fisier dupa numarul alocat fisierului respectiv (ID).
In mod obisnuit, in procesul de configurare BIOS al PC-urilor moderne nu este nevoie decat sa va asigurati ca sistemul sa autoconfigurat corespunzator. La incarcarea PC-ului, codul BIOS cauta hard-discurile instalate in sistem, le interogheaza pentru obtinerea parametrilor referitori la producator, model si configurare, apoi adauga valorile corespunzatoare in tabele pentru unitati.
Daca instalati un disc nou intr-un PC vechi sau un disc vechi intr-un PC nou, este posibil ca procedura de configurare automata sa nu functioneze; s-ar putea ca unitatea sa nu aiba posibilitatea sa se identifice sau ca sitemul BIOS sa nu poata interoga unitatea. In astfel de situatii, PC-ul trebuie sa stie numarul de cilindrii, capete si sectoare folosite - si probabil si informatii mai ezoterice, precum recompensarea la scriere si identificarea zonei de aterizare - inainte de a putea sa preia controlul asupra unitatii si sa o testeze
Retineti ca atat tipul unitatii, cat si parametrii configurati de utilizator sunt stocati in memoria CMOS. Daca memoria CMOS a unui PC mai vechi nu mai este alimentata cu energie si sistemul nu poate identifica automat unitatea, PC-ul nu se mai poate incarca. PC-ul nu mai poate sa localizeze unitatea. Va trebui sa reintroduceti parametri prin procedura obisnuita de configurare din BIOS. Daca la incarcarea PC-ul nu mai recunoaste un hard-disc care functionase normal, primul lucru pe care trebuie sa il verificati este tipul selectat pentru disc in configuratia BIOS.
Hard-discurile difera de dischete prin faptul ca doua niveluri de organizare poarta acelasi nume - formatul la nivel scazut si formatul sistemului de operare. Ambele sunt necesare pentru folosirea unui disc, dar fiecare are propriul rol si se face printr-o procedura proprie.
Aproape toate hard-discurile sunt livrate deja formatate la nivel scazut, asa ca nu trebuie sa treceti prin procesul de formatare la nivel scazut pentru o unitate noua. De fapt, unele unitati mai vechi chiar va avertizeaza ca nu ar trebui sa formatati la nivel scazut. Totusi, daca se intampla ceva cu adevarat grav cu sistemul dumneavoastra si vreti sa stergeti toate urmele vechiului sistem de operare si ale partitiilor de disc, uneori este recomandata Formatarea la nivel scazut.
Unitatile moderne stiu sa se formateze singure la nivel scazut. Nu trebuie decat sa le spuneti sa inceapa procesul. Cele mai multe coduri de BIOS ale PC-urilor noi va permit sa lansati procesul de formatare din procedura de configurare a PC-ului. De obicei, aveti la dispozitie o optiune pentru "utilitare de disc" sau "intretinerea discului", care va permite accesul la procedura de formatare la nivel scazut. In general, adaptoarele gazda SCSI includ o posibilitate asemanatoare de acces in procedurile proprii.
In cazul unor discuri sau sisteme mai vechi, uneori trebuie sa rezolvati problema pistelor defecte. In timpul producerii discurilor din interiorul unei unitatea de hard-disc, uneori apar defecte in mediul magnetic. Aceste defecte nu permit inregistrarea corecta a datelor. Sectoarelor in care apar defecte se numesc Sectoare defecte; pistele care contin aceste sectoare se numesc piste defecte.
Hard-discurile moderne asigura gestionarea automata a defectelor, detectand punctele cu defecte si remapandu-le automat. Deoarece unitatea gestioneaza defectele, PC-ul nu afla niciodata ca exista puncte defecte pe hard-disc. PC-ul vede un disc in perfecta stare. Desi in cazul adresarii pe blocuri logice gestionarea defectelor este mai usoara, orice unitate care foloseste adresarea fizica directa a sectoarelor nu pot utiliza aceasta tehnologie.
