Магнитные диски

В прошлых статьях мы рассказали, что такое кэш–память процессора
и оперативная память.

Внешняя память – это память для долговременного хранения. Фотографии, видео, игры, приложения – все они находятся во внешней памяти.
Внешняя память существует в разных формах: флешки, оптические диски, жёсткие диски и т.д.

В этой статье разберем устройство и работу жёстких дисков или же винчестеров.

Винчестер состоит из четырёх частей: шпиндель, диски, считывающие головки и контроллер.

1. Шпиндель – вращающийся вал, на него накладывают диски.
   Скорость вращения – 7200 оборотов в минуту.
2. Диски – алюминиевые пластины с магнитным покрытием и защитным слоем. Диаметр дисков: от 3 до 9 сантиметров.
3. Головка – устройство чтения и записи с диска. Для каждого диска отдельная головка. Она не касается диска из-за ветра от вращения. Это защищает поверхность от царапин.
4. Контроллер – микрочип управления работой винчестера. Он отдает команды записи, чтения, исправления ошибок и восстановления данных.

Каждая поверхность диска делится на зоны – дорожки, дорожки на секторы, а секторы на ячейки. Чем дальше дорожка от центра, тем больше в ней секторов.

Это усложняет структуру, потому что головке нужно скользить между дорожками, но это повышает объем памяти диска.

Сектор – группа ячеек для тока, одна ячейка равна одному биту.

Пустое место между секторами называют межсекторный интервал. Он нужен для физического разделения ячеек между собой.

Перед ячейкой в секторе стоит преамбула – указатель для головки о новом секторе.

После ячейки с данными, идёт код исправления ошибок (ECC). Они исправляют ошибки, возникшие от размагничивания секторов.

Головка с индукционной катушкой заряжает ячейки током – это запись.
Головка с катушкой проходит над ячейкой и принимает заряд – это чтение.

Значение полярности тока и значение бита: положительная полярность – 1, отрицательная полярность – 0.

Головка записывает данные двумя способами: концентрическим или перпендикулярным.

Концентрический способ: головка записывает данные по ходу вращения диска. Плотность записи – 25 Гбит на квадратный сантиметр.

Перпендикулярный способ: направление записи идёт не по кругу, а в глубь.
Плотность записи выше, чем в концентрическом – 100 Гбит на квадратный сантиметр.

Качество записи зависит от чистоты воздуха и качества поверхности, поэтому у винчестеров плотный и герметичный корпус.

Следующая статья об остальных современных способах хранения данных.