ЛАБОРАТОРИЯ ПО ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ    НА КОМПЮТЪРНИ СИСТЕМИ

ПГМЕТ „Стойчо и Кица  Марчеви” Хасково

Ремонт и диагностика на компютърни системи

Първа част

  1. Борба с лошите сектори на твърдия диск
  2. Четери развенчани мита за твърдите дискове и лошите сектори
  3. Повреди при съвременните хард дискове
  4. Хард дискове, харддискови устройства и интерфейси
  1. Устройство и принцип на действие на хард диска
  1. Захранващ блок

 

1Борба с лошите сектори на твърдият диск

Кой е най-важният компонент от една компютърна конфигурация, според вас? Може би захранването? Дъното? Видеокартата? Каквото и да се случи с тях, те са заменяеми и загубата ви, ще се изразява единствено във финикийски знаци. Твърдият диск? Физически за него важи същото, но от морална гледна точка, това е мястото, на което съхраняваме гигантски количества информация, конкретни части от която колкото повече залежава с времето, толкова повече се превръща в основен сантиментален фактор - нещо което най-малко бихме искали да изгубим в следствие на механичното износване и лошите сектори по твърдият диск. Какви обаче са начините за борба с тези свирепи противници, лошите сектори? Дали това, априори е загубена битка, в която илюзията наречена "надежда" ни кара единствено да си губим времето и нервите? И ако можем да спасим така ценните ни данни, възможно ли е да предотвратим или поне забавим смяната на твърдият диск с нов? Не ви ли е омръзнало от десетките митове и легенди свързани с лошите сектори? Готови ли сте да ги развенчаем? Готови ли сте за истината...? Да започваме тогава!

Износването на твърдите дискове
Едва ли е нужно да обясняваме колко по-издръжлива е електрониката от механиката. Самия факт, че твърдия диск се състои от редица механични части, трябва да ви говори, че те подлежат на бавно и сигурно износване. Какви са причините това да се случи преди приключването на предварително определеният им оперативен цикъл е съвсем друга история, която винаги трябва да започне с нанасянето на физически поражения. Да, при всички положения, всеки от вас знае, че компютъра не трябва да се мести, докато работи, защото има шанс главите на твърдия диск да направят болезнен контакт с повърхността на плочите. Да, съвременните HDD-та са по-защитени от всякога, що се отнася до този тип поражения, при който главите автоматично се паркират... стига ударът да не е прекалено силен. Тънкият момент е, че всеки от нас, поне няколко пъти е изпускал нервите си стоварвайки мощната си пестница върху кутията на компютъра, заради дразнещо стържещ вентилатор (примерно). Износването на електрическият мотор, чрез който плочите на диска се въртят, причинява ниска производителност и появата на куп грешки свързани с прочитането и записа на информация. В допълнение, всеки твърд диск филтрира въздух, чрез миниатюрни отвори, така че да се създаде вътрешна атмосфера, която да поддържа въздушната възглавница между главите и повърхността на плочите. Ако филтрирането бъде нарушено - най-често заради задръстване с прах - и прахови частици навлязат във въртящият се механизъм, това скоро ще се отрази на физическото състояние на твърдия диск. С други думи, всяка механична грешка или нанесено физическо поражение, почти със сигурност ще доведе в някаква степен до софтуерни проблеми, породени от наличието на лоши сектори.

Какво представляват лошите сектори?

Лошите сектори са сектори от твърдият диск, които не могат да бъдат използвани. Появата им може да е в следствие от редица причини, както отбелязахме по-горе, но най-важното е, че операционната система на практика вече не може да използва тази част от HDD-то. Ако твърдия диск е нов или току-що форматиран, лошите сектори може и да не са чак такъв проблем, тъй като всички съвременни ОС ги изолират. При това, вече болшинството от твърдите дискове се произвеждат с т нар. "излишни" сектори, които съставляват между 1 и 5 процента от капацитета на диска (в зависимост от модела и производителя) и служат за замяната на вече неизползваемото пространство. Всъщност публична тайна е, че една от причините за наличието на "излишните" сектори е, че така компаниите производители се застраховат срещу фабричните лоши сектори, през годините станали причина за редица скандали свързани с условията и валидността гаранцията на твърдия диск. Така когато форматирате, лошите сектори се засичат и "излишните" се използват като резерва - процеса разбира се е автоматичен (по време на форматирането), така че не очаквайте някакво съобщение, което да ви уведоми за случващото се на заден план. Дотук добре, но кога лошите сектори се превръщат в проблем? Когато запълнени сектори биват повредени от грешка в диска, от проблем с конкретни програми или зловреден софтуер. Тогава информацията на тези сектори е под риска да бъде увредена или перманентно унищожена. И тъй като ОС няма начин автоматично да адресира проблема и компенсира загубите, ситуацията съвсем скоро от безобидна с рядко появяващи се грешки, може да се превърне в чума инфектираща ценни данни, включително системни файлове. В този случай, когато говорим за лоши сектори причинени от споменатите софтуерни грешки, става въпрос за "логически лоши сектори". По-голямото зло са "физическите лоши сектори", причинени от физически поражения върху диска (за повече информация вж. карето "Каква е разликата между логически и физически лоши сектори?"). За щастие има достатъчно методи за спасяване на ценната информация, включително за коригирането на лошите сектори и удължаването живота на твърдия диск. Но първо, нека видим кои са признаците за наличие на лоши сектори.

Симптомите
При логически лоши сектори:
- Появата на криптирани съобщения за грешки (често с червен знак на внимание), при съвсем обикновени процедури (изтриване или преместване на файлове, за пример).
- Странна промяна имената на файлове, папки и директории; появата на неразбираеми символи в наименованията.
- Мистериозно и често безвъзвратно изчезване на файлове и папки.
- Невъзможност за достъп до конкретен файл или папка.
- Когато искате да отворите папка или пуснете файл, не се случва нищо в продължение на известно време.

При физически лоши сектори:
- Неравномерно въртене плочите на диска - шума от въртенето е променлив.
- Наименованието на диска не се появява при старт/рестарт или част от означенията му са йероглифи; грешно показва капацитета.
- Чести но непоследователни забивания, особено при рестартиране и зареждане на ОС.
- Твърдия диск издава нетипични звуци.
- Поява на следното съобщение: "Error: The request could not be performed because of an I/O device error" при сваляне на торент, чрез uTorrent.
- Частично забиване (активни са само най-основните функции) при сваляне на торент, чрез BitComet/драстичен спад в производителността на ОС.
Последните два признака се отнасят с пълна сила и за логическите лоши сектори.

Бързи препоръки

Третирането на лоши сектори, независимо логически или физически е особено муден процес, който понякога може да бъде избегнат. Разбира се, в случая е важно кои от симптомите сте забелязали и доколко влошено е състоянието на диска:
- Първо, ако твърдия диск все още е в гаранция, няма смисъл да се занимавате с нищо от изброеното. Имайте предвид обаче, че устройството ще бъде заменено само ако лошите сектори са дотолкова, че нормалната работа е невъзможна.
- Второ, веднага щом забележите симптомите на лоши сектори е от особено важно значение да запазите всяка важна информация, която помещавате на съответния диск. Ако наистина става въпрос за лоши сектори, не се знае кога ще застигнат тези данни.
- Ако сте се насочили към софтуер за възстановяване на информация, не го инсталирайте на дяла, от който ще възстановявате, за да не презапишете желаните файлове изцяло или частично, т.е. файловете които са частично презаписани няма да ви свършат никаква работа, защото са само фрагменти от оригиналите.
- Направете имидж на хард диска си, но не по метода "backup to prevent disaster", а в двоичен режим, сектор по сектор, включително "deleted areas", за да извлечете всички възможни данни. Препоръчително е да запазите копието на имиджа на друг твърд диск (или носител според размера на имиджа). Така ако объркате нещо по невнимание, винаги ще можете да възстановите предишните си настройки и информация. За целта, можете да използвате двете най-популярни и ефективни решения Symantec Ghost и Acronis True Image.
- Ако HDD-ка ви е IDE, обърнете внимание на дължината на кабела - максимума за стабилна работа е 45см., ако е повече има вероятност някои от проблемите ви да са в тази посока.
- Ако машината ви е с повече от един физически твърд диск, но забелязвате проблеми и в двата, адресирайте BIOS настройките, захранването и дъното. Започнете по възможност с поставяне на друг хард диск. Направете ъпдейт на фърмуера на BIOS-a.