Unele programe de formatare la nivel scazut va cer sa introduceti datele despre sectoarele defecte inainte de a incepe procesul de formatare. Desi acest lucru pare redundant - programul de formatare verifica oricum sectoarele - operatia este utila. Verificarea in fabrica a sectoarelor defecte este mai riguroasa decat in timpul procesului de formatare. Verificarea atenta evita deteriorarile ulterioare. Desi operatia este obositoare, este recomandata sa introduceti sectoarele desfete atunci cand cand programul de formatare va cere acest lucru. De obicei, lista sectoarelor defecte este furnizata pe o hartie care insoteste unitatea de disc sau pe o eticheta lipita chiar pe acesta.
Un sector defect este un lucru foarte rau numai daca apare pe pista 1 ; care este folosita pentru stocarea datelor de partitionare si a datelor de incarcare. Aceste informatii trebuie sa se afle pe prima pista a discului. Daca nu pot fi scrise in acel loc, discul nu functioneaza.
Dupa ce formatati discul la nivel scazut, trebuie sa il partitionati. Partitionarea este o functie a sistemului de operare. Partitionarea este o functie a sistemului de operare. Partitionarea stabileste structura logica a hard-discului, creand o forma compatibila cu sstemul de operare.
In general, partitionarea este o modalitate de impartirea a hard-discului fizic in mai multe unitatea logice de disc. Fiecare dintre acestea se comporta ca si cum ar fi un hard-disc separat. Partitionarea are trei scopuri: contribuie la organizarea discului, va permite sa folositi discuri mai mari decat ar putea fi manipulate de structura logica a sistemului de operare si va permite sa stocati sisteme de operare si sisteme de fisiere diferite pe aceeasi unitate de disc fizica.
PC-ul pastreaza informatiile despre partitionarea discului intr-un tabel principal de partitii (Master Partition Table), localizat pe primul sector al discului. Acest tabel este format din 64 de octeti, impartit in 4 intrari de cate 16 octeti, in care sunt pastrate informatiile despre cele 4 partitii. Tipul fiecarei partitii este identificat printr-un numar (ID).
Partitiile DOS extinse au propriile tabele de partitie, in care sunt stocate valorile necesare pentru definirea volumelor logice. Fiecare dintre aceste volume extinse incepe cu propriu tabel de partitie extinsa, care foloseste acelasi format ca si tabelul principal de partitii. Daca un disc are mai multe volume extinse, tabelul primei partitii extinse adica urmatorul volum, asa ca tabelele de partitii formeaza un lant.
Octetul dintre datele care definesc inceputul si sfarsitul partitiei de la adresa 04h este un indicator de sistem care defineste sistemul de fisiere folosit in partitia respectiva.
Un cuvant dublu (4 octeti) de la adresa 08h stocheaza numarul sectorului de inceput, relativ la primul sector de pe disc. Un alt cuvant dublu aflat la adresa 0Ch stocheaza lungimea partitiei in sectoare.
In lipsa altor instructiuni, sistemul de operare aloca automat litere de unitatea discurilor si partitiilor. La incarcare, PC-ul citeste tabelul de partitii ca sa gaseasca partitia de incarcare. In cursul procesului de incarcare, sistemul de operare Windows aloca o litera de unitate fiecarui volum pe care il configureaza. Mai intai cauta toate hard-discurile fizice din sistem care contin partitii primare si le aloca litere succesive de identificare incepand C: pentru discul de incarcare. Dupa ce toate partitiile primare au fost identificate sistemul de operare continua alocarea literelor pentru volumele din partitiile extinse, identificand toate volumele unui hard-disc fizic inainte de a trece la urmatorul.
Ultima etapa de pregatire a unui disc in vederea folosirii este Formatarea acestuia sub sistemul de operare pe care intentionati sa-l folositi. Sub Windows 95 sau Windows 98, aceasta inseamna selectarea optiunii Format din meniul File, dupa ce ati selectat pictograma unitatii sau rularea programului Format din linia de comanda MS-DOS. Optiunea de formatare rapida (Fast format / quick format) a programului Format folosit in prezent nu rescrie zonele de date de pe hard-disc (cea ce inseamna ca nu le improspateaza). Programul nu face decat sa stearga tabelul de alocare a fisierelor.
