Устройство, модернизация, ремонт ibm pc
Скачать 7.85 Mb.
|
| ГЛАВА 10 Жесткий диск На днях мне приснился кошмарный сон: "...Включаю компьютер, а он мне выводит на экран монитора сообщение: "Вставьте дискету для начала загрузки операционной системы". Ну, думаю, отвалился соединительный кабель от винчестера или "глюк" какой-нибудь. Открыл системный блок, а там... Нет ни жесткого диска, ни места, куда его установить, и разъема для его подключения на материнской плате тоже нет. А вместо привода CD-ROM установлен древний дисковод 5,25", который до этого висел на стене. Ну, все думаю, хана — Windows этого не выдержит...". Хорошо хоть проснулся быстро, а то мучился бы полночи. Такая история лет 10 назад вовсе не показалась бы смешной. Практически все ПК были оснащены дисководами для гибких дисков, которые использовались для загрузки как программ, так и операционной системы. И никого это нисколько не смущало. Первые компьютеры IBM PC также были оснащены только дисководами, и операционная система MS-DOS загружалась в память с гибких дисков. В принципе, неудобным было лишь то, что при каждой перезагрузке компьютера приходилось устанавливать специальную загрузочную дискету. Все программы также хранились на гибких дисках, их небольшой размер даже позволял сохранять на одном диске до десятка различных программ. Но постепенно, как того и требует прогресс, размер программ стал увеличиваться. Как всегда, главной причиной повышения требований к устройству компьютера стали игровые программы. Гибкие диски, несмотря на все ухищрения разработчиков, уже не могли вместить достаточное количество файлов, содержащих графические образы компьютерных игр и звуки. А пользователи требовали все более красочных игр. И, наконец, было принято решение, в результате которого разработали новое устройство — жесткий диск. Жесткий диск, он же Hard Disk Drive, HDD, винчестер, или с использованием жаргона "винт", является прямым потомком дисковода для гибких дисков. Как уже упоминалось, первые компьютеры IBM PC имели в нали- чии только одно устройство хранения информации — дисковод для 5,25" гибких дисков (напомню, что символ " означает единицу измерения — дюйм, который примерно равен 2,54 см). Операционная система MS-DOS загружалась с такого диска, и только потом можно было установить другой диск, на котором записана игра или рабочая программа. Представляете такой "сервис"? Сегодня многие не умеют даже создать загрузочную дискету на случай краха системы, а о работе в операционной системе MS-DOS и говорить не приходится. Даже опытный пользователь уже не способен обходиться без тех удобств, которые предоставляют современные системы Windows: красивые и удобные окна программ, курсор, управляемый легким движением мыши, и т. п. Все это оценено и принято абсолютно всеми пользователями, но "красота требует жертв"... Вы когда-нибудь обращали внимание на то, сколько места занимает операционная система, которой вы пользуетесь? Бьюсь об заклад, что этот объем составляет не менее 200 Мбайт дискового пространства. Представляете, сколько дискет понадобится, чтобы сохранить этот объем? Вот почему я начал эту главу с описания кошмарного сна. Из всего вышесказанного следует основное предназначение жесткого диска — он должен предоставить пользователю дисковое пространство, столь нужное для хранения файлов операционной системы и всех необходимых программ. Особенностью жесткого диска в отличие от дисковода для гибких дисков является высокая надежность хранения данных. Если дискеты, как многие уже испытали на практике, в любой момент могут дать сбой, то винчестеры могут хранить данные бесконечно долго. Добиться такого качества было нелегко, но "светлые" головы ученых справились с поставленной задачей. Единственный недостаток нового изобретения — отсутствие мобильности носителя, из-за чего остро встала проблема переноса данных. Ведь дискеты так и остались маленькими по объему, а жесткий диск изначально создавался как несъемное устройство. Но это не особенно взволновало ни разработчиков, ни пользователей, т. к. наконец-то появилось устройство, на котором можно было хранить важные документы без боязни их случайной утраты. А если говорить об играх? Сегодня сложно представить себе игру без возможности сохранения текущего состояния. Работа с дискетами в таком случае превратилась бы в подобие "русской рулетки" — "загрузит или не загрузит?". Устройство и принцип работы жесткого диска Внешне жесткий диск похож на небольшую металлическую коробку (рис. 10.1). Сверху на корпусе, как правило, имеется наклейка, на которой нанесены основные технические параметры данной модели, такие как на- именование производителя, название модели, номинальное напряжение питания, информация о положении перемычек, предназначенных для конфигурирования винчестера, и т. п. Снизу на корпусе прикреплена печатная плата, представляющая собой встроенный контроллер жесткого диска, который необходим для обеспечения его нормальной работы.  Рис. 10.1. Внешний вид жесткого диска Корпус винчестера Несмотря на весьма распространенные заявления, корпус винчестера не является на самом деле герметичным. Практически все модели жестких дисков имеют фильтр, уравнивающий внутреннее давление с внешним атмосферным давлением. Обычно этот фильтр представляет собой небольшое окошко, закрытое прочным материалом, пропускающим незначительное количество воздуха. Воздух, которым заполнен корпус, обязательно должен быть очищен от пыли, иначе даже самая маленькая частица при попадании внутрь может привести в негодность все устройство. Внутри корпуса размещаются практически все элементы, необходимые для работы винчестера: носитель информации, который представляет собой все те же, но жесткие диски, а также устройство считывания/записи информации (магнитные головки и устройство позиционирования) (рис. 10.2). Габаритные размеры современных жестких дисков характеризуются так называемым форм-фактором, который указывает горизонтальный и вертикальный размеры корпуса. Возможны следующие горизонтальные размеры: 1,8; 2,5; 3,5 или 5,25", из них наиболее распространены два последних (хотя самый последний встречается все реже и реже). Вертикальный размер обычно характеризуется такими параметрами, как Full Height (FH), Half- Height (HH), Third-Height (или Low-Profile, LP), что соответствует размеру более 3,25" (82,5 мм), 1,63" и около 1".  Рис. 10.2. "Внутренности" жесткого диска Носитель информации Один или несколько дисков, собранных в единый пакет, насажены на шпиндель плоского двигателя, который придает им определенную скорость вращения. Диски изготовлены из твердого алюминиевого сплава или из очень прочного стекла (керамики). С обеих сторон диски покрыты тончайшим слоем ферромагнитного материала (окисью какого-нибудь металла), подобного тому, что применяется для производства, например, дискет. От прочности покрытия зависят некоторые эксплуатационные характеристики, к примеру, ударопрочность винчестеров. В качестве рабочей поверхности обычно используют обе стороны каждого диска, кроме дисков, расположенных по краям пакета — у этих дисков внешние поверхности, повернутые в сторону корпуса, для хранения информации не используются. Они являются защитными. Диаметр дисков строго стандартизирован и ограничивается размером корпуса. Для IBM PC размер корпуса жесткого диска должен соответствовать размеру одного из посадочных мест в системном блоке: 3,5" или 5,25". Первый вариант более распространен и считается "нормальным", жесткие диски в корпусе 5,25" имеют название "Big Foot" и сегодня встречаются очень редко. Как уже говорилось, диски вращаются с постоянной скоростью, которая является стандартной для определенной модели винчестера. Этот параметр в первую очередь влияет на скорость операций чтения/записи данных. Измеряется скорость вращения в оборотах в минуту (RPM). Современные винчестеры могут иметь скорость вращения дисков 5400, 7200 или даже 10 000 об/мин. Достигнуты скорости вплоть до 15 000 об/мин., но такие винчестеры пока что слишком дороги для среднего пользователя. Верхний потолок скорости вращения дисков ограничен механической прочностью самих дисков и всего механизма в целом. Следует иметь в виду, что чем выше скорость вращения, тем выше уровень шума, издаваемый винчестером. Это является довольно неприятной платой за высокую скорость работы. Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему диску. Запись, как правило, начинается с внешней дорожки, получившей название "нулевой". В случае наличия более чем одного диска все дорожки, которые располагаются одна над другой, составляют цилиндр (разумеется, логический). Операции чтения/записи производятся одновременно над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию. За счет большой скорости вращения дисков создается воздушный поток, который приподнимает магнитные головки на расстояние от нескольких десятков до нескольких микрон. В таком положении головки находятся до момента выключения винчестера, после чего они снова прижимаются к поверхности дисков. В одном из углов корпуса расположен специальный фильтр, который постоянно очищает движущийся поток воздуха от частиц пыли. Магнитные головки Головки представляют собой магнитные управляемые контуры с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Принцип действия очень похож на принцип работы головок обычного магнитофона, только требования к ним предъявляются значительно более жесткие. Количество магнитных головок всегда равно количеству физических поверхностей, используемых для хранения данных. Каждая пара головок одета на своеобразную "вилку", обхватывающую диск с обеих сторон. Данная "вилка" имеет очень длинный "хвост", который заканчивает массивным хвостовиком, составляющим противовес головкам и их несущим. Когда винчестер не работает, головки благодаря упругости "вилки" прижимаются к поверхности диска, что позволяет исключить их "дребезг" во время транспортировки. Все магнитные головки объединены в единый блок, что позволяет организовать их синхронное перемещение. Практически все современные жесткие диски имеют функцию