Тежката артилерия
SMART
Зад тази абревиатура стои наименованието Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology - това е стандарт заложен във всички съвременни твърди дискове, който предоставя информация за физическото състояние на устройството. Използван в допълнение със софтуер, може съвсем акуратно да ви покаже какви и доколко големи са проблемите с HDD-ка. Важно е да се отбележи, че по подразбиране SMART е изключен, тъй като увеличава времето за рестарт на машината. Можете да го включите през BIOS-a.
SMART работи като сравнява настоящото състояние на диска по редица параграфи за идеалното му състояние. За пример, измерва скоростта на въртене за прочитане на записаната информация и я сравнява със скоростта регистрирана при излизането на устройството от фабриката. Занижената скорост е ясен индикатор за износване на електромотора на твърдия диск. SMART може да регистрира проблеми по над 30 признака, като точната цифра зависи и от производителя на диска, и от производителя на дъното. Но трябва да разберете, че тази технология е надеждна само когато става въпрос за засичането на физически повреди и не предоставя вариант за коригирането им.

Windows CHKDSK
Проверката на диска включена в Windows може да направи и бързо сканиране, и сканиране на повърхността, което може да отнеме повече от 30 минути (в зависимост от рамера на дяла). Не е нужно да сте специалисти, за да знаете, че на това приложение не може да имате пълно доверие и не можете да разчитате на 100%, че ще ви реши проблемите - ако беше така, тогава нямаше да съществуват всички други платени и далеч по-ефективни програми, наречете го "пазарна логика". Ако не друго, CHKDSK е много по-бърз от следващите, които ще разгледаме, а и ако става въпрос за логически/софтуерни грешки, често може и да ви отърве кожата.
Достъпът до CHKDSK (за XP, Vista, Windows 7) става през My Computer -> десен клик на съответният дял -> Properties -> Tools -> Error-checking; алтернативно за Vista и Windows 7 -> Start -> пишете в полето за търсене "CHKDSK". Ако сте ползвали първият метод е важно да сложите отметки и на "Automatically fix file system errors", и на "Scan for and attempt recovery of bad sectors" (включвайки вторият вариант за дяла, на който е инсталиран ОС, ще ви се наложи да рестартирате).

Приложения на производителя
По-големите производители на твърди дискове предлагат безплатен диагностичен софтуер, който е достатъчно ефективен и най-вече опростен до максимум. Maxtor сега е Seagate (двете компании се обединиха), но ако ползвате от старите им дискове, вашето приложение се казва Powermax). Софтуера на Seagate е Seatool. Този на Western Digital е Data Lifeguard Diagnostic - посочете точният модел на устройството). Този на Hitachi е Drive Fitness Test. Ако имате друг диск, просто посетете официалният сайт на прозиводителя и намерете диагностичният им софтуер; като алтернатива, можете в Google да въведете името на производителя и "diagnostic software".
Ако проблемите ви са сериозни и смятате да върнете диска, за да ви го заменят с нов, обкновено от другата страна, ще настояват да пуснете тест с този вид софтуер и на базата на резултата, евентуално ще го подменят. Дори да сте пълен лаик или просто нямате времето да се занимавате с подобни операции, от съответната фирма, ще пуснат точно този софтуер, за да видят какъв е проблема.
Ако все пак сте достатъчно ентусиазирани сами да си свършите работата, имайте предвид, че горепосочените приложения са в два варианта - единият за сканиране през ОС, другият за сканиране, чрез буут диск/дискета (води се по-ефективен, защото получава пълен достъп до диска; често е и по-бавен). За тези програми, също трябва да се заредите с голямо търпение - за да са ефективни, трябва да посочите от опциите "full test" или "extended test" (в зависимост от софтуера), които често продължават часове наред.

HDD Regenerator и MHDD
Тези две програми са самото олицетворение на "тежката артилерия". И двете са руски, и двете са включени в популярният пакет Hirens Boot CD, и за двете е много важно да ползвате последната им налична версия, тъй като всяка следваща, освен че на теория се води по-ефективна, на практика със сигурност е още няколко процента по-бърза... А бързината в случая е важна. Ако някога сте си мислили, че дефрагментацията е прекалено бавна или че сканиране с антивирусен софтуер продължава неимоверно дълго, този вид софтуер обикновено не отделя по-малко от денонощие за сканиране. Ако лошите сектори са много, един бива коригиран за от 3 до 15 минути и сами разбирате, че сканирането може да продължи денонощия наред. Това е особено фрустриращо, не само защото машината не може да се ползва, но и защото може да се получи токов удар или както понякога се случва програмата да забие. Но искате ли да спасите диска си, това е начина. И двете програми ефективно коригират логически лошите сектори, като HDD Regenerator ползва уникален метод, при който чрез подходящо намагнетизиране възстановява секторите, макар и по-бавно. Искате ли една добра новина? Преди няколко години, тези програми бяха толкова бавни, че при по-големи твърди дискове сканирането можеше да продължи две или повече седмици. Чувствате ли се късметлии?

Форматиране
Ако сте спасили информацията си и вече единствено искате да спасите HDD-ка, можете да се насочите към форматирането му. Тази операция обикновено заличава логическите лоши сектори и ще ви позволи да инсталирате ОС наново. Бързото форматиране обаче, единствено презаписва файловата таблица и докладва всички сектори и клъстери като празни. Пълното форматиране прави същото, но дяла се обхожда и анализира сектор по сектор, за да се провери годността им - ако се маркират като лоши, тогава тук се включват "излишните" сектори. Най-ефективното форматиране е Low-level форматирането, при което се записват нули във всеки сектор, така заличавайки перманентно всякаква информация записана на тях. Защо нули ли? Защото записа на данни е в двоична система, а както знаем от математиката, тази система е съставена от нули и единици. Този вид форматиране е препоръчително да се извърши със диагностициращия софтуер на производителя, където като опция може да се срещне под формата на "Write Zeros", "Low-level format" и "Zero Fill Drive". Цялата операция е в пъти по-продължителна от пълното форматиране и често продължава поне 4-6 часа (в зависимост от капацитета на твърдия диск).

За финал
В заключение, нека отново напомним, че единствено логическите лоши сектори са поправими и след един Low-level формат, всичките ви проблеми могат да се решат. Ако имате физически лоши сектори, изброените методи, ще ви помогнат в някаква степен и вероятно, ще удължите живота на HDD-ка си с няколко седмици, но проблема бидейки физически, много скоро отново ще се появи и ще се разширява в прогресия, докато не се стигне до тоталната смърт на устройството.
Не на последно място, обръщайте внимание как се държи твърдия диск - вие би трябвало да знаете най-добре как оперира и ако забележите, дори един от симптомите на лошите сектори, първото нещо, което трябва да направите е да спасите ценната информация и тогава предприемайте каквото и да е. И... Успех!

 

2.Четери развенчани мита за твърдите дискове и лошите сектори

- Low Level форматирането съкращава живота на HDD – отдавна се носят слухове, че този тип форматиране не трябва да се извършва повече от 2-3 пъти в жизнения цикъл на твърдия диск, тъй като дере повърхността му. Грешно! Low Level форматирането просто размагнетизира диска от първия до последния байт по електромагнитен път, заличавайки перманентно всяка съхранена информация.
- Некачественото захранване причинява появата на лоши сектори – такова захранване може да е причината за редица физически проблеми по компютърните компоненти, но не и да причини лоши сектори. Мита идва от това, че при внезапно спиране на захранването, главите на твърдия диск физически се удрят в повърхността на плочите. Това не е така, защото при липсата на захранване, главите автоматично лягат върху повърхността, а не се удрят.
- Високоскоростният Интернет е причината за износването на съвременните HDD-та – това е така – ако денонощно сваляте и ъплоудвате на високи скорости, в действителност говорим за по-бързо износване на главите, но днешните твърди дискове страдат от далеч по-ефективен убиец – горещината. Горещина + прах + денонощно сваляне/сийдване на торенти бъдете сигурни е смъртоносна комбинация. Погрижете се да редуцирате до минимум първите две, ако не можете да се откажете от битката за коефициенти.
- Поява на лоши сектори от изстудяване – отдавна, още преди появата на IDE дисковете се наблюдаваше феномен, при който лошите сектори никнеха като гъби, когато HDD-ка е бил за продължително време изложен на ниски температури (около и под нулата), тогава често единственото спасение се оказваше Low Level форматирането. Това обаче се отнася за технологии отпреди четвърт век и не засяга настоящите твърди дискове.

Повреди при съвременните хард дискове
Повредите при съвременните хард дискове могат условно да се разделят на 3 основни категории: електронни, механични и логически.

Повреди в електрониката:
   Повредите в електрониката обикновено са свързани с проблеми в контролера на хард диска. Най-честият симптом в такива случаи е неразпознаването на диска от компютъра (BIOS). В такива ситуации информацията на диска обикновено не е повредена и възстановяването й е 100% възможно с подмяна на дефектиралите части.
   
Механични повреди:
   Съвременните твърди дискове са високотехнологични, фини и деликатни устройства. Независимо че производителите им дават много голям ресурс (за някои модели 5 години гаранция, 600 000 часа работа до отказ), понякога възникват проблеми, свързани с много прецизната механика - повреди на четящите/пишещите глави, проблеми с двигателите или с позиционирането на главите.
   Най-често механичните повреди са предизвикани от физически удар, преместване на компютъра, фабрични дефекти, статично електричество, токов удар или механична повреда на главите.
   Симптомите на механичните проблеми най-често са издавани нетипични шумове от устройството - обикновено тракащи, стържещи или виещи звуци.
   В случай на издаване на странни звуци от компютъра е необходимо той веднага да се изключи и да се обърнете към квалифициран сервиз за диагностициране на проблема. Трябва да се вземат спешно мерки за запазване на информацията ...
   В повечето случаи ремонтът на механично повредени дискове е напълно възможен (повредени двигатели, неправилно позициониране на главите, повреда на главите) и информацията се възстановява напълно.
   Във всички случаи при механични повреди се налага отваряне на твърдия диск, което може да стане само в специализиран сервиз от квалифицирани професионалисти.
   
Грешки, свързани с логическата организация на информацията на хард диска
   В тази ситуация хардуерно дискът функционира нормално, но се нарушава или изкривява достъпът до данните - т.е. информацията става недостъпна НЕ в резултат от разрушаване на самите данни, а поради разрушаване на препратки към тях. Повреди на отделни сектори на диска, включително MBR, BOOT, FAT, ROOT, MFT и т.н., не са фатално ограничение за възстановяване на данните. Ако на Вашия твърд диск, CD, дискета, ZIP-устройство е повредена или разрушена файловата система, още не всичко е загубено! С много голям процент вероятност информацията може да бъде възстановена.
   При откриване на проблеми от този тип е препоръчително веднага да се спре използването на диска и да се потърси помощ от специалист.

4.Хард дискове, харддискови устройства и интерфейси

Хард дискът е устройството, което съхранява по-голяма част от данните на потребителя. Тъй като данните все пак са най-ценното във вашата система, разумно е да се предположи, че харддискът е, в известна степен, най-важната част от компютъра.

Харддискови устройства и интерфейси

Подсистемата на харддиска се състои от самото харддисково устройство, дисков интерфейсен контролер, който се поставя в един от разширителните слотове на дънната платка, и кабел или кабели за връзка между тях. Дисковите интерфейси са или хост адаптери, или контролери, в зависимост от вида на използваната технология. По-старите устройства използват контролери, а по-новите съответно хост адаптери. Разликата ще бъде разгледана малко по-нататък.
Понятията, свързани с харддисковете, се отнасят или за самите устройства, или за дисковия интерфейс.
Дисковите интерфейси също имат определени характеристики.

Геометрия на диска: глави, пътечки, цилиндри и сектори

Не трябва дори и да си помисляте да настройвате харддиска, без да разбирате термини като цилиндър, глава, сектор и пътечка – основни думи, що се отнася до подобен род устройстйа.
Върху диска данните се съхраняват под формата на байтове. Тези байтове са групирани по 512, като една такава група се нарича сектор. Секторът е минималното количество информация, която може да се прочете или запише върху харддиска. Секторите са групирани в пътечки, а пътечките понякога за удобство са подредени по групи, наречени цилиндри. Един диск има поне две повърхнини. На фигура 10.2 можете да видите разрез на харддисково устройство.
Преди да разгледаме по-подробно харддисковите устройства обаче, по-лесно ще е да обясним структурата им с един много прост пример, с помощта на по-опростената среда за съхранение на данни – “древната” 360КВ дискета. Описанието на 360К дискета може да бъде направено по следния начин:
Дискетата има две страни, което изисква две глави за четенето им. Понякога те се наричат две повърхности.
Всяка от страните съхранява данни.
Всяка страна е разделена на 40 концентрични пътечки. Използва се и свързаното с пътечките наименование цилиндри, затова се казва, че една 360К дискета има 40 цилиндъра.
Всяка пътечка е разделена, както се реже торта на парчета, на девет части, наречени сектори.
Всеки сектор съхранява 0.5К (512 байта) информация.
За разлика от дискетата, харддискът съдържа твърди метални дискове, наречени точи, които са подредени една над друга. Целият този пакет е поставен в кожух с филтрирана газова среда. Например оригиналното 10МВ дисково устройство на XT имаше само две плочи. Други устройства могат да имат по-малко или повече. Връщайки се към примера с дискетата можем да кажем, че тя е като една “плоча”, но не е твърда.

Дискови глави

Също както дискетата, харддискът има електромагнитна глава за четене/запис за всяка от страните на всяка плоча. Например оригиналното 10МВ устройство на XT имаше четири глави: за двете плочи по две глави. Тъй като харддисковото устройство е запечатано, не трябва да се притеснявате за калибрирането или почистването на тези глави. Дори и да искахте, не бихте могли да направите това, понеже нямате достъп до тях.

Дискови пътечки

Всяка страна на всяка плоча (понякога наречена повърхност) е разделена на концентрични окръжности, точно както е при дискетата. Една дискета, като старата 360КВ, показана на фигура 10.3, обикновено има 40 пътечки, но харддисковете имат най-малко 305. Виждал съм устройства с над 3000 пътечки. Плочата обикновено е с диаметър 5.25 инча, като на дискета, затова очевидно пътечките са доста по-близо една до друга. Плочите на харддисковите устройства могат да бъдат с диаметър 5.25, 3.5, 2.5 или 1.75 инча.

Цилиндри

Обикновено в един харддиск има повече от една плоча, затова голяма част от дисковете използват четири или повече глави за четене/запис. Всички дискови глави, независимо от това дали са двете глави на флопидисковото устройство или шестнадесетте, използвани при някои по-големи устройства, са закрепени към задвижващ механизъм. Това означава, че когато глава 0 (броим от 0 до 3, както е в целият компютърен свят, а не от 1 до 4) е позиционирана върху пътечка 142 на повърхност 0, глава 3 също е позиционирана върху пътечка 142 на повърхност 3. Дисковите глави не могат да бъдат позиционирани независимо и този факт ни води към изясняване на понятието цилиндър.
За да се прочете даден сектор, дисковият хардуер преминава през две стъпки. Първо, четящо/записващите глави трябва да се придвижат над определената пътечка. Второ, трябва да се изчака определено време, докато желаният сектор се окаже под главата и най-накрая може да бъде прочетен. В най-общия случай движението на главата отнема най-много време. Това означава, че даден файл ще бъде прочетен най-бързо, ако секторите му са разположени върху една пътечка, а пътечките му са една върху друга. В този случай придвижването на главата е минимално и се чете максимална по обем информация. По такъв начин, ако даден ^ голям файл започва, да речем, под глава 0 и пътечка 271, добре ще е да се уверите, че следващата пътечка, която файлът използва, е под глава 1 и е отново 271, следващата е под глава 2 и е върху пътечка 271, и т.н. Така за зареждане на голямо количество данни няма да е необходимо движение на главите.
В този пример може да се види връзката между всички пътечки с номера 271. Това тяхно групиране обособява т.нар. цилиндър. (Пътечките представляват окръжности, а ако подредите еднакви окръжности една над друга, ще получите цилиндър.) Връзката между пътечки и цилиндри е показана на фигура 10.4.
Броят на пътечките от една повърхност е равен на броя на цилиндрите, затова повечето производители не дават данни за броя на пътечките: отчита се само броят на цилиндрите. Въпреки че двете понятия означават различни неща, цилиндрите и пътечките се използват като синоними.

