Grup colar ,,Regina Maria Roman

PROIECT DE CERTIFICARE ACOMPETENELOR PROFESIONALE

Specializarea:TEHNICIAN IN AUTOMATIZARI

Absolvent Indrumator Balinisteanu Cosmin Prof.Andrioae Viorel

2013-2014

CUPRINSArgument.......................................................................................................41. Istoric.....................................................................................................................52. Generaliti...........................................................................................................62.1 Anatomia unui HDD................................................................................73. Tipuri de HDD-uri................................................................................................83.1 Dup mrime............................................................................................83.2 Hard-disk-uri externe si interne................................................................94. Construcia unui HDD.........................................................................................94.1 Platanul....................................................................................................104.2 Capetele de citire/scriere.........................................................................104.3 Modele de capete de citire/scriere...........................................................114.4 Suporturi de nregistrare..........................................................................124.5 Porturi i cabluri......................................................................................134.6 Dispozitivul de acionare al capului........................................................155. Funcionarea HDD-ului......................................................................................185.1 Transferul datelor la memorie.................................................................185.2 Fragmentarea i defragmentarea..............................................................195.3 Interfaa de conectare...............................................................................195.4 Capaciti de stocare i viteze de acces....................................................206. Formatarea HDD-ului/ Partiionarea.................................................................206.1. Formatarea de nivel jos............................................................................206.2. Formatarea de niven nalt.........................................................................217. Performane...........................................................................................................227.1 Viteza de rotaie........................................................................................227.2 Tipul interfaei...........................................................................................227.3 Cache.........................................................................................................237.4 Rata de transfer..........................................................................................237.5 Capacitate, Durabilitate, Dimensiuni.........................................................238. Citirea i scrierea pe Hard-disk............................................................................248.1 Citirea datelor pe hard-disk........................................................................248.2 Scrierea datelor pe hard-disk......................................................................249. Preul per megabit i capacitatea de stocare........................................................2510. Caracteristici.........................................................................................................2511. Discul fizic ( physical drive) i discul logic (logical drive)................................2612. Filtre de aer........................................................................................................27Bibliografie...................................................................................................29

Argument

Din totalitatea temelor care mi s-au prezentat, m-am hotrt s aleg ''Stocarea datelor pe Hard-disk'' deoarece este o tem fascinant dat fiind faptul c hard disk-ul este o component de baz a calculatoarelor.Fr hard disk, practic nu ar exista calculatoarele, nu ar avea unde s se stocheze datele necesare. Lund n considerare hard diskurile din trecut, contientizm faptul ca de la dimensiuni imense i capacitate mic de stocare, au ajuns sa incap cu uurin pn i ntr-un buzunar, fiind capabile sa stocheze cantiti foarte mari de date.Necesitatea calculatoarelor este important in aceast epoc, fiecare component avnd rolul ei vital, hard diskul fiind una dintre cele mai complexe componente.

1. Istoric Hard-disk-ul (HDD) servete drept memorie non-volatil ,mediu de stocare pentru documentele , fiierele sau aplicaiile utilizatorului. Hard-disk-urile au fost inventate n anii 1950, fiind initial discuri mari cu un diametru de 20 de inchi. Iniial se numeau discuri fixe sau Winchester. n 1954 IBM a inventat primul hard-disk cu o capacitate,extraordinar pentru acea perioad , de 5MB imprit pe 24 de platane. Cu 25 de ani mai trziu cunoscutul producator de HDD-uri, Seagate introduce pe pia primul HDD pentru calculatoare personale ,capabil s nmagazineze pn la 40 MB, ajungnd la rate de transfer de 625 KB/s folosind modul de codare MFM ( Modified Frequency Modulation). Acest mod de codare era folosit de vechile FDD-uri (floppy diskdrive) sau sisteme de nmagazinare de date .Este destul de greu de crezut c n anul 1980, spaiul de 100 MB pe hard-disk era considerat foarte generos n timp ce n zilele noastre ar fi cu totul nefolositor chiar i numaipentru sistemul de operare.innd cont de cererile de consum, n secolul al XXI-lea utilizarea HDD-urilor s-a extins i n dispozitive cum ar fi camere video, telefoane mobile (de exemplu Nokia N91), playere audio digitale, playere video digitale, video-nregistratoare digitale, Personal Digital Assistants (PDA-uri) i console de jocuri video.Hard disk-urile moderne au un diametru de 3.5", un exemplu tipic este Fireball Quantum, din imaginea de mai jos... Capacul a fost eliminat, astfel nct s poat fi vzut braul de sus, cu citire de scriere.

2. GeneralitiHard-disk-ul este un dispozitiv electronic-mecanic pentru stocarea sau memorarea nevolatil (permanent) a datelor. Utilizatorul nu poate , nu are voie s despart discul de circuitele de comand corespunztoare, mpreun ele formeaz aa-numita unitate fix, unitate de disc fix sau, prescurtat, HDD (de la hard disk drive). O unitate de hard-disk conine platane rigide, sub form de disc, confecionate de obicei din aluminiu sau sticl. Spre deosebire de dischete, platanele nu se pot curba sau ndoi. n majoritatea unitilor de hard-disk , discurile nu se pot extrage, din acest motiv fiind numite unitati de disc fix. Exist i uniti de hard-diskamovibile; uneori acest termen se refer la un dispozitiv n care ntregul modul deunitate este amovibil.Stocarea datelor se face pe o suprafa magnetic dispus pe platane rotunde metalice rigide (dure). n general discurile dure sunt utilizate ca suport de stocare extern principal pentru servere i calculatoare personale, dar i pentru anumite aparate electronice (playere i recordere DVD, playere MP3). Dac la nceputuri capacitatea unui disc dur nu depea 20 megaoctei (MO) = 20 megabait (MB), astzi (2009) un disc dur obinuit de 2 1/2 oli poate depi 1 teraoctet (TO) = 1 terabait (TB).De cnd se folosesc hard-diskurile n sistemele PC, acestea au suferit transformri radicale i anume: Capaciile de stocare maxime au crescut de la 10Mb n unitile disponibile din 1982 pana la 1Tb (1024Gb) sau mai mult n unitile disponibile astzi. Ratele de transfer de date de pe suport au crescut de la civa Kb/s pentru modelul original de IBM XT 1983, la 800Mb/s pentru unele din cele mai rapide HDD-uri externe si chiar SSD-uri (solid state drive). Timpul mediu de cutare a sczut de la peste 85 ms pentru hard-diskurile XT de 10Mb din 1983 la mai puin de 4.2ms pentru unitile de astzi. Un hard-disk functioneaz aproape la fel ca o caset obijnuit. Att hard-urile ct i benzile magnetice folosesc aceleai tehnici de inregistrare magnetic, avnd un mare avantaj: se pot scrie si rescrie foarte repede i pot ine datele destul de muli ani.