Primele medii magnetice erau formate din aceleasi materiale ca cele folosite pentru benzile magnetice audio: compusii bazati pe oxizi ai fierului - in esenta particule de rugini exotice. Ca si in cazul benzilor magnetice, particulele de oxid erau macinate in amestec cu alti compusi, inclusiv un liant si deseori un lubrifiant. Liantul are si rolul de a izola particulele de oxid intre ele. Cu un amestec noroios este apoi acoperita surafata discurilor.
Stratul de oxid este destul de moale si este expus la deteriorari cauzate de oprirea brusca a capetelor de citire/scriere atunci cand discul inceteaza sa se mai roteasca sau cand un soc mecanic cauzeaza frecarea capetelor de suprafata discului
7.1.2 Contaminarea
In afara socurilor, caderea capetelor de citire/scriere poate fi cauzata si contaminarea suprafetei discurilor cu praf sau alte particule poluante din aer. Aceste particule pot lovi capetele de citire/scriere, afectandule miscarea. In urma contactului dintre capul de citire/scriere si suprafata discului, mediul care poate zgaria, ceea ce nu numai ca afecteaza posibilitatile de stocare ale mediului, dar poate si sa disloce din mediul magnetic partile care vor cauza alte contaminari si deteriorari.
Din fericire, folosirea aproape universala a mediilor bazate pe pelicule metalice si constructia mai robusta a mecanismelor au facut ca astfel de dezastre sa tina de domeniul trecutului.
Incinta discului nu este inchisa ermetic. De obicei, are un mic ventil care permite egalizarea presiunii interne in functie de presiunea aerului din exterior. Desi schimbul de aer este minim, un filtru de aer impiedica intrarea particulelor prin acest ventil. Totusi, poluantii microscopici, cum ar fi moleculele corozive din aer, pot patrunde prin filtru, deteriorand suprafata discului. Desi cantitatea de poluanti este foarte mica - ventilul nu favorizeaza fluxul de aer, servind doar la egalizarea presiunii - nu este recomandata folosirea unui hard-disc in medii puternic poluate.
Pentru aproape toate unitatile de hard-disc actuale, producatorii au inlocuit stratul de oxid cu o pelicula magnetica. Pelicula metalica poate fi aplicata fie prin placare, fie prin bombardare, o forma de placare cu vapori in care metalul este "stropit"de un electrod cu temperatura foarte mare in vid, formand vapori metalici care sunt atrasi electric de disc.
Mediile bazate pe pelicula au unele avantaje fata de tehnologia bazata pe oxizi. Grosimea foarte mica a peliculei permite densitati mai mari de suprafata, deoarece campurile magnetice au la dispozitie un strat mai subtire in care sa difuzeze. De asemenea, deoarece suprafata peliculei metalice este mai neteda, capetele de citire/scriere se pot deplasa la distante mai mici fata de disc. Mediile bazate pe pelicula au corectivitati mai mari, care permit unei suprafete mai mici sa produca impulsurile magnetice puternice necesare pentru citirea fara erori a datelor pe disc.
https://ro.wikipedia.org/wiki/Hard_disc
https://www.computersales.ro/defs.php?despre=hdd
Totul despre HARDWARE - Winn L. Rosch - Teora
Structura hardware a calculatorului personal si comunicarea cu echipamente periferice Volumul 1 - Nicu Bizon - Matrix-ROM bucuresti -2007
https://tldp.org/LDP/sag/html/hard-disk.html
ANEXE
Anexa 1
Figura 1
Anexa 2
Figura 2
Anexa 3
Figura 3
Anexa 4
Figura 4
Anexa 5
Figura 5
Anexa 6
Figura 6
Anexa 7
Figura 7
Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate
