ПРОЕКТ. Муниципaльнoe бюджетное oбщeoбpaзoвaтeльнoe учpeждeниe
 Скачать 34.58 Kb.
|
|
УпpaвлeниeoбpaзoвaнияAдминистpaциигopoдa Нижний Тaгил МУНИЦИПAЛЬНOE БЮДЖЕТНОЕ OБЩEOБPAЗOВAТEЛЬНOE УЧPEЖДEНИE СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № Пpoeкт нa тeму «Жесткий диск» Нижний Тaгил 2022 СOДEPЖAНИE
Целью данной работы является: сравнить жесткие диски разных типов. ГЛАВА 1 Часто жесткий диск называют винчестер. Название «винчестер» накопитель получил благодаря работавшему в фирме IBM Кеннету Хотону, руководителю проекта, в результате которого в 1973 году был выпущен жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30». В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в российском же компьютерном сленге название «винчестер”. Жёсткие диски являются самыми распространёнными устройствами хранения информации, потому что они обладают такими характеристиками, которые больше всего привлекают пользователей. Это высокая производительность, определяемая малым временем доступа и высокой скоростью записи/считывания информации, надёжность её хранения, большие объёмы и малая стоимость из расчёта на 1 Mb информации. Массивы жёстких дисков Массивы жёстких дисков используются там, где необходимо сохранить громадные объёмы хранимой информации и при этом сделать минимальным риск потери этой информации в результате какого-либо сбоя. Объём современных массивов жёстких дисков может достигать нескольких сотен терабайт.Идея массивов элементарна: объединить несколько жёстких дисков для создания массива виртуальной системы.Основными элементами накопителя являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличие от гибких дисков, их нельзя согнуть; отсюда и появилось название жесткий диск. В большинстве устройств они несъемные, поэтому иногда такие накопители называются фиксированными.Существуют также накопители со сменными дисками. Жёсткий диск состоит из гермоблока и блока электроники. В гермоблоке размещены все механические части, на плате – вся управляющая электроника, за исключением предусилителя, размещенного внутри гермоблока в непосредственной близости от головок.Гермоблок включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя. Блок головок – пакет рычагов из пружинистой стали. Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах закреплены головки. В каждом накопителе, в том числе и на жестких дисках, есть хотя бы одна плата. На ней монтируются электронные схемы для управления шпиндельным двигателем и приводом головок, а также для обмена данными с контроллером. Данные, хранящиеся на жестких дисках накопителя с поврежденной платой управления, могут быть извлечены только после ее замены. В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожки и секторы. С целью адресации пространство поверхности пластин диска делится на дорожки — концентрические кольцевые области. Каждая дорожка делится на равные отрезки — секторы. Адресация предполагает, что все дорожки в заданной зоне диска имеют одинаковое число секторов.Цилиндр — совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жёсткого диска. Номер головки задаёт используемую рабочую поверхность, а номер сектора — конкретный сектор на дорожке. Чтобы использовать адресацию CHS, необходимо знать геометрию используемого диска: общее количество цилиндров, головок и секторов в нём. Первоначально эту информацию требовалось задавать вручную; в стандарте ATA-1 была введена функция автоопределения геометрии.Интерфейс — техническое средство взаимодействия двух разнородных устройств, что в случае с жёсткими дисками является совокупностью линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски в разное время использовали интерфейсы. Различают два вида форматирования диска: физическое, или форматирование низкого уровня; логическое, или форматирование высокого уровня. Форматирование жесткого диска выполняется в три этапа. Форматирование низкого уровня. Организация разделов на диске. Форматирование высокого уровня. В большинстве накопителей на жестких дисках предусмотрено несколько интерфейсных разъемов для подключения к системе, подачи питания, а иногда и для заземления корпуса. Как правило, накопители имеют по меньшей мере три типа разъемов: интерфейсный разъем (или разъемы); разъем питания; разъем (или зажим) для заземления (необязательно). Ёмкость — количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Плотность записи на жёстких дисках за 50 лет (с 1961 по 2011 год) увеличилась в 60 млн раз. Для дисков с форм-фактором дисководов 3,5 дюйма на 2016 год она достигала 6, 8 или 10 ТиБ, а к 2020 году — 20 ТиБ. В отличие от общепринятой в информатике системы двоичных приставок, обозначающих кратную 1024 величину, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ. Физический размер— почти все накопители 2001—2008 годов для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8, 1,3, 1 и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюйма. Во времена создания первых жёстких дисков у IBM существовало правило: все модели должны были проходить через стандартный дверной проём в 75 см. Время произвольного доступа— среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска, зависит от скорости вращения. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс, часто в спецификациях указывают среднее время доступа порядка 8—10 мс. Как правило, минимальным временем обладают диски для серверов, самым большим — диски для портативных устройств. Для сравнения, у SSD-накопителей этот параметр меньше 1 мс, кроме того, SSD способны обрабатывать несколько случайных запросов одновременно.Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя шума позиционирования. Для снижения шума жёстких дисков применяют следующие методы: средства встроенной системы AAM. Переключение жёсткого диска в малошумный режим приводит к снижению производительности в среднем на 5—25 %, но делает шум при работе практически неслышным; конструкторско-технологические способы: использование шумопоглощающих устройств; крепление на резиновых или силиконовых шайбах; полная замена крепления на гибкую подвеску. Неисправностями могут быть: Окисление дорожек платы диска; Повреждение магнитной головки при чтении; Более чувствительны к механическим повреждениям во время работы из-за постоянной работы электромотора пластин, в отличие от SSD. Процесс производства жёстких дисков состоит из нескольких этапов: Алюминиевый сплав поступает в зону механической обработки в виде длинных цилиндрических болванок. От болванок отрезаются заготовки. Далее заготовке резцом придают нужные точные размеры и обрабатывают фаски. Далее на плоскополировальном станке рабочие поверхности заготовок полируют до нужной чистоты. Заготовки очищают, кладут в кассеты и перемещают в зону проверки и транспортировки, где происходит контроль заготовок. Для нанесения магнитного покрытия заготовки перемещают в зону нанесения магнитных покрытий. Там установлена автоматическая гальваническая линия по нанесению многослойных покрытий. Работу выполняют роботы под контролем оператора. После завершения процесса нанесения магнитных покрытий диски укладывают в кассеты и вновь перемещают в зону проверки. По конвейеру кассеты с дисками едут к сертификатору, который представляет собой достаточно большой агрегат, который имеет несколько шпинделей и систему автоматической установки дисков из кассет. Также сертификатор имеет головки для записи и чтения установленных на шпиндели дисков. Диски форматируются одним длинным сектором на весь трек. При считывании выявляются дефекты, которые заносятся в базу данных. Проверенные диски укладываются в кассеты и отправляются на склад. Производители Изначально на рынке было большое разнообразие жёстких дисков, производившихся множеством компаний. В связи с ужесточением конкуренции, бурным ростом ёмкости, требующим современных технологий, и понижением норм прибыли большинство производителей было либо куплено конкурентами, либо перешло на другие виды продукции. В середине 1990-х годов существовала компания ConnerPeripherals, которую впоследствии купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала фирмаMicropolis, производившая очень дорогие SCSI-диски премиум-класса для серверов. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 были использованы некачественные подшипники шпинделя, поставлявшиеся фирмой Nidec, и Micropolis понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была полностью выкуплена компанией Seagate. Жёсткие диски выпускала и компания NEC. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и SCSI-диски, но покинула массовый рынок настольных накопителей в 2001 году из-за массово выходившей из строя микросхемы контроллера CirrusLogic (некачественный флюс приводил к коррозии паек). До этого жёсткие диски Fujitsu считались лучшими в секторе настольных компьютеров, имея превосходные характеристики вращающихся поверхностей, практически без переназначенных на заводе секторов. В 2009 году производство жёстких дисков было полностью передано компании Toshiba. Подразделение IBM, диски которого доселе считались практически эталонными, после роковых неудач, связанных с массовыми отказами дисков для настольных компьютеров в начале 2000-х купила фирма Hitachi в 2002 году. Достаточно яркий след в истории жёстких дисков оставила компания QuantumQuantumCorp, но и она в начале 2000-х потерпела неудачи, даже ещё более трагические, чем IBM и Fujitsu: в жёстких дисках Quantum серии CX выходила из строя микросхема коммутатора головок, расположенная в гермобанке диска, что приводило к весьма дорогостоящему извлечению данных с вышедшего из строя диска. Одним из лидеров в производстве дисков являлась компания Maxtor. В 2001 году Maxtor выкупила подразделение жёстких дисков компании Quantum и тоже не избежала проблем с репутацией из-за так называемых «тонких» дисков. В 2006 году Maxtor приобрела компания Seagate. Весной 2011 года производство Hitachi приобрела компания WesternDigitalв то же время Samsung продала своё HDD-подразделение компании Seagate. С 2012 года осталось три основных производителя — Seagate, WesternDigital и Toshiba. Производители пластин Крупнейший в мире независимый производитель алюминиевых пластин для жёстких дисков — японская компания ShowaDenko, основное производство в Малайзии. Единственная компания, которая производит стеклянные пластины для жёстких дисков — японская компания HoyaCorporation. Стоимость С начала выпуска жёстких дисков в 1956 году их цена снизилась с десятков тысяч долларов до десятков долларов в середине 2010-х годов.В результате наводнения в Таиланде 2011 года были затоплены заводы по производству жёстких дисков WesternDigital, SeagateTechnology, Hitachi и Toshiba. По сообщению IDC, это привело к падению выпуска жёстких дисков на треть. По оценкам PiperJaffray, в IV квартале 2011 года дефицит жёстких дисков на мировом рынке составит 60—80 млн единиц при объёме спроса в 180 миллионов, по состоянию на 9 ноября 2011 года цены на жёсткие диски уже выросли в пределах от 10 до 60 % .В 2020 году в связи с пандемией COVID-19 производители жёстких дисков заметно сократили выпуск накопителей, но в дальнейшем, по оценкам экспертов, этот рынок снова начнёт. Речь идет о жёстких дисках объёмом до 20 Тбайт. Накопители большей ёмкости в ближайшие год-два будут переходить на запись с подогревом, для которой, как считается, лучше подходят стеклянные пластины, а не алюминиевые. Ожидаемый с распространением связи 5G рост данных в сетях потребует новых и более ёмких систем хранения, с чем SSD не смогут справиться, удалённая работа и Интернет вещей тоже станут источником ощутимого роста спроса на накопители HDD. В мае 2021 года, в связи с запуском криптовалютыChia основанной на майнинге посредством HDD, произошло подорожание жёстких дисков 2—3 раза. Достоинства HDD: Основное достоинство винчестера — низкая стоимость. Если жёсткий диск объёмом 2 Тб в 2019 году обойдется в 5-10 тысяч рублей, то за SSD того же объёма придётся отдать от 30 до 70 тысяч. Колоссальная разница в цене обусловлена относительной простотой производства в первом случае и сложностью во втором. HDD — всего лишь механизм, для изготовления которого не нужны ни редкоземельные элементы, ни особые условия. Вторая причина — экономическая: спрос на HDD всё ещё высок, поэтому компаниям не приходится завышать цену, чтобы покрыть производственные издержки, как в случае с SSD. Объём памяти Ещё один плюс винчестера — его вместительность. Несмотря на то, что твердотельные накопители постепенно совершенствуются, они всё ещё не могут конкурировать со своими предшественниками на магнитных дисках в плане объёма. Сегодня SSD вмещают лишь до пяти терабайт данных, тогда как объём памяти у HDD доходит до 15 терабайт. Возможность восстановления Особенность HDD в том, что