2.1.Anatomia unui HDD

1. Disc sau discuri neflexibile din metal (platane) acoperite cu un strat de material magnetizabil. Aceste discuri sunt nvrtite de un motor ce poate dezvolta o vitez de rotaie de ordinul miilor de rotaii pe minut (RPM). n prezent hard disk-urile obinuite sunt cotate la viteze ce ncep de la 5400 de rotaii pe minut.2. Bra deplasabil care conine capul de citire/scriere. n cazul n care un hard disk conine mai multe platane suprapuse, atunci fiecare dintre acestea sunt deservite de un cap de citire/scriere propriu.3. Un al doilea motor care poate deplasa capul de citire scriere n orice punct al suprafeei de stocare.4. Parte electronic ce controleaz activitile de citire/scriere i de transferare a datelor dinspre i ctre calculator. n componena acestei pri intr i o cantitate redus de memorie ultrarapid de tip cache.5. Carcas din metal n care sunt ncapsulate componentele mecanice i o parte din cele electronice. Aceast carcas are rolul de a se comporta i ca un radiator prelunnd caldura degajat de discurile ce se rotesc la viteze foarte mari.Pentru comparaie, banda unei casete audio se deplaseaz pe sub capul de citire cu o vitez de aproximativ 5-10 cm pe secund (~0,3 km/h), n timp viteza de rotaie a discurilor unui hard disk depete i 136 km/h

3. Tipuri de HDD-uri

3.1. Dup mrimen funcie de diametrul platanelor de stocare cele mai comune tipuri de hardisk-ri sunt cele de 3.5 inch respectiv 2.5 inch.Hard disk-urile de 3.5 inch sunt cele mai rspndite n rndul PC-urilor obinuite i se gasesc montate interiorul unitii centrale. Un calculator obinuit nu este limitat doar la un hard disk, acesta poate avea la dispozitie de regul cel putin patru hard disk-uri interne, numrul acestora putnd fi crescut prin adugara unor plci de extensie.Hard disk-urile de 2.5 inch deserversc n general calculatoarele portabile dar i-au gsit utilitatea i n interiorul altor echipamente electronice cum ar fi DVD-Recordere, console, camere video, MP3 playere, etc. Acest tip de hard disk-uri necesit o alimentare de doar 5V ceea ce reduce considerabil consumul de energie fa de modelele de 3.5 inch care necesit 12V pentru a funciona. Dac la capitolul consum de energie aceste modele ies ctigtoare, la capitolul performan modele de 3.5 inch dau dovad de o rat de transfer a datelor superioar.Pentru echipamentele portabile, fiecare milimetru conteaz de aceea exist i hard disk-uri de 1.8 inch, cea mai comun utilizare a acestor hard disk-uri o reprezint foarte popularele playere iPod cu hard disk produse de catre compania american Apple.

3.2. Hard-disk-uri externe i interneHard disk-ul intern este gndit s funcioneze n interiorul unitii centrale. Putem scoate un hard disk intern din unitatea central i il putem conecta la o alt unitate compatibil dar nu este tocmai o soluie practic avnd n vedere c hard disk-urile sunt dispozitive sensibile la ocuri. Pentru a transfera cantiti mari de date i pentru portabilitate exist hard disk-urile externe. Acestea ncapsuleaz ntr-o cutie, de regul metalic, un hard disk obinuit de 3.5 sau 2.5 inch.Hard disk-urile externe ce incorporez un drive de 3.5 inch necesit i o surs de alimetare separat pe cnd cele echipate cu uniti de 2.5 inch se pot mulumi i cu cei 5V i 0.5A furnizai de portul USB. Conectarea unui hard disk extern se realizeaz preponderent prin interfaa USB, dar exist i soluii care folosesc interfaa FireWire, eSATA (de la external SATA) sau chiar interfaa ethernet pentru conectarea ntr-o reea de calculatoare.

4. Construcia unui HDDDenumirea hard-disk(disc rigid) arat de fapt proprietatea fizic a discurilor din interiorul carcasei. Aceste discuri se numesc platane i sunt compuse dintr-un substrat i un mediu magnetic . Substratul sau materialul de baz din care este fcut platanul trebuie, prin natura lui s fie un material non-magnetic capabil s fie prelucrat n forme foarte subiri (grosimea acestor platane este de ordinul milimetrilor sau chiar mai mici). Astfel, materialele alese pentru realizarea platanelor sunt aluminiul sau o mixtur ntre sticla i un material ceramic .Pentru a permite stocarea datelor, ambele pri ale platanului sunt acoperite cu un strat foarte subire de material cu proprieti magnetice foarte bune (o pelicul de oxid magnetic) sau, mai recent, cu un strat metalizat foarte subire.

4.1. Platanul Este de fapt suportul magnetic pe care se stocheaz datele .Dimensiunile (diametrul) acestuia pot fi de 3.5 sau 5.25, cele mai intlnite fiind de 3.5. Materialul de baz din care sunt fcute aceste platane, este sticla deoarece este foarte maleabil uor de finisat la dimensiuni mici si rezistent (n ciuda dimensiunilor extrem de mici) la forele fizice care acioneaz asupra sa n momentul funcionrii. Interiorul hard-disk-ului trebuie ferit de aciunea prafului, presiunea constant a aerului din interior fiind pstrat cu ajutorul unor filtre.Platanele sunt complet izolate fiind meninute intr-un vacuum parial. De regul exist dou sau trei platane aezate unul peste altul i fixate de un ax ce rotete tot ansamblul de platane la mii de rotaii pe minut(4000-10000 Rpm).ntre platane exist spaiu, ele nefiind lipite, tocmai pentru a permite capului de citire/scriere (montat pe braul ce l antreneaz) s se deplaseze pe toat limea platanului. Din aceast cauz, o singur particul de praf ar fi de ajuns pentru a se realiza contactul ntre capul de citire/scriere i suprafaa magnetic a platanului ducnd la zgrierea irecuperabil a acestuia,compromind astfel datele aflate n acea zon. 4.2. Capetele de citire/scriere. O unitate de hard-disk are de obicei cte un cap de citire/scriere pentru fiecare fa de platan (adic fiecare platan are dou seturi de capete de citire/scriere, unul pentru faa superioar i unul pentru faa inferioar a platanului). Aceste capete sunt conectate, sau solidare, pe acelai mecanism de deplasare. Astfel, capetele se deplaseaz mpreun pe deasupra platanelor.Din punct de vedere mecanic, capetele de citire/scriere sunt simple. Fiecare cap se afl pe un bra al dispozitivului de acionare, bra acionat de un resort pentru a presa capul n contact cu un platan. Puini realizeaz c fiecare platan este "strns' ntre capetele de deasupra i de sub el. Dac am putea s deschidem o unitate n condiii de siguran i s ridicm capul de deasupra cu degetele, cnd i-am da drumul, ei ar scpa inapoi pe platan.Cnd unitatea nu funcioneaz, capetele sunt mpinse n contact , direct cu platanele de ctre tensiunea din resorturi, dar cnd unitatea funcioneaz la turaie normal, apare o presiune a aerului sub capete, care le ridic de pe suprafaa platanelor. La o unitate functionnd la turaie normal, distana dintre cap i platane poate s fie ntre 3 i 20 inci sau mai mult.

4.3. Modele de capete de citire/scriere

De-a lungul anilor, n unitile de hard-disc au fost utilizate patru modele de capete: Cu ferit Peliculare (Thin Film-TF) Cu ntrefier metalizat (MIG- Metal-In-Gap) Magneto-rezistive (MR) Cu ferit: capetele cu ferit au un miez de oxid de fier nfurat n bobine electromagnetice. Unitatea produce un cmp electromagnetic alimentnd bobinele sau trecnd un cmp magnetic pe lng ele, aceasta confer cpului capacitatea integrala de scriere i citire. Capetele cu ferit nu pot scrie pe suportul cu coercitivitate magnetic ridicat i au un rspuns de frecven slab la nivelul de zgomot mai mare. Principalul avantaj al capetelor cu ferit este faptul c sunt tipul cel mai ieftin disponibil.Cu ntrefier metalizat. Capetele cu ntrefier metalizat (M1G-Metal-In-Gap) sunt versiuni cu mbuntiri speciale ale capetelor cu ferit compozit. n capetele MIG, pe ntrefierul de nregistrare al capului se aplic o substan metalic. Exist dou variante de capete MIG: cu o fa i cu dou fee. Capetele MIG cu o singur fa sunt realizate cu un strat de aliaj magnetic aplicat pe marginea din urm a ntrefierului. Capetele MIG cu dou fee au acest strat aplicat pe ambele laturi ale ntrefierului. Acest aliaj metalic este aplicat printr-un proces de depunere n vid numit pulverizare.Peliculare. Capetele peliculare (TF-thin film) sunt fabricate n maniera asemanatoare cipurilor semiconductoare, adic printr-un proces fotolitografic. Acest proces creeaz multe mii de capete pe o singur foi circular, rezultnd un produs foarte mic i de bun calitate.

Capetele TF au un ntrefier extrem de ngust i precis dimensionat, care este creat prin pulverizarea unui material solid pe baz de aluminiu. Pentru c materialul nchide complet ntrefierul, zona este protejat foarte bine, reducnd la minimum ansele de defectare prin contact cu discul n rotaie. Miezul este o combinaie de fier i aliaj de nichel care are o putere magnetic de dou pn la patru ori mai mare dect miezul unui cap cu ferit.Magneto-rezistive. Capetele magneto-rezistive (MR) reprezint cea mai nou tehnologie. Capetele MR se bazeaz pe faptul c rezistena unui conductor scade puin n prezena unui cmp magnetic extern. n loc de a detecta tranziiile de flux emitnd o tensiune, ca un cap obinuit, capul MR detecteaz schimbarea de flux i schimb rezistena. Acest model d un semnal de ieire la citire de trei sau patru ori mai puternic decat un cap TF. Practic, capetele MR sunt capete cititoare de putere, comportndu-se mai degrab ca senzori dect ca generatoare.

4.4.Suporturi de inregistrare

Indiferent de substratul folosit, platanele sunt acoperite cu un strat subire de substan sensibil magnetic, numit suport, pe care se stocheaza informaie magnetic. Pe platanele hard-discurilor, dou tipuri de suport magnetic sunt mai raspndite: Suporturi cu oxizi Suporturi peliculareSuporturile cu oxizi constau din diverse compoziii, continnd ca ingredient activ, oxid de fier. Stratul magnetic este creat pe disc prin acoperirea platanului de aluminiu cu un lichid gros coninnd particule de oxid de fier. Acest lichid este mprtiat pe disc prin rotirea platanelor la turaii mari; fora centrifug face ca materialul sa curg dinspre centru spre margine, crend un strat uniform de material pe disc. Aceast suprafa este apoi uscat i lustruit. n final, este adugat i lustruit un strat de material pentru protejarea i ungerea suprafeei. Stratul de oxid este de obicei gros de aproximativ 30 de milionimi de inci. Dac am putea privi n interiorul unei uniti cu platane acoperite cu oxid, am vedea c platanele sunt brune sau de culoarea chihlimbarului. Suportul pelicular este mai subire, mai dur i mai lipsit de defecte dect suportul cu oxizi. Mediul pelicular a fost creat ca suport de inalt performan, care a permis noii generaii de uniti s aib nlimi de plutire a capului mai mici, care, la randul lor, au fcut posibile creteri ale densitilor acestor uniti.La nceput, suportul pelicular era utilizat numai n uniti de mare capacitate sau de calitate superioar, dar n prezent, aproape toate unitile folosesc suportul pelicular.Suportul pelicular i merit numele. Stratul acoperitor este mult mai subire dect se poate obine prin metoda acoperirii cu oxizi. Suportul pelicular mai este cunoscut drept suport placat, sau pulverizat, datorit diverselor proceduri utilizate pentru depunerea filmului pe platane.

4.5. Porturi i cabluriInterconectarea dintre hard disk i controler o facem prin intermediul cablurilor i porturilor i bineineles cu concursul plcii de baza. Porturile i implicit interfaa de conectare pentru hard disk-urile obinuite poate fi de dou feluri: clasica de tip ATA (de asemenea aceast interfa mai poart denumirea de PATA (Parallel-ATA) sau IDE de la Integrated Drive Electronics )

de generaie mai nou de tip SATA (Serial-ATA)

Cablurile

ATA, SATA si SCSI

Interfaa ATA (AT Attachment) ii are originea n anii 80 n epoca de apariie a PC-ul original fabricat de ctre compania IBM. Aceast interfa a cunoscut de-a lungul anilor diverse standardizri i mbuntiri dar a reuit s pstreze i compatibilitatea cu echipamentele mai vechi. Practic dac dorim s conectam un hard disk de cteva sute megabaii tipic pentru nceputul anilor 90 pe ultima versiune a acestei interfee nu ar trebui s ntmpinm incompatibiliti.Interfaa SATA i-a fcut apariia pe piaa calculatoarelor personale ncepnd cu anul 2003. Primele echipamente SATA au beneficiat de o magistral capabil s gestioneze maxim 150 de magabaii pe secund. Aceast magistral a fost mbuntit la o vitez de maxim 300 MB/s cunoscut sub denumirea de SATA 2. Chiar dac pot fi transferai ntr-o singur secund peste 300 de megabaii hard disk-urile obinuite nu pot susine transferuri de date mai mari de 100 de megabaii pe secund.Trebuie tiut ca interfaa ATA sau SATA nu este dedicat doar hard disk-urilor, aceast interfa este folosit i de unitile optice i alte echipamente de stocare.SCSI de la Small Computer System Interface, este o interfa folosit n special n sistemele performante i scumpe precum serverele. Acest interfa a fost o alternativ profesional la interfaa ATA. n momentul de fa interfaa SATA ofer faciliti care o vreme au aparinut n exclusivitate doar interfeei SCSI. (de exemplu posiblitatea de decuplare la cald (hot swap) a unui hard disk)

4.6. Dispozitivul de acionare a capului. Acest mecanism deplaseaz capetele pe deasupra discului i le poziioneaz cu precizie deasupra cilindrului dorit. Intlnim 2 categorii de baz : Dispozitive de acionare cu motor pas cu pas Dispozitive de acionare cu magnet permanent. Dispozitivul de acionare a capului este cea mai important caracteristic a unei uniti, iar tipul de dispozitiv de acionare a capului al unei uniti spune foarte mult despre caracteristicile de performan i fiabilitate ale unitii. Dispozitive de actionare cu motor pas cu pas. Un motor pas cu pas este un motor electric care se mic n "pai", adic sare de la o poziie la alta, cu detente mecanice sau poziii de declic. Motoarele pas cu pas nu se pot fixa ntre poziiile pailor, se pot opri numai la poziiile de tent predeterminate. Aceste motoare sunt mici , ntre 1 si 3 inci, i pot fi ptrate, cilindrice sau plate. Motoarele pas cu pas sunt situate n afara ansamblului HDA sigilat, dei axul motorului ptrunde n ansamblul HDA printr-un orificiu etaneizat. Dispozitivele de actionare cu bobina si magnet permanent. Aceste dispozitive folosesc un semnal de feedback de la unitate pentru a determina cu precizie poziia capetelor i pentru a o ajusta. Un dispozitiv de acionare cu bobin i magnet permanent funcioneaz numai pe baza de fore electromagnetice. Construcia mecanismului este similar unui difuzor obinuit, de unde i termenul de bobin voce. Un dispozitiv de acionare cu bobin i magnet permanent nu are poziii de declic sau de detent, n schimb un sistem special de ghidare (numit servo) oprete cadrul capului deasupra unui anumit cilindru. Un dispozitiv de acionare cu bobin i magnet permanent , cu servocontrol nu este afectat de schimbrile de temperatur , cum este afectat un motor pas cu pas. Cele 2 tipuri principale de mecanisme de poziionare cu bobin i magnet permanent sunt: Dispozitive de acionare cu bobin i magnet permanent liniare Dispozitive de acionare cu bobin i magnet permanent pivotanteCele 2 tipuri difer doar ca aranjament fizic al magneilor i bobinelor.Un dispozitiv de acionare liniar deplaseaz capetele pe deasupra platanelor, spre interior i spre exterior, n linie dreapt. Bobina se deplaseaz spre interior i spre exterior pe un traseu nconjurat de magnei fici. Un sistem de acionare liniar nu rotete capul n cursul deplasrii de la un cilindru la altul , eliminnd astfel problema. Dei dispozitivul de acionare liniar pare un model bun, are un viciu fatal: dispozitivele sunt mult prea grele (cu ct mecanismul este mai uor cu att poate accelera i decelera mai repede de la un cilindru la altul).Dispozitive de acionare pivotant. Folosesc de asemenea magnei fici i o bobin mobil , dar bobina este ataat la captul unui bra a dispozitivului de acionare. Cnd bobina se deplaseaz fa de magnetul fix, ea rotete braele capetelor spre interior i spre exterior pe deasupra suprafeei discului. Principalul avantaj al acestui mecanism este greutatea redus care permite capetelor s accelereze i s decelereze foarte rapid, rezultnd timp mediu de cutare foarte mic.

