Рис. 2.5. Жесткий диск MPD3043AT U_DMA фирмы FUJITSU емкостью 4.3 Gb (IDE)
Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи
данных. При высоких скоростях вращения дисков (90 об/с) в зазоре между головкой
и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной
поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При
изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности
динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном
магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется
запись данных на магнитный диск.
Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия,
проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции.
Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на
обработку.
Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое
устройство – контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой
отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов
материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы,
входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных
контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.
К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность.
Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время
большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией
IBM технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта
(GMR – Giant Magnetic Resistance). Теоретический
предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка
20 Гбайт. В настоящее время достигнут технологический уровень 6,4 Гбайт на пластину,
но развитие продолжается.
С другой стороны, производительность жестких дисков меньше зависит от технологии
их изготовления. Сегодня все жесткие диски имеют очень высокий показатель скорости
внутренней передачи данных (до 30-250 Мбайт/с), и потому их производительность
в первую очередь зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они
связаны с материнской платой. В зависимости от типа интерфейса разброс значений
может быть очень большим: от нескольких Мбайт/с до 13-16 Мбайт/с для интерфейсов
типа EIDE; до 80 Мбайт/с для интерфейсов типа SCSI-я от 50 Мбайт/с
и более для наиболее современных интерфейсов типа IEEE 1394.
Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан
параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый
для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для дисков,
вращающихся с частотой 5400 об/мин, среднее время доступа составляет 9-10 мкс,
для дисков с частотой 7200 об/мин – 7-8 мкс. Изделия более высокого уровня обеспечивают
среднее время доступа к данным 5-6 мкс. Например, жесткий диск емкостью 18.2
Гб фирмы QUANTUM имеет скорость вращения дисков 7200 об/мин, время поиска –
8,5 мкс, скорость внутренней передачи данных – 235 Мбайт/с, размер буфера –
512 Кбайт.
Жесткий диск устанавливается в специальные монтажные отсеки внутри системного
блока. Жесткий диск подключается прямо к материнской плате плоским 40 контактным
кабелем. К одному кабелю можно подключить два жестких диска или один жесткий
диск и один накопитель для чтения компакт-дисков (CD-ROM drive). Ранее для подключения
жестких дисков применялись специальные платы расширения – мультикарты. На мультикартах
располагались так же разъемы для подключения гибких дисков, разъемы (порты)
COM1 и COM2 для подключения мыши, модема, сканера и LPT (от одного до трех)
для подключения принтера. Сейчас все эти разъемы располагаются прямо на материнской
плате.