Сектори

Всяка повърхност е разделена на части по подобие на торта. При флопидисковите устройства пътечките обикновено са разделени на от 8 до 18 сектора (парчета от тортата).
И флопи и харддисковите устройства съхраняват по 512 байта на сектор – 0.5КВ данни, като 1К = 1024.
Ако обобщим казаното дотук, една 360КВ дискета се състои от:

  • 2 страни или повърхности или глави
  • 40 пътечки на страна или цилиндри
  • 9 сектора на пътечка
  • 0.5К байта на сектор

Резултатът е:
2 х 40 х 9 х 0.5К = 360К байта
А сега да сравним тези данни със спецификацията на 10МВ хард диск на XT – най-елементарния хардциск, който съм виждал:

  • 4 повърхности
  • 305 пътечки на всяка повърхност
  • 17 сектора на пътечка
  • 0.5К байта на всеки сектор

Резултатът е:
4х305х 17х0.5К= 10 370К байта
Ако разгледате други дискове, ще откриете, че величината 512 байта/сектор е доста постоянна. Броят на пътечките, броят на плочите и броят на секторите варира. Повечето производители не изнасят данни за броя на плочите, а за броя на главите, което отговаря на броя на повърхностите. Да вземем за пример по-съвременен диск:

  • Има 2448 цилиндъра
  • Използва 16 глави
  • Има 63 сектора на пътечка

Във всеки сектор има 512 байта (0.5К) данни
Умножете тези стойности и ще получите устройство с капацитет приблизително 1200МВ или 1.2 GB.

Зоново битов запис (ZBR)

Преди да изоставим темата за секторите, струва си да споменем, че диаграмите, които видяхте досега в книгата, предполагат, че всички споменати устройства имат константен брой сектори на пътечка. Това обаче не винаги е така.
За повечето устройства ще откриете, че имат постоянен брой сектори на пътечка. Това изглежда като разхищаване на полезна повърхност, защото е очевидно, че секторите на външните пътечки заемат много повече място от тези от вътрешната страна. Защо да не се запишат още няколко сектора върху външните пътечки?
Причината е една – доста по-трудно е да се проектира устройство, поддържащо различен брой сектори на пътечка. Фиксираният брой сектори на пътечка означава, че главите прехвърлят едно и също количество данни за милисекунда, независимо дали се използва цилиндър 0, или цилиндър 1500. Поставянето на повече сектори върху външните пътечки изисква доста по-гъвкава схема за четене и запис, и до сега не беше икономически изгодно да се използва вариращ брой сектори на пътечка, освен при най-скъпите устройства.
Записването на различен брой сектори на пътечка върху дисковата повърхност се нарича зоново битов запис или ZBR (Zone Bit Recording). Изискването на потребителите за все по-голям и по-голям капацитет във все по-малки и по-малки устройства, в комбинация с по-евтина и по-бърза електроника, доведе до все по-нарастващата употреба на ZBR.
По-голяма част от използвания от вас софтуер няма да разбере, че дискът ви използва ZBR. Тъй като софтуерът предполага, че броят на секторите на пътечка е постоянен, ZBR устройствата го “заблуждават”, държейки се като устройства с постоянен брой сектори на пътечка.
Един вид диск, за който можете да бъдете сигурни че винаги използва ZBR, е CD-ROM устройството. Вместо концентрични пътечки, CD-ROM устройствата използват една дълга непрекъсната спирала, като пистите на грамофон. Как хардуерът на CD-ROM-a успява да се справи с вариращия брой сектори? Проблемът се решава с променяне на скоростта на въртене на задвижващия електродвигател в зависимост от положението на главата върху диска. Повече за CD-ROM устройствата ще намерите в съответната глава.

Ограничения, свързани с големината на диска

Преди да продължим, позволете ми да се отклоня за момент и да поговоря за някои софтуерни ограничения относно големината на диска. Хората често казват: “DOS не може да поддържа устройства, по-големи от 500МВ”, но това не е съвсем вярно. Какво е действителното ограничение за големината на диска?
Първото препятствие е интерфейсът. Всеки дисков интерфейс налага ограничения върху броя на главите, които може да поддържа, или върху броя на секторите на пътечка. Тази информация играе все по-малка роля в наши дни, тъй като повечето съвременни видове устройства – IDE, EIDE и SCSI, които ще срещнете по-нататък в тази глава, вземат под внимание само параметъра общ брой сектори на устройство. Тяхното ограничение е четири милиарда сектора на устройство, така че хардуерът налага ограничение от два терабайта на устройство, ако в един сектор има 0.5К данни.
Дисковият контролер, включен в IBM АТ от 1984г., беше популярен като WD1003 на Western Digital и се наложи като стандарт за дискови контролери. Той имаше ограничение до 16 глави. Това не е задължително, но използването на повече от 16 глави може да доведе до несъвместимост, затова производителите избягват вграждането на повече от 16 глави.
Следващото ниво е BIOS на компютъра. Дисковият интерфейс на BIOS извикваше INT 13 след издаване на команда от програма за достъп до него. Първоначално той беше дефиниран за дискети. Номерът на сектора се записваше в 8-битов регистър, наречен CL, номерът на пътечката се съхраняваше в друг с име СН, а в трети 8-битов регистър, наречен DH, се записваше номерът на главата. Осемте бита могат да представят до 256 стойности, следователно BIOS-ът поддържаше до 256 глави, 256 цилиндъра и 256 сектора на пътечка.
Поради съображения за удобство и съвместимост INT 13 беше замислен да обслужва харддисковите устройства на XT и следващите системи. А ограничението от 256 цилиндъра, умножено по 256 глави на цилиндър, по 256 сектора на пътечка и по 0.5К на сектор не е лошо – 8.4GB. Разпределението обаче не беше добро: повечето устройства нямат повече от 16 глави, а от друга страна по-голяма част от устройствата са с повече от 256 цилиндъра (в действителност почти всички).
Ето защо използването на INT 13 за харддискове водеше до грешки.
Дефиницията на СН и CL беше малко мъглява. CL все още съхранява номера на сектора, но само в младшите 6 бита на CL. Старшите 2 бита на CL се добавяха отпред в СН за номера на цилиндъра. Това означава, че броя на секторите може да бъде описан само с 6 бита, а максималната стойност, която може да се представи чрез 6 бита, е 63. Цилиндрите биха могли да се представят чрез 10 бита, а максималната стойност, описана с 10 бита, е 1023. (Минималната стойност и за секторите, и за цилиндрите е 0.)
И така, BIOS предполага, че цилиндрите не могат да бъдат повече от 1023, а секторите не повече от 63. Тъй като първият цилиндър е винаги с номер 0, това означава, че BIOS поддържа до 1024 цилиндъра. От друга страна, номерацията на секторите започва от 1, така че максималната стойност е 63. Вие можете да заобиколите BIOS или чрез BIOS чип на платката на дисковия интерфейс, или ако използвате някакъв драйвер за устройството, като например OnTrack Disk Manager, но и в двата случая жертвате съвместимостта с други операционни системи.

Преобразуване на сектори и логическо адресиране по блокове

Най-големият проблем, налагащ се от ограничението на BIOS, не е в това, че той не може да поддържа дискови устройства с повече от 500 глави (все пак не съм виждал нито едно такова устройство). По-същественият проблем е този, че съществуват много устройства с повече от 1024 цилиндъра.

Преобразуване на сектори

Когато инсталирате харддиск в даден компютър, както ще научите в следващата глава, ще трябва да въведете характеристиките на новото устройство – колко на брой цилиндри, глави и сектори притежава. Ако трябва да бъдем точни, вие въвеждате тази информация в системния CMOS чип. BIOS обаче няма да ви позволи да въведете стойност за цилиндрите по-голяма от 1024. (Някои нови системи позволяват въвеждането и на по-големи числа.) А сега да предположим, че имате устройство с 1600 цилиндъра и 4 глави. Ако се опитате да запишете стойността 1600, по-голяма част от системите просто ще откажат да я възприемат. Затова някои дискови системи “излъгват” компютъра, казвайки, че имат не 1600 цилиндъра и 4 глави, а 800 цилиндъра и осем глави. Сметнете и ще видите, че резултатът е един и същ и в двата случая, но сега BIOS вече е удовлетворен. В такъв случай BIOS издава команди към диск с 800 цилиндъра и 8 глави, а тези имагинерни характеристики се преобразуват от дисковата подсистема в реалните 1600 цилиндъра и 4 глави. Този процес е наречен преобразуване на сектори.
Някои SCSI и IDE системи издигат преобразуването на секторите до нови висоти, като следят само общия брой сектори за цялото устройство. Обикновено системният софтуер би казал на дисковия интерфейс: “Дай ми достъп до цилиндър 100, глава 3, сектор 20″. Това се нарича “триизмерен” секторен адрес. При тези SCSI и IDE системи обаче, системният софтуер просто би казал само: “Дай ми достъп до сектор 143 292 на диска”. Всички сектори са номерирани един след друг, независимо от техните глави и цилиндри. Такава адресираща схема на секторите се нарича линейна.
И така, защо това е проблем? Обикновено не е. Но ако вие използвате програма, която работи с диска на ниско ниво, като например калибриращата SpinRite, тя може да изисква преформатиране на определени пътечки от диска. Когато тя подава заявка към контролера за форматиране от ниско ниво, да речем, на цилиндър 10, глава 5, той възприема командата по следния начин: “Форматирай реалния цилиндър 10 на устройство с 1600 цилиндъра, а не логическия цилиндър 800″. В резултат на това форматирането от ниско ниво завършва с унищожаване на информация, което не е било първоначалното намерение на калибриращата програма. Програмата SpinRite детектира преобразуването на сектори и така избягва тези проблеми, но това не важи за всички програми.