5. Funcionarea HDD-ului Fiecare platan are dou fee i este divizat ntr-un numr de piste, fiecare pist fiind divizat in sectoare. Platanele sunt astfel aranjate nct pista 0 de la platanul 1 s fie exact deasupra pistei 0 de la platanul 2. Pentru a accesa o pist oarecare pe unul din platane, braul care susine capetele va muta capetele spre acea pist. Deoarece aceast metod necesit doar un singur mecanism de poziionare, simplific design-ul i coboar preul. Totui, pentru aceasta trebuiesc mutate toate capetele pentru a accesa o singur pist. Deci, pentru a citi date de pe pista 1 de pe platanul 1, apoi pista 50 pe platanul 3 si apoi iar pe pista 1 de pe primul platan, ntregul bra cu capete trebuie mutat de doua ori. Pentru a muta un bra ca acesta trebuie un timp semnificativ comparativ cu timpul de transfer. Pentru a minimiza acest lucru, trebuie prevenit ca datele sa fie impratiate pe mai multe piste. O metod de a optimiza timpul de acces este ca un grup de date care sunt accesate secvential s fie scrise pe o singur pist. Dac datele nu incap pe aceeasi pist, atunci este optim s fie scrise pe aceeai pist, dar pe un platan diferit. Prin aceasta metod, braul nu mai trebuie s execute micri. Doar capul de citire i scriere cel mai apropiat trebuie s fie selectat pentru a efectua operaia de citire. Selectarea capetelor este mult mai rapid dect micarea fizic a braului care susine capetele pentru a schimba pistele. Se mai folosete termenul de cilindru pentru a descrie multiplele platane suprapuse. Un cilindru se refer la toate pistele care au acelai numr de pist, dar care sunt localizate pe diferite platane.

5.1.Transferul datelor la memorieModalitatea n care datele sunt transferate n memorie determin viteza efectiv a combinaiei controlor + disc dur. Sunt folosite patru metode: Programmed I/O - Cu aceast metod porturile controlorului au grij att de comenzile drive-ului ct i de transferul de date ntre controlor i memorie. Se folosesc comenzile IN i OUT ale limbajului de asamblare. Aceasta nseamn c fiecare octet (bait) este transferat prin intermediul procesorului. La aceast metod viteza datelor este limitat de cea a magistralei PC-ului (bus) i de performana procesorului. Memory Mapped I/O - Procesorul poate procesa datele provenite de la un controlor de disc mult mai repede dac acestea sunt stocate ntr-o regiune fix de memorie. Pentru acest scop este folosit n general segmentul localizat deasupra memoriei video RAM. Datele sunt transferate cu ajutorul instruciunii de transfer (mov, n cazul arhitecturii x86). Este mai rapid dect metoda precedent. Direct Memory Access (DMA) - Folosind DMA, un dispozitiv poate transfera datele direct n memorie, fr contribuia procesorului. Pentru a folosi DMA, un program trebuie s i precizeze controlorului DMA mrimea n octei (baii) a pachetului de date ce urmeaz a fi transferat dintr-o locaie ntr-alta. Totui, controlorul DMA dintr-un PC este inflexibil i lent. Controloarele DMA opereaz la viteza (tactul) de 4 MHz, n concluzie sunt extrem de lente. Busmaster DMA - Folosind aceast metod, controlorul discului dur deconecteaz procesorul de la bus i transfer el nsui datele n memorie.

5.2.Fragmentarea i DefragmentareaDefragmentarea discului descrie procesul de unificare a fiierelor fragmentate de pe hard diskul computerului. Fragmentarea se produce n timp pe un hard disk, pe msur ce salvai, modificai sau tergei fiierele. Modificrile unui fiier se salveaz deseori ntr-o locaie a hard diskului diferit de cea a fiierului original. Modificrile suplimentare se salveaz n i mai multe locaii. n timp, att fiierul ct i hard diskul devin fragmentate, iar computerul va funciona mai lent, deoarece trebuie s efectueze cutri multiple n locuri diferite pentru a deschide un fiier.Programul defragmentare disc este un instrument care rearanjeaz datele de pe hard disk i reunete fiierele fragmentate, astfel nct computerul s funcioneze mai eficient. Programul Defragmentare disc se execut dup o programare, astfel nct nu trebuie s v amintii s-l executai, dei avei posibilitatea s-l executai manual sau s i modificai programarea.

5.3. Interfaa de conectareInterfaa de conectare a unui hard disk din punct de vedere al utilizatorului este reprezentat de cabluri i porturi, adic locurile unde sunt introduse aceste cabluri.Pentru ca un hard disk s poat comunica, cu un alt echipament hardware este necesar ca cele dou dispozitive s vorbeasc aceeai limb. Aceasta presupune o anumit compatibilitate la nivel hardware i software. La nivel hardware n cazul unui PC chip-ul responsabil cu interconectarea hard disk-ului se afl montat de regul pe placa de baz si poart denumirea de controler. Controlerul poate fi un chip dedicat doar acestei funcii, cum e cel din imaginea de mai jos, dar n general responsabilitatea comunicrii cu hard disk-ul revine unui chip care ndeplinete mai multe funcii i este capabil s interconecteze o gam mai larg de dispozitive. (in general chipul care indeplineste functia de southbridge).

5.4. Capaciti de stocare i viteze de accesFolosirea unor discuri rigide sigilate ntr-o singur unitate permite tolerane mult mai bune dect ntr-o unitate de dischet. n consecin discurile dure pot stoca mult mai multe date dect unitile de dischet i le pot accesa i transmite mai repede. n aprilie 2009 cea mai mare capacitate a HDD-urilor de consum era de 2 TB. Un exemplu tipic de HDD desktop" stocheaz ntre 120 GB i 2 TB. Discurile dure pot avea o vitez de rotaie cuprins ntre 5.400 i 10.000 rpm (rotaii pe minut) i o rat de transfer de 1 Gbit/s (109 MB/s) sau chiar i mai mare. Cele mai rapide discuri dure, de tip Enterprise, au viteze de rotaii de 10.000 sau 15.000 rpm, pot atinge viteze de transfer de peste 1,6 Gbit/s i o vitez medie de transfer de pn la 125 Mbytes/secund (MB/s). HDD-urile mobile, pentru laptop, notebook i netbook, care sunt fizic mai mici dect HDD-urile de desktop, tind s fie mai lente i au o capacitate de stocare mai mic. Discurile mobile au de obicei viteze de rotaii de 5.400 rpm, dar sunt i modele cu viteze de 7.200 rpm.

6.Formatarea HDD-ului/ PartiionareaSunt necesare dou proceduri de formatare nainte de a putea scrie date de utilizator pe un disc:a) formatare fizic sau de nivel jos b) formatare logic sau de nivel nalt.Pentru un hard-disc sunt necesare 3 operaii separate de formatare:1. Formatarea de nivel jos (Low-Level Formatting-LLF)2. Partiionarea3. Formatarea de nivel inalt(High-Level Formatting-HLF)6.1. Formatarea de nivel josn cursul unei formatri de nivel jos, programul de formatare mparte pistele hard-discului ntr-un numr precizat de sectoare, crend intervale de siguran ntre sectoare i ntre piste i nscriind informaia din preansamblul i postambulul sectorului. Pentru dischete, numrul de sectoare nregistrate pe fiecare pist depinde de unitate i de interfaa controllerului. Toate unitile IDE i SCSI folosesc o tehnic numit nregistrare pe zone, care nscrie un numr variabil de sectoare pe pist. Pistele exterioare conin mai multe sectoare dect pistele interioare pentru c sunt mai lungi. O modalitate de a spori capacitatea unui hard-disc n timpul procesului de formatare este de a crea mai multe sectoare pe pistele exterioare ale discului dect pe cele interioare. Toi cilindrii dintr-o anumit zon au acelai numr de sectoare pe pist. Numrul de zone difer de la o unitate la alta, dar majoritatea unitilor au 10 sau mai multe zone. PartiionareaCrearea unei partiii pe hard-disc i permite acestuia s gzduiasc sisteme de fiiere distincte, fiecare n partiia sa. Orice hard-disc trebuie s aiba pe el o partiie primar, una logic i o extinse.Exist 3 sisteme de fiiere, folosite de obicei de sistemele de operare actuale:*FAT(File Allocation Table-tabel de alocare a fiierelor). Sistemul de fiiere standard utilizat de DOS,Windows 9x si Windows NT. Sistemul de fiiere FAT standard folosete numere de 12 sau 16 bii pentru identificarea grupelor de alocare, rezultnd o dimensiune maxim a volumului de 2 G. Se pot crea numai 2 partiii fizice FAT pe un hard-disc numite partiie primar i extins, dar partiia extins poate fi divizat n pn la 25 de volume logice.*FAT 32 (File Allocation Table, pe 32 biti). Un sistem de fiiere opional utilizat de Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 i Windows NT 5.0. FAT 32 folosete numere pe 32 bii pentru identificarea grupelor de alocare, rezultnd o dimensiune maxim de 2T sau 2048G pentru un singur volum.*NTFS (Windows NT File System- sistemul de fiiere pentru Windows NT). Sistemul de fiiere nativ pentru Windows NT , care utilizeaz numere de fiiere de pn la 256 de caractere i partiii pn la mrimea teoretic de 16 exaoctei. NTFS utilizeaz de asemenea atribute extinse i elemente de securitate a sistemului de fiiere, inexistente n sistemul de fiiere FAT.6.2. Formatarea de nivel nalt n cursul formatrii de nivel nalt, sistemul de operare (precum Windows 9x, Windows NT sau DOS) scrie structurile necesare pentru a gestiona fiierele i datele pe disc. Partiiile FAT au pe fiecare unitate logic formatat cate un sector de ncarcare al volumului(VBS- Volume Boot Sector) dou copii ale tabelului de alocare a fiierelor(FAT) i un director radacin. Aceste structuri de date permit sistemului de operare s gestioneze spaiul pe disc, s in evidena fiierelor i chiar s gestioneze poriunile defecte. Formatarea de nivel nalt nu este efectiv o formatare fizic a unitii, ci mai degrab crearea unui "tabel de cuprins" pentru disc.

7.Performane

7.1.Viteza de rotaieDintre caracteristicile principale pe care le are HDD-ul cea mai important este viteza de rotaie(RPM). Viteza de rotaie este foarte important pentru c de ea depinde viteza de acces la datele de pe platane i tot de ea depinde i rata de transfer a informaiei. Asa dar cu ct viteza de rotaie este mai mare cu att capul de citire/scriere se deplaseaz mai repede i mult mai multe date ajung s fie citite/scrise.S nu uitm, s inem cont de faptul c viteza de rotaie a platanelor este constant. Viteza de rotaie, care a fost mentinut o vreme la hard-urile EIDE mai vechi, era pn la 5400 RPM iar a hard-urilor SCSI era de 7200 RPM. n timp aceasta vitez a tot crescut, atingnd acum limitele de 7200RPM (pentru HDD-urile IDE) i pn la 12000 RPM(pentru cele SCSI).

7.2.Tipul interfaei

La alegerea unei uniti hard avem n vedere dou variante: IDE sau SCSI (dup tipul interfaei folosite). IDE (Integrate Drive Electronics) este interfaa cea mai utilizat la ora actual i totodat i cea mai ieftin. Controller-ul pentru astfel de uniti este integrat pe placa de baz, ceea ce nu necesit achiziionarea unei plci suplimentare. Dezavantajul major al acestui tip de interfa const n faptul c este foarte lent i ncarc procesorul. O variant mbuntit a IDE este EIDE(Enhanced IDE) care utilizeaz magistrala pe 32 biti, ofer rate mai bune de transfer i DMA(Direct Memory Access) n unele uniti.O magistral IDE suport doar dou uniti un master i un slave. Ratele maxime de transfer pentru unitile EIDE pot ajunge pn la 100 MB/s i chiar mai mult. SCSI(Small Computer System Interface) este n schimb mai rapid, oferind rate de transfer ncepnd cu 10 MB/s-SCSI2 i pn la 80 MB/s-Wide Ultra-2 SCSI. Avantajul interfeelor SCSi este c permit conectarea de pn la 7 i chiar pn la 14 dispozitive pe acelai controller i o lungime maxim a cablului de pn la 12 metri.

7.3.Cache

Memoria tampon (cache) deinut de fiecare unitate permite o vitez de acces, mai mare la date. Datele care au mai fost accesate sunt depuse n memoria tampon, iar in momentul n care se ncearc un nou acces, ele sunt obinute direct din cache, cu ct mai mare este memoria cache, cu att mai bun este performana. Pentru o unitate cu capacitate sub 1 GB, un tampon de 128 KB ar trebui s fie destul, n timp ce pentru hard-disk-uri mai mari dimensiunea memoriei tampon ar trebui s fie 512 i chiar 1.024 KB.

7.4.Rata de transferRata de trasfer a hdd-ului reprezint viteza la care datele sunt transferate ctre sau dinspre suportul media(ne referim aici la platan). n general aceasta este calculat n MegaBytes pe secund (MBps). Hard-disk-urile moderne au rate de trasfer ce cresc odat cu deprtarea de axul platanului. Caracteristicile legate de densitatea pe platanul hard-disk-ului sunt: numrul de piste pe inch (Track Per Inch-TPI) i bii pe inch (Bits Per Inch-BPI). Pista reprezint un inel cu centrul pe axul platanului.

7.5. Capacitate, durabilitate, dimensiuni

Capacitatea msurat n gigaoctei sau gigabaii (1 octet = 1 bait), i n ultima vreme chiar teraoctei/terabaii. n general productorii folosesc ca unitate de msur multiplii din SI ai octetului (puteri de 10), pe cnd multe sisteme de operare (Windows, unele distribuii de Linux, MacOS) folosesc msurtoarea n multipli binari. Dac primul disc dur avea numai circa 5 MO, astzi capacitile discurilor dure pot depi i 3 TO (factorul de cretere: 600.000).Dimensiunea fizic msurat de obicei n oli, notai cu semnul " (inch). Un ol msoar 2,54 cm. Astzi discurile dure au n diametru fie 3,5 " (pentru PC-uri), fie 2,5 " (pentru notebook-uri - mai mici, utiliznd mai puin curent electric, dar mai scumpe i mai ncete). Exist i discuri de 1,8 ", pentru playere MP3 (precum Apple iPod), care, pe lng mrimea redus, sunt mai rezistente la ocuri.Durabilitatea exprimat n timp mediu ntre defecte - mean time between failures (MTBF). Discurile SATA I au viteze de 10.000 rpm i un MTBF de 1 milion de ore sub un ciclu de utilizare de opt ore pe zi. Alte discuri permit pn la 1,4 milioane de ore sub un ciclu de 24 de ore din 24.

8. Citirea i scrierea pe Hard-disk

8.1.Citirea datelor de pe hard-diskCluster-ul reprezint un grup de sectoare pe un disc. n timp ce un sector este cea mai mic unitate care poate fi accesat de pe hard disk, un cluster este o unitate puin mai mare, care este folosit pentru a organiza i a identifica fiierele de pe disc. Utilizatorul cere informaie de pe hard disk. Sistemul de operare acceseaz MFT (master file table), un index cu fiierele i locaiile lor, prin controlerul hard disk-ului, pentru a gsi clusterul unde este stocat. Sistemul de operare spune hard disk-ului, prin controlerul hard drive-ului, c are nevoie e un fiier dintr-un cluster. Placa logic a HDD-lui va aciona motorul i va roti platanele. Braul se plimb pe suprafata platanului, citete datele, i apoi amplific cmpurile magnetice slabe care se potrivesc cerinelor. Placa logic a hard disk-ului folosete capul de citire al braului pentru a citi informaia din sectoarele cluster-ului respectiv.Informaia este trimis n cache-ul hard disk-ului, ca mai apoi s fie trimis ctre memoria RAM i mai departe ctre dispozitivele de ieire.

8.2.Scrierea datelor pe Hard-diskProcesul de scriere este inversul citirii, cu o mic exceptie. n loc s acceseze MFT pentru a gsi locaia unui fiier, acceseaz file table pentru a gsi clustere libere pentru scriere. Dei precizia i viteza hard disk-urilor pare uimitoare, ele sunt totui cele mai ncete componente dintr-un calculator, deoarece contin elemente mecanice.

9. Preul per megabait i capacitatea de stocare

Primele hard disk-uri ofereau un pre per megabait astronomic acesta cobornd pna la nivelul de a vorbi de un pre de 1$ per megabiat la nceputul anilor 90. Astzi putem vorbi de preuri i de 0,00015$ per megabait n cazul unui hard disk obinuit de 500GB (500.000 de megabaiti).De la nceputul anilor 90 i pn astzi dimensiunile unui hard disc obinuit au rmas aceleai, nu acelai lucru se poate spune i despre capacitatea de stocare. Capacitatea de stocare a crescut de la an la an, ajungnd astzi de zeci de mii de ori mai mare fa de cea a primelor hard disk-uri ce echipau calculatoarele la nceputul anilor 90.PerioadaCapacitateade stocare tipic*

1990100 - 200 MB

1995500 - 1000 MB

200010.000 20.000 MB

200580.000 160.000 MB

2009250.000 MB 500.000 MB

10. Caracteristici

Caracteristicile hard disk-urilor sunt:dimensiunile. Majoritatea hard disk-urilor se monteaz n carcasa calculatorului ntr-un loca de aproximativ 10x15x3 cm. capacitatea de stocare. Capacitatea de stocare a crescut ntr-un timp foarte scurt de la civa MB la 135GB n prezent.viteza de rotaie. Pe pia exist discuri care lucreaz la turaii de 4500, respectiv 7200 de rotaii pe minut.viteza de transfer a datelor (o valoare orientativ: 6,5MBps),timpul de acces (orientativ: 12,5 milisecunde),memoria tampon (cache), cu rolul de a eficientiza transferul de date, cu valori care pot merge pn la 512kB.Eficiena comunicrii ntre hard disk i placa de baz este un factor important n funcionarea calculatorului i se definete prin mai muli parametri care descriu viteza cu care funcioneaz diferitele subansamble care particip la acest transfer. Interfaa de transfer utilizat este E-IDE. Rata maxim de transfer este de 133MBps. Pentru a putea atinge viteza de 133MBps este necesar ca att discul hard ct i controlerul s fie capabile s comunice cu aceast vitez. Dispozitivul cu rata maxim de transfer cea mai mic limiteaz viteza de comunicare.

11. Discul fizic ( physical drive) i discul logic (logical drive)Discul fizic poate fi accesat doar la nivel de BIOS pe baza tripletului: - numrul suprafeei de nregistrare;- numrul cilindrului;- numrul sectorului;Zona sistem a discului con'ine tabela de parti'ii ;i unul sau mai multe discuri logice.Discul logic este un ansamblu de informaii organizate pentru a fi recunoscute i accesate de sistemul de operare Windows cu ajutorul identificatorului. FIecare HDD este prevzut cu o zon sistem care conine:- tabela de partiii;- nregistrarea de ncrcare;-tabela de alocare a fiierelor n dublu exemplar;- catalogul principal;Tabela de alocare a fiierelor i catalogul principal conin "contabilitatea" sistemului de operare. Zona minim accesibil pe disc este sectorul; numrul discurilor este foarte mare, de aceea soluia memorrii adreselor lor reprezint o soluie ineficient.Tabela de alocare a fiierelor (FAT-File Allocation Table) - este lista n care sistemul de operare memoreaz statutul fiecrui cluster din zona de date a discului logic. Este singura component a sistemului de gestiune a sistemului de operare Windows pstrat n dou exemplare pentru a crete sigurana i fiabilitatea sistemului.FAT-ul conine attea nregistrri cte clustere are zona de date a discului logic. Memorarea adreselor se numete list nlnuit iar clusterele ale cror adrese alctuiesc o astfel de list formeaz lanul de clustere alocat fiierului respectiv.Catalogul principal (the root directory) - este lista n care sistemul de operare memoreaz, pentru fiecare fiier i catalog adresa primului cluster din lanul de clustere asociat, mpreun cu alte informaii utile unei gestiuni complete i fiabile a zonei de date, a fiierelor i cataloagelor. El este ultima component a zonei sistem a discului logic i este poziionat imediat dup a doua copie a FAT-ului.nregistrarea de ncrcare (the boot record) reprezint coninutul primului sector al oricrui disc logic, aici sunt memorate informaii importante pentru accesarea corect al discului fizic pe care este localizat discul logic, precum i fiierele sistem ale sistemului de operare.Tabela de partiii (Partition Table) este cea mai important entitate de pe HDD i ea conine:- numrul discurilor logice localizate pe HDD;- adresele fizice de nceput i de sfrit ale acestora;- adresele logice de nceput;- numrul de sectoare ale fiecrui HDD;- definirea discului sistem.12.Filtre de aerAproape toate unitile de hard-disc au dou filtre de aer. Un filtru este numit filtru de recirculare, iar cellalt filtru, barometric, sau de ventilare. Aceste filtre sunt sigilate n interiorul unitii i sunt proiectate pentru a nu fi nlocuite niciodat pe ntreaga durat de serviciu a unitii. La un hard-disc dintr-un sistem PC, aerul nu circul dinspre interiorul spre exteriorul ansamblului HDA sau viceversa. Filtrul de recirculare care este montat permanent n interiorul ansamblului HDA este destinat s filtreze numai micile particule rzuite de pe platane n timpul decolrii i aterizrii capetelor.

Ansamblul HDA este aerat printr-un filtru barometric, sau de ventilare, element care permite egalizarea presiunii (ventilare) ntre interiorul i exteriorul unitii. Dei aerul ptrunde n interior printr-un ventil, contaminarea nu pune probleme , deoarece filtrul barometric de pe acest ventil este proiectat s opreasc orice particul mai mare de 0,3 microni (aproximativ 12 inci), pentru a satisface specificaiile de mediu steril. Acomodarea la temperatura a hard-discurilor. Pentru c unitile de hard-disc au un orificiu cu filtru pentru trecerea aerului n sau din ansamblul HDA , umezeala poate ptrunde n unitate i poate fi o problem serioas dac sunt condiii s condenseze. Cei mai muli productori de hard discuri specific metode anume de aclimatizare a unitii la un ambient nou, cu condiii diferite de temperatur i umiditate i n special pentru aducerea unitii ntr-un ambient mai cald , cnd se poate forma condens. nainte de a porni o unitate care a fost depozitat ntr-un mediu mai rece, aceasta trebuie lsat n mediul normal de lucru pentru o anumit perioad de timp, pentru a-i permite s se aclimatizeze. Motoare de antrenare. Motorul care rotete platanele este numit motor de antrenare, pentru c este conectat la axul n jurul cruia se rotesc platanele. Motoarele de antrenare din hard-disk-uri sunt totdeauna conectate direct; nu exist curele sau roi dinate , intermediare. Motorul trebuie s fie lipsit de zgomot i vibraii, altfel poate transmite ,vibraii n platane, care pot perturba operaiile de citire i scriere.Motorul de antrenare trebuie s aib, de asemenea, viteza precis controlata. Platanele din unitile de hard-disk se rotesc cu viteze ntre 3.600 i 10.000 rot/min sau mai mult, iar motorul are un circuit de control cu o bucl de feedback pentru a urmri i a controla precis aceast vitez. Deoarece controlul vitezei trebuie s fie automat, unitile de hard-disc nu au un reglaj al vitezei motorului. Unele programe pretind c msoar viteza de rotaie n unitatea de hard-disk, dar tot ce fac aceste programe este s estimeze viteza de rotaie dup momentele la care sectoarele trec pe sub capete. Nu exist de fapt nici o cale prin care un program s msoare viteza de rotaie n unitatea de hard-disk ; aceast msurtoare poate fi efectuat numai cu echipament de testare sofisticat.

Bibliografie

www.wikipedia.orgwww.descopera.orgwww.preferatele.orgwww.referat.rowww.rasfoiesc.comwww.incepator.pinzaru.ro

Page 33 of 33