он часто выходит из строя постепенно, и у системы есть достаточно времени, чтобы предупредить пользователя о том, что его данные под угрозой. Программа самодиагностики S.M.A.R.T. постоянно контролирует состояние накопителя. Если же он всё-таки выходит из строя, восстановить файлы с него проще и дешевле, чем в случае с SSD. Ремонт компьютера с неисправным SSD обходится дорого. Недостатки HDD: Несмотря на вышесказанное, жёсткий диск — носитель всё-таки устаревающий, и можно с уверенностью утверждать, что вскоре он полностью выйдет из употребления, как некогда дискета. Причина тому — недостатки HDD, которые и вынуждают производителей искать более совершенные методы записи, чтения и хранения информации. Скорость По сравнению с твердотельным накопителем HDD обрабатывает информацию в разы медленнее. Проблема в том, что быстрота чтения/записи у винчестера напрямую зависит от скорости вращения шпинделя, тогда как у SSD механическая часть попросту отсутствует, поэтому максимальная скорость чтения у наиболее дорогостоящих моделей достигает двух Гб/c. Хрупкость Выше мы говорили о том, как устроен винчестер. Положение пишущих головок в нём настроено настолько точно, что даже незначительное физическое воздействие (например, вибрация или удар) может не только вывести из строя накопитель, но и вызвать физическое повреждение магнитных пластин, что уже чревато потерей данных. Твердотельный накопитель лишён этого недостатка и боится ударов не больше, чем любая другая микросхема с чипами. Как и все механизмы, HDD при работе шумит. Звук он издаёт негромкий, но всё же постоянное потрескивание многих пользователей раздражает. В конструкции SSD подвижных элементов нет, а потому и звуков он не издает вообще. Качество исполнения корпуса Чтобы иметь уверенность в том, что чувствительные части жесткого диска не будут повреждены, стоит проверить, из чего и как качественно сделан корпус. Плохого качества пластик может не только снизить комфорт использования, но и косвенно способствовать потере данных. Питание: В случае жестких дисков 2,5-дюйма, производители используют энергосберегающие решения, благодаря чему USB-порта достаточно для питания. Некоторые диски требуют двойного кабеля, позволяющего подключить диск к двум портам. Внешние жесткие 3,5-дюймовые диски очень часто используют дополнительный источник питания из-за большого спроса на энергию. Какого производителя жестких дисков выбрать: Самыми популярными производители внешних жестких дисков являются A-Data, WesternDigital, Transcend, Verbatim, Seagate и LaCie, Intenso, SiliconPower, Toshiba, Platinum, PQI, Hyundai, Hewlett-Packard. Каждый из перечисленных производителей имеет в своем ассортименте как надежные и дорогие, так и доступные модели внешних жестких дисков. Внешний жесткий диск работает так же, как и те устройства, которые устанавливаются внутрь ПК. Главное отличие — в корпусе и способе подключения: к компьютеру или ноутбуку внешний HDD подключается с помощью USB разъема. Использование внешнего жесткого диска Применение внешнего HDD накопителя позволяет решить множество задач. Так, с его помощью сэкономить место на основном винчестере, установленном в компьютере или лэптопе. Он также используется, чтобы разграничить, к примеру, «рабочую» информацию и развлекательный контент. Кроме того, такой диск — отличный вариант альтернативной системы хранения на тот случай, если основной HDD внезапно выйдет из строя и все данные исчезнут. Поскольку производители делают внешние винчестеры с абсолютно разным объемом, такие HDD можно использовать для хранения как игр или других мультимедиа-файлов, так и документов. Подводя итог, можно сказать, что, несмотря на все преимущества, винчестеры в скором времени уйдут в прошлое. Произойдет это тогда, когда производители найдут способ снизить среднюю стоимость твердотельных накопителей, то есть сделают их более доступными для рядового пользователя. Интернет ресурс https://shareslide.ru/informatika/zhestkie-diski-kak-est-informatika-11 https://planshet-info.ru/kompjutery/dostoinstva-i-nedostatki-zhestkogo-diska https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-uchaschegosya-po-teme-sravnenie-diskov-ssd-i-dd-3124494.html https://ru.wikipedia.org/wiki/Заглавная_страница |