Логическо адресиране по блокове

Но преобразуването на сектори изглежда малко странно за по-големи устройства.
Погледнете няколко страници назад и намерете резултата от програмата CORETEST. Веднага ще забележите нещо странно. Устройството, отбелязано като EIDE DRIVE, твърди, че има 64 глави\ Колко голямо е това устройство? Физически то е с размерите на колода карти. Как са успели да поберат всички тези глави в устройство с височина само един инч -да видим, при 64 глави би трябвало да има 32 плочи?
Отговорът е, както може би се досещате, че те не са направили нищо подобно. Устройството има 64 глави, 63 сектора и 611 цилиндъра. Това са общо 1 231 776КВ, 1203МВ или 1.17GB. (Спомняте ли си, един мегабайт не е 1 000 000 байта, а 1 048 576 байта. По аналогичен начин, един гигабайт не е 1 000 000 000 байта, а 1 073 741 824 байта. Не се изненадвайте обаче, ако производителите за удобство предефинират понятията на 1 000 000 и 1 000 000 000.)
Както вече споменах преди една или две страници, аз имах устройство с 2448 цилиндъра, 16 глави и 63 сектора. Изчислете капацитета му още веднъж и ще получите устройство със същата големина. Това не е съвпадение, това е същото устройство.
Тук внимателните читатели доста ще се озадачат и ще кажат: “Хей, чакай малко, 64 глави определено не могат да се съберат в устройство с височина един инч, но същото важи и за 16 глави. Какво става тук?”. Това е вярно. Устройството няма 16 глави. Но именно това трябва да кажа на компютъра, когато конфигурирам системата.
Виждате ли, това устройство, както повечето съвременни устройства с голям капацитет, използва ZBR кодиране. Това означава, че има променлив брой сектори на пътечка. Проблемът е, както вече обясних, че BIOS-ът на вашето PC ще настоява да узнае броя на цилиндрите, главите и секторите на пътечка на устройството и ще отказва да използва каквото и да е устройство, без да е въведена подобна информация. Но техническата спецификация на моето устройство казва, че то има 3854 Цилиндъра, шест повърхности за данни и не дава никаква информация за броя на секторите на пътечка. Няма начин да се каже на един съвременен BIOS следното: “Устройството има 3854 цилиндъра, 6 повърхности за данни и променлив брой сектори.”.
В резултат на това електрониката на устройството е проектирана по такъв начин, че да удовлетвори изискванията на компютъра и устройството да се държи като харддиск с постоянен брой сектори на пътечка. В действителност няма проблем. Това е един вид преобразуване на сектори.
Проблемът при мен се разреши от хост адаптера и устройството, работещи заедно с друг вид преобразуване на сектори, наречено логическо адресиране по блокове или LBA (Logical Block Addressing). В случая с това устройство, LBA пренареди предполагаемата геометрия на диска. В резултат на това се получи устройство с по-малко цилиндри и повече глави, отколкото виждаха секторите.
Обикновено LBA е функция, поддържана от дисковия интерфейс. Виждал съм обаче устройства с джъмпери, които трябва да се преместят, за да може то да работи с LBA. Главната задача на LBA е да се пребори с нежеланието на DOS за работа с устройства, по-големи от 504МВ.

Производителност на диска

Някои комбинации диск/контролер са по-бързи от други. Ние отчитаме скоростта на устройството, като измерваме времето, за което се намира определена порция от данни, и след като веднъж е намерена, колко бързо може да бъде прочетена от диска. Първият параметър се нарича време за достъп, а вторият – скорост на трансфер на данните.

Търсене и изчакване

Процесът на прочитане на определен сектор включва две стъпки. Първо главата трябва да се позиционира върху желаната пътечка, след това да се изчака завъртането на сектора, докато застане под главата, и да се прочетат данните.
Значи, придвижването на главата отнема доста повече време, отколкото изчакването на сектора. Затова малкото време за търсене (времето за придвижване на главата) е критично за добрата производителност на диска.
Тези два параметъра се наричат време за търсене и време за изчакване (латентен период). Времето за търсене представлява необходимото време за позициониране на главата върху пътечката. Времето за изчакване се характеризира от времето, за което желаният сектор се придвижва под главата.
Литература:
1. Компютърна енциклопедия, Марк Минаси, Издателство СофтПрес, 1999г.

Сходни статии

Поглед отвътре: платката

Най – ясно се вижда как работят нещата, когато се разглобят. (Разглобяването на твърдия диск го прави неизползваем, така че не правете това в къщи).



Дискът представлява херметизирна метална кутия, на която е поставена управляваща платка. Въпросната платка управлява мотора, който движи плочите, а също така и главите. Другата важна задача на платката е да превръща електрическите и магнитни сигнали в байти и обратно.




Поглед отвътре: под платката

Под платката се намират контактите с двигателя, който върти плочите, както и вентилационен отвор, за изравняване на налягането:



След премахване на металния капак се вижда доста проста, но съвършена механика:



На картинката се виждат:

• Плочите – обикновено се въртят с 3 600, 4 500 или 7 200 оборота в минута (rpm). Плочите се правят с изключителна точност и се полират до огледална гладкост.
• Рамото и главите – те се контролират от механизъм в горния ляв ъгъл. Рамото може да придвижва главите средно по 50 пъти в секунда!


Поглед отвътре: плочи и глави

За да се увеличи капацитета на твърдия диск се слагат няколко плочи. Дискът от снимката е с 3 плочи и 6 глави



Механизмът, който движи рамото с главите e изключително бърз и точен, за което използва червячна предавка.




Съхранение на данните

Данните се съхраняват на повърхността на плочите в сектори и пътечки. Пътечките са концентрични кръгове, а секторите са части от пътечките:



В жълто е показана пътечка, а в синьо - сектор. Секторът съдържа фиксиран брой байтове например 256 или 512. На по – високо ниво секторите се обединяват в клъстери (гроздове).

Процесът на форматиране в ниско ниво на твърдия диск представлява създаване на пътечките и секторите. Началната и крайната точка на сектора се записва по определен начин, известен като форматиране, при което се създава и файловата система.
_________________

half-height drive (устройство с половин височина)
Устройство, спестяващо половината от мястото в отвора за монтиране на 3 1/2 -инчови устройства, използвани в оригиналното IBM PC. Повечето от съвременните устройства са с половин височина.
hand-held computer (ръчен компютър)
Портативен компютър, който е достатъчно малък, за да се побере в една ръка.
hand scanner (ръчен скенер)
Оптично устройство, използвано за дигитализиране на относително малки изображения или снимки.
hard card (хард карта)
Разширителна платка, съдържаща малък харддиск и контролер към него. Хард картата ви позволява да добавите харддиск, дори когато всички места за монтиране в компютъра ви са заети (разбира се, трябва да имате свободен слот за разширение). Тези карти са въведени от Plus Development Corporation.

hard disk controller (харддисков контролер)

Разширителна карта, съдържаща необходимите схеми за управление и координиране на харддисково устройство. Много харддискови контролери са способни да управляват повече от едно устройство, а също и флопидискови, че дори и лентови устройства.

hard disk drive (хард дисково устройство)

Устройство за съхранение на информация, използващо набор от въртящи се дискове с магнитно покритие, наречени плочи, което служи за съхранение на данни и програми. В ежедневието понятия като „харддиск“, „твърд диск“ и „харддисково устройство“ се използват взаимозаменяемо, тъй като дискът и устройството са един цял механизъм. Обикновено плочите на харддиска се въртят с 3600 rpm (оборота в минута), а главите за четене/запис „плават“ върху въздушна възглавница на разстояние от плочите 10 – 25 милионни от инча, като по този начин никога не се допират до магнитната повърхност. Цялото устройство е херметически затворено, за се предпази от микроскопични прашинки, които биха могли да влязат и да нарушат прецизното разстояние. Капацитетът на харддисковете варира от няколко десетки мегабайта до няколко гигабайта. Колкото по-голям е дискът, толкова по-добра стратегия за архивиране трябва да се изработи. Харддисковете са много надеждни, но понякога се повреждат, и то в най-неподходящия момент.

hard disk interface (харддисков интерфейс)

Стандартен начин за осъществяване на достъп до информацията, записана на харддиск. С течение на времето се появиха няколко различни харддискови интерфейса, в това число ST-506, ESDI (enhanced small device interface), IDE (integrated drive electronics) и SCSI (small computer-system interface).
hard reset (твърдо рестартиране)
Рестартиране на системата чрез натискане на бутона Reset на компютъра или чрез изключване и включване на захранването. Използва се само когато системата е блокирала толкова зле, че натискането на Ctrl-Alt-Del не работи.

hardware (хардуер)

Всички физически електронни компоненти в една компютърна система, включително периферни устройства, печатни платки, дисплеи и принтери.
hardware-dependence (зависимост от хардуера)
Изискването за наличието на определен хардуерен компонент, за да може дадена програма да работи. Хардуерно зависимият софтуер обикновено е много труден за пренасяне към друг компютър.
hardware-independence (независимост от хардуера)
Възможността да се постигнат едни и същи резултати в различни работни среди, без да се изисква наличието на специфичен хардуер. Операционната система UNIX и езикът за описание на страници PostScript са пример за хардуерна независимост. UNIX работи на голямо разнообразие от компютри – от PC до Cray, a PostScript се използва от много производители на принтери.
Hayes-compatible modem (Hayes съвместим модем)
Всеки модем, разпознаващ командите от стандартизирания команден набор, дефиниран от Hayes Microcomputer Products, Inc.
head (глава)
Електромагнитно устройство, използвано за четене от и запис върху магнитен носител, като харддискове или дискети, лентови устройства и компактдискове. Главата преобразува прочетената информация в електрически импулси и ги изпраща към компютъра за обработка.
head crash (сгромолясване на главата)
Неочакван сблъсък между главата на харддиска и бързо въртящата се магнитна повърхност, резултатът от което е повреда на дисковата повърхност, а понякога и на самата глава. Сгромолясване на главата в областта на FAT таблицата (file allocation table) може да бъде изключително опустошително, тъй като във FAT се съдържат инструкции, указващи на операционната система как да намира файловете и директориите на диска. Ако FAT таблицата бъде повредена, останалите файлове и директории могат да станат напълно недостъпни. Напоследък при новите модели харддискове се постигна много за елиминирането на този проблем.
hertz (херц)
Съкращава се Hz. Единица за измерване на честота. 1 херц се равнява на един цикъл за една секунда.
hexadecimal (шестнадесетично)
Съкращава се hex. Бройна система при основа 16, която използва цифрите от 0 до 9, след което буквите от А до F (еквивалентни на десетичните числа от 10 до 15).
Шестнадесетичните числа са много удобен начин за представяне на двоичните числа, използвани вътрешно от компютрите, тъй като те се поместват идеално в 8-битовия байт. Всичките 16 цифри от 0 до F се представят с 4 бита, а две шестнадесетични цифри съответно с 8 бита, което е един байт. Това означава, че един байт може да съдържа кое да е от 256-те различни шестнадесетични числа от 0 до FF. Шестнадесетичните числа често се означават с малка буква h (например 1234h), за да се различават от десетичните числа.
HGC
Съкращение от Hercules graphics card – графична карта Hercules. Видеоадаптер за DOS компютри, представен от Hercules Computer Technology. HGC представя монохромни графики със 720 точки по хоризонтала и 348 точки по вертикала.
high-density disk (дискета с висока плътност)
Дискета с по-висока плътност на записа и съответно по-голям капацитет от дискетата с двойна плътност. При Macintosh дискетите с висока плътност побират 1.44МВ. При IBM-съвместимите ипотпал лаптопи и компютри 5.25 -инчовите дискети с висока плътност побират 1.2 MB, докато 3.5-инчовите побират или 1.44 MB, или 2.88 MB.
high-level format (формат от високо ниво)
Процесът на подготовка на дискета или дял на хард-диск за използване от операционната система. При DOS форматът от високо ниво създава сектора за първоначално зареждане (boot сектор), таблицата за разположение на файловете (FAT) и главната директория.

high memory area (област на високата памет)

Съкращава се НМА. При един IBM-съвместим компютър това са първите 64К от разширената памет над границата от 1 MB от адресното пространство на процесорите 8086 и 8088. Програмите, съответстващи на спецификацията за разширена памет, могат да използват високата памет като разширение на конвенционалната, въпреки че само една програма може да контролира НМА в дадено време – DOS, Microsoft Windows или някое приложение. Ако заредите DOS в НМА, ще освободите около 50К от конвенционалната памет, която ще бъде използвана от приложенията.

high performance file system (високо производителна файлова система)

Съкращава се HPFS. Файлова система, налична само в OS/2, която поддържа дълги файлови имена с малки и големи букви максимум до 256 символа, до 64К разширени атрибути за всеки файл, по-бърз достъп до диска чрез усъвършенстван кеш за кеширане на файлове и информация за директориите, предимно последователно разполагане на файловете, елиминиращо тяхното фрагментиране, както и поддръжка на харддискове с капацитети до 64GB. HPFS не може да се използва на дискети.
high-persistence phosphor (фосфор с продължително послесветене)
При мониторите, фосфор, който свети относително дълго време, след като е бил зареден от електрони. Това може да доведе до появата на „призрачни“ изображения на екрана.
high resolution (висока разделителна способност)
При мониторите и принтерите, описание за високо качество на изхода. Отнася се до остротата и детайлността на изображението. Всъщност това, което определя високата разделителна способност, е окото на наблюдателя. Високата разделителна способност за един човек може да изглежда назъбено изображение, докато за друг да е идеална. При един 12-инчов монитор за реалистично изображение се изисква мрежа от приблизително 1000 на 1000 точки. Лазерните принтери са способни да отпечатват изображения с 1200 dpi (точки на инч), но Linotronic принтерите могат да печатат и с 3540 dpi.
HIMEM.SYS
Драйвер за устройство в DOS и Microsoft Windows 3.x, който управлява използването на разширената памет и областта на високата памет при IBM-съвместимите компютри. HIMEM.SYS не само позволява на приложните програми достъп до разширената памет, но и следи тази област, за да попречи на други програми да използват същото пространство по същото време. Драйверът трябва да се зареди с помощта на командата DEVICE във файла CONFIG.SYS. He използвайте DEVICEHIGH.
home computer (домашен компютър)
Всеки компютър проектиран или поръчан за домашно ползване. Първоначално домашните компютри често бяха използвани за игри, образователни цели и управление на финансите, като бяха по-маломощни от техните бизнес „събратя“. През последните години разликата се стопи значително, тъй като домашните потребители продължиха да търсят същото ниво на мощност, скорост и удобство, каквото предлагат офис системите. Често домашният компютър се използва като допълнение към офис системата за извънредна работа у дома.

home page (начална страница)

В World Wide Web това е встъпителната начална страница. Тя може да е посветена на отделна личност, специфична тема или компания и е удобна отправна точка към други страници и ресурси.
horizontal scanning frequency (хоризонтална честота на сканиране)
При мониторите това е честотата, с която мониторът „прерисува“ хоризонталните линии, съставящи изображението. Хоризонталната честота на сканиране се измерва в kHz и стандартно при VGA е 31.5 kHz. При SVGA тя варира между 35 и 85 kHz в зависимост от честотата на опресняване на видеоадаптера.

host (хост)

Централният или управляващият компютър в дадена мрежа или среда с разпределена обработка, осигуряващ услуги, които другите компютри или терминали могат да ползват по мрежата. Компютрите, свързани към Интернет, също се наричат хостове или хостинг сървъри и могат да бъдат достъпвани с помощта на ftp, telnet, Gopher или World Wide Web браузър.
HP LaserJet
Фамилия много популярни настолни лазерни принтери, пуснати на пазара през 1984 г. и произведени от компанията Hewlett-Packard.

HTML

Съкращение на Hypertext Markup Language (език за маркиране на хипертекст). Стандартизиран език, използван за създаване на Web страници и други хипертекстови документи. Когато отворите HTML документ от Интернет с помощта на Web браузър, ще видите смесица от текст, графики и връзки към други документи. Когато щракнете върху връзка, съответният документ се отваря автоматично, независимо къде в Интернет е неговото физическо местоположение. При нормални обстоятелства, когато разглеждате документ, вие не виждате отделните елементи, обособяващи HTML, въпреки че някои браузъри притежават специален режим, изобразяващ както самия текст, така и HTML командите в документа.

HTTP

Съкращение на Hypertext Transfer Protocol (протокол за трансфер на хипертекст). Протокол от приложния слой, включен в пакета на TCP/IP протокола в повечето операционни системи. Използва се за предаване на HTML документи, файлове, звук, графика и всичко останало, свързано с Web сайтове.
hub (хъб)
При мрежите това е устройството, в което се съединяват всички кабели, идващи от мрежовите компютри. По този начин хъбът позволява на системите да комуникират помежду си.
hypertext (хипертекст)
Метод на представяне на информацията, така че да може да бъде видяна от потребителя в непоследователен вид, независимо от оригиналната подредба на темите. Хипертекстът беше проектиран с цел да накара компютъра да отговаря на нелинейния начин, по който хората мислят и достигат до информацията – по-скоро чрез асоциация, вместо чрез линейна организация на филм, книги и реч.
В едно хипертекстово приложение можете да преглеждате информацията с изключителна гъвкавост, избирайки нова насока всеки път, когато достъпвате информацията. Щраквайки върху осветена дума, вие активирате връзка към друг документ, който може да се намира на същия Интернет хост, но може и да бъде на съвсем различна система на хиляди километри разстояние.

5.Устройство и принцип на действие на хард диска

Твърдият диск (наричан още хард диск или само хард) е енергонезависима компютърна памет. Информацията се съхранява по магнитен път върху покрити със специален слой плочи. Прилагателното „твърд“ подчертава разликата спрямо гъвкавия магнитен диск и напомня за исторически първото наименование запаметяващо устройство с твърд магнитен диск, ЗУТМД, използвано през 70-те и 80-те години на 20 век. Необходимостта от съхраняване на все повече информация налага устройства, използващи сменяеми дискови пакети, които разговорно също са наричани дискови пакети.

На 4 септември 1956 Ай Би Ем представя първите устройства с твърд диск, които са основна част от тяхната компютърна система IBM 305 RAMAC.[1] Дълго време твърдите дискове са големи и чувствителни устройства с голяма консумация на електроенергия, пригодени за защитената среда в специално предвидени за целта помещения. До началото на 80-те години на 20 век дисковете обикновено са с диаметър 8 или 14 инча, а целите устройства имат размерите на домашна перална машина и често изискват захранване с трифазен ток. По тези причини те не намират приложение при микрокомпютрите до 1980 година, когато Сийгейт Текнолъджи предлага на пазара ST-506, първият 5,25 инчов твърд диск, който има капацитет 5 MB.
nПрез следващите десетилетия капацитетът на твърдите дискове нараства експоненциално. Докато при първите персонални компютри устройство с капацитет 20 MB се смята за голям, в средата на 90-те години обичайният капацитет вече е около 1 GB, а в началото на 2009 година масовите устройства са с капацитет 320-500 GB.

През 90-те години нуждата от мащабно и надеждно съхранение на данни довежда до създаването на системи като RAID, NAS и SAN, които позволяват надежден достъп до големи обеми от данни. В началото на 21 век твърди дискове започват да се използват освен в компютри с общо предназначение и в специализирани устройства, като видеокамери, мобилни телефони, игрални конзоли

Устройство и начин на действие на хард дискът

състои се главно от две части: механична част или още механика и електронна част – платка и електронните елементи по нея.

хард диск_пгмет хасково

Механична част на твърдият диск

nМоже би най-важното нещо в механичната част, а и в целия твърд диск е плочата или по-скоро плочите. Те съдържат в себе си информацията която четем или записваме. Тяхната повърхност трябва да е перфектно гладка и перфектно чиста, самият хард диск се сглобява в специална стая с пречистен въздух, защото дори и най-малката прашинка може да повреди плочата. Изработват се от алуминиева сплав или стъкло и се покриват от двете страни с магнитен слой – най-често кобалтова сплав. Всъщност стъклените плочи имат някои предимства, сред които са: по-голяма гладкост, по-голяма издръжливост на нагряване и други. Плочите се разполагат на специална ос и се задвижват от двигател наречен шпиндел.

Шпинделът работи на 12V, а консумацията му при стартиране е с два до три пъти по-висока от нормалната. Той генерира голяма скорост, която трябва да се поддържа постоянна и стабилна. Специална система следи скоростта с голяма точност и постоянно я регулира. Скоростта на въртене обикновенно е 7200 RPM (revolutions per minute) тоест оборота в минута, като има модели достигащи 10000 или 15000 RPM. При хард дисковете използвани в мобилните компютри стойностите най-често са 4200, 5400 или 7200 RPM. По-ниската скорост на въртене води до по-бавна работа, но и до по-ниска консумирана мощност и по-ниско ниво на шума. Самото въртене предизвиква голямо триене с въздуха, а то от своя страна отделяне на значителна топлина. При по-бързите модели трябва да се помисли сериозно за охлаждането на твърдият диск или по-точно на неговата електроника.

Плочите са разделени на множество малки сектори. Най-често секторът съдържа 512 байта двоична информация. Тази информация включва: адрес на сектора, за да може да бъде намиран от главата на хард диска, един бит е отделен за информация дали сектора е дефектен, място където се записва самата информация и други. Съвкупност от няколко последователни сектора се нарича клъстър, а цяла окръжност от сектори – писта или пътечка. Клъстърите могат да са с различна големина (все числа, които се получават като степен на двойката), като най-малката е един сектор (две на нулева степен). Всеки един бит от информация създава около себе си локално магнитно поле, което трябва да е достатъчно слабо за да не взаимодейства с другата информация

 

пгмет хасково

 

Главите, използвани за четене и запис, обикновенно са два пъти повече от плочите (понеже плочата има две повърхности). При четене или запис те се доближават на разстояние няколко милионни от сантиметъра до повърхноста на плочата, а не я допира (ако главата допре плочата, се наблюдава явлението head crash – сблъсък на главата и плочата, това може да доведе до повреда и загуба на данни). Това което възпрепятства главите от допир до повърхноста на плочата е въздухът, който заобикаля плочата. И той също като нея се движи с огромна скорост. Ако въздушното налягане е много ниско може главите да се доближат прекалено много до плочата и да я допрат и надраскат. Макар че да изглежда така, твърдият диск не е вакумиран. Въздух навлиза през малък отвор, който се филтрира доста обстойно.
Понеже главите са много малки, те се закрепват върху плъзгач (slider), който има специален дизайн помагащ за точното им позициониране. Докато в миналото четящата и пишещата част от главата на хард дискът са били едно и също нещо, то в наши дни те са две отделни части закрепени на един и същ плъзгач. При записване на информация в даден бит, първоначално главата се позиционира над него и след това създава магнитно моле, което взаимодейства и променя магнитното поле на бита. Магнитното поле което създава главата се контролира чрез тока който минава през нейната намотка. При четене на даден бит, главата преобразува данните от магнитното поле на дадения бит в електрически импулс, който се изпраща за обработка към електрониката на твърдия диск. Има две възможни състояния: при завъртане на плочата да пристигне първо южния полюс или да пристигне първо северния полюс на магнитното поле.
Главата и плъзгачът се преместват много прецизно и много бързо от задвижващо рамо. Пътят който изминават е с формата на дъга – част от окръжност. Рамото може да измине пътят от единия край на плочата до шпиндела около 50 пъти за една секунда, като същевременно позиционира главата точно върху правилната пътечка. То се задвижда от малко електродинамично двигателче. Това двигателче се състои от неподвижен постоянен магнит с дъговидна форма и подвижен електромагнит, намиращ се в канала на постоянния магнит. При пускане на ток през бобината на електромагнита се създава магнитно поле, което взаимодейства с полето на постоянния магнит. Така бобината на електромагнита извършва дъговидно движение.
Когато плочата не се върти, тоест при изключване на компютъра или при спиране на захранването, е нужно главата да не падне върху плочата ами примерно да се премести на друго място. Има два подхода в тази насока – тя се позиционира или върху специално предназначена за това пътечка (писта) на плочата, където не се записва информация, или на място извън плочата. Това позициониране се нарича паркиране на главата. В миналото то се е правело от специална програма, която е трябвало да се стартира преди спиране на компютъра, но в днешните хард дискове това действие е напълно автоматизирано.

Електронна част на хард дискът

Електрониката на хард дискът постепенно става все по сложна и изпълнява все повече функции. Тя си има собствен процесор и памет, също и софтуер който да управлява процесора. Този софтуер е записан на чип ставащ само за четене на информация (ROM – Read Only Memory).

електроника хард диск_пгмет хасково

Част от задачите за които отговаря електрониката са: управление на шпинделът и поддръжка на постоянната му скорост на въртене, управление на преместването на рамото, ръководене на всички операции за четене и запис, контролиране на вграденият кеш и други сложни операции.

Кешът е чип много бърза памет. Той се използва като буфер (посредник), тоест когато примерно искаме да прочетем дадена информация от плочата, тази информация се прочита на парчета и всяко парче минава първо през кеш паметта, преди да отиде в главната оперативна памет на компютъра. Колкото повече кеш имаме толкова по-големи парчета можем да четем наведнъж и това ускорява процеса. Към момента на пазара се намират модели с 2, 8, 16 и дори 32MB

Технологии

S.M.A.R.T. – Self Monitoring Analysis and Reporting Technology или технология за самостоятелно наблюдение, анализиране и отчет. Тази технология позволява на твърдият диск да се самонаблюдава и анализира, като следи дадени параметри дали са в норма и ако не са да уведоми потребителя. Това се прави с цел потребителя да може да бъде предупреден преди хард дискът му се повреди

nNCQ – Native Command Queuing – това е технология поддържана от SATA твърдите дискове (но не всички), която намалява времето необходимо за извършване на няколко едновременни заявки за прочит на данни. Редът по който се изпълняват заявките се променя с цел по-бързото им завършване – с по-малко завъртания на плочата. На изображението може да се види разликата – с червена линия е означен пътят който ще измине главата ако не се поддържа NCQ, a със зелена – при наличие на такава поддръжка.

технологии_хард диск_пгмет хасково

HiVERT – Това е технология на Hitachi, която намалява консумираната електроенергия в ненатоварен режим на твърдият диск. Основната идея се състои в това механизмът който задвижва главата да бъде изключван когато не се използва хард дискът. Това води до намаляването на консумираното електричество в ненатоварен режим от 11 до 44%.
Перпендикулярен запис – Ако си представим всеки един бит от информация като миниатюрен правоъгълен магнит, то може да се каже че по принцип той е разположен успоредно (хоризонтално) на плочата. При използването на тази технология битовете се разполагат перпендикулярно на повърхността. Това позволява да се запише повече информация на по-малка повърхност.

Геометрия на диска: глави, пътечки, цилиндри и сектори

Върху диска данните се съхраняват под формата на байтове. Тези байтове са групирани по 512, като една такава група се нарича сектор. Секторът е минималното количество информация, която може да се прочете или запише върху харддиска. Секторите са групирани в пътечки, а пътечките понякога за удобство са подредени по групи, наречени цилиндри. Един диск има поне две повърхнини.

Преди да разгледаме по-подробно харддисковите устройства обаче, по-лесно ще е да обясним структурата им с един много прост пример, с помощта на по-опростената среда за съхранение на данни – “древната” 360КВ дискета. Описанието на 360К дискета може да бъде направено по следния начин:
Дискетата има две страни, което изисква две глави за четенето им. Понякога те се наричат две повърхности.
Всяка от страните съхранява данни.

Всяка страна е разделена на 40 концентрични пътечки. Използва се и свързаното с пътечките наименование цилиндри, затова се казва, че една 360К дискета има 40 цилиндъра.
Всяка пътечка е разделена, както се реже торта на парчета, на девет части, наречени сектори.
Всеки сектор съхранява 0.5К (512 байта) информация.

За разлика от дискетата, харддискът съдържа твърди метални дискове, наречени точи, които са подредени една над друга. Целият този пакет е поставен в кожух с филтрирана газова среда. Например оригиналното 10МВ дисково устройство на XT имаше само две плочи. Други устройства могат да имат по-малко или повече. Връщайки се към примера с дискетата можем да кажем, че тя е като една “плоча”, но не е твърда.

Дискови пътечки

Всяка страна на всяка плоча (понякога наречена повърхност) е разделена на концентрични окръжности, точно както е при дискетата. Една дискета, като старата 360КВ, показана на фигура 10.3, обикновено има 40 пътечки, но харддисковете имат най-малко 305. Виждал съм устройства с над 3000 пътечки. Плочата обикновено е с диаметър 5.25 инча, като на дискета, затова очевидно пътечките са доста по-близо една до друга. Плочите на харддисковите устройства могат да бъдат с диаметър 5.25, 3.5, 2.5 или 1.75 инча.

Цилиндри

Обикновено в един харддиск има повече от една плоча, затова голяма част от дисковете използват четири или повече глави за четене/запис. Всички дискови глави, независимо от това дали са двете глави на флопидисковото устройство или шестнадесетте, използвани при някои по-големи устройства, са закрепени към задвижващ механизъм. Това означава, че когато глава 0 (броим от 0 до 3, както е в целият компютърен свят, а не от 1 до 4) е позиционирана върху пътечка 142 на повърхност 0, глава 3 също е позиционирана върху пътечка 142 на повърхност 3. Дисковите глави не могат да бъдат позиционирани независимо и този факт ни води към изясняване на понятието цилиндър.

За да се прочете даден сектор, дисковият хардуер преминава през две стъпки. Първо, четящо/записващите глави трябва да се придвижат над определената пътечка. Второ, трябва да се изчака определено време, докато желаният сектор се окаже под главата и най-накрая може да бъде прочетен. В най-общия случай движението на главата отнема най-много време. Това означава, че даден файл ще бъде прочетен най-бързо, ако секторите му са разположени върху една пътечка, а пътечките му са една върху друга. В този случай придвижването на главата е минимално и се чете максимална по обем информация. По такъв начин, ако даден ^ голям файл започва, да речем, под глава 0 и пътечка 271, добре ще е да се уверите, че следващата пътечка, която файлът използва, е под глава 1 и е отново 271, следващата е под глава 2 и е върху пътечка 271, и т.н. Така за зареждане на голямо количество данни няма да е необходимо движение на главите.

В този пример може да се види връзката между всички пътечки с номера 271. Това тяхно групиране обособява т.нар. цилиндър. (Пътечките представляват окръжности, а ако подредите еднакви окръжности една над друга, ще получите цилиндър.) Връзката между пътечки и цилиндри е показана на фигура 10.4.
Броят на пътечките от една повърхност е равен на броя на цилиндрите, затова повечето производители не дават данни за броя на пътечките: отчита се само броят на цилиндрите. Въпреки че двете понятия означават различни неща, цилиндрите и пътечките се използват като синоними

Всяка повърхност е разделена на части по подобие на торта. При флопидисковите устройства пътечките обикновено са разделени на от 8 до 18 сектора (парчета от тортата).
И флопи и харддисковите устройства съхраняват по 512 байта на сектор – 0.5КВ данни, като 1К = 1024.
nАко обобщим казаното дотук, една 360КВ дискета се състои от:
n2 страни или повърхности или глави
n40 пътечки на страна или цилиндри
n9 сектора на пътечка
n0.5К байта на сектор
nРезултатът е:
2 х 40 х 9 х 0.5К = 360К байта
А сега да сравним тези данни със спецификацията на 10МВ хард диск на XT – най-елементарния хардциск, който съм виждал:
n4 повърхности
n305 пътечки на всяка повърхност
n17 сектора на пътечка
n0.5К байта на всеки сектор
nРезултатът е:
n4х305х 17х0.5К= 10 370К байта
Ако разгледате други дискове, ще откриете, че величината 512 байта/сектор е доста постоянна. Броят на пътечките, броят на плочите и броят на секторите варира. Повечето производители не изнасят данни за броя на плочите, а за броя на главите, което отговаря на броя на повърхностите. Да вземем за пример по-съвременен диск:
nИма 2448 цилиндъра
nИзползва 16 глави
nИма 63 сектора на пътечка
nВъв всеки сектор има 512 байта (0.5К) данни
Умножете тези стойности и ще получите устройство с капацитет приблизително 1200МВ или 1.2 GB.

Дискови глави

Също както дискетата, харддискът има електромагнитна глава за четене/запис за всяка от страните на всяка плоча. Например оригиналното 10МВ устройство на XT имаше четири глави: за двете плочи по две глави. Тъй като харддисковото устройство е запечатано, не трябва да се притеснявате за калибрирането или почистването на тези глави. Дори и да искахте, не бихте могли да направите това, понеже нямате достъп до тях.