автоматической "парковки" головок. Парковкой называется процесс перемещения маг- нитных головок в специальную зону диска, которая называется "парковочной зоной" (от англ. Landing Zone). Эта зона не содержит абсолютно никакой полезной информации, кроме специальной сервисной метки, указывающей на местоположение места "парковки". В "запаркованном" состоянии жесткий диск можно транспортировать при достаточно плохих физических условиях — вибрация, легкие удары, сотрясения. Функция "парковки" реализована достаточно просто. В нерабочем состоянии хвостовик блока головок "приклеивается" к небольшому магниту, расположенному в устройстве позиционирования. При поступлении напряжения питания на жесткий диск генерируется достаточно мощный электромагнитный импульс, который "отрывает" хвостовик от посадочного места. Пока жесткий диск работает, постоянно удерживаемое электромагнитное поле не дает хвостовику "прилипнуть" к магниту. Когда же напряжение питания исчезает, то головки за счет притяжения постоянного магнита практически мгновенно перемещаются в зону парковки, где они благополучно приземляются на поверхность дисков. Устройство позиционирования Устройство позиционирования, которое перемещает магнитные головки, внешне очень похоже на башенный кран. С одной стороны находятся длинные тонкие несущие магнитных головок, а с другой — короткий и значительно более массивный хвостовик с обмоткой электромагнитного привода. Обмотку позиционера окружает статор, представляющий собой постоянный магнит. При подаче в обмотку электромагнита тока определенной величины и полярности хвостовик начинает поворачиваться в соответствующую сторону с ускорением, пропорциональным силе тока. При изменении полярности тока хвостовик начинает движение в обратную сторону. Динамически изменяя уровень и полярность тока, можно устанавливать магнитные головки в любое возможное положение (от центра до края дисков). Такую систему иногда называют Voice Coil (звуковая катушка) — по аналогии с диффузором громкоговорителя. Данное устройство позиционирования еще называют линейным двигателем. Применение в качестве движущей силы электромагнитного поля придает головкам равномерное линейное перемещение, чего так не хватает шаговым двигателям, которые используются в дисководах для гибких дисков. Для определения необходимого положения головок служат специальные сервисные метки, записанные на носитель при изготовлении винчестера и считываемые при позиционировании. В некоторых моделях винчестеров под сервисную информацию отводят отдельную поверхность и специализированную магнитную головку, позволяющую с высокой скоростью определить точное местоположение остальных головок, двигающихся синхронно с ней. Если сервисные метки записаны на тех же дорожках, что и данные, то для них выделяется специальный сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных. Благодаря использованию линейного двигателя появилась возможность "тонкой настройки" головок путем их незначительного перемещения относительно дорожки, что помогает более точно отследить центр окружности сервисной метки. В результате повышается достоверность считываемых данных и исключается необходимость временных затрат на процедуры коррекции положения головок, как это происходит в дисководах. Плата электроники Печатная плата, на которой расположены электронные компоненты системы управления жестким диском, обычно прикрепляется к нижней плоскости корпуса при помощи обычных винтов. В зависимости от модели электроника может быть либо закрыта металлической пластиной, либо открыта для любых механических воздействий — производители по-разному представляют реальные условия эксплуатации жесткого диска. С внутренней частью винчестера плата соединяется при помощи специального разъема. Плата электроники предназначена для управления работой механических подвижных частей устройства и формирования электрических импульсов при чтении/записи. Она содержит: □ микропроцессор, управляющий всей остальной электроникой жесткого диска; □ буферную память, предназначенную для временного хранения данных, которые записываются на диск или считываются с него; □ микросхему ПЗУ, используемую для хранения алгоритмов работы, как основного микропроцессора, так и всех остальных электронных компонентов; □ генератор, питающий переменным током двигатель дисков; □ сложную сервисную систему, которая управляет устройством позиционирования блока головок на требуемую дорожку (цилиндр) в соответствии с поступающими сигналами; □ усилители записи, формирующие электрические импульсы, которые подаются на магнитные головки при записи данных; □ усилители считывания и формирователи выходных сигналов при считывании информации. Микропроцессор представляет собой специализированную микросхему, внутренняя структура которой направлена на обработку массивов данных, поступающих в схему электроники, как со стороны магнитных головок, так и со стороны компьютера. Основной задачей этой микросхемы является преобразование цифровых потоков данных, поступающих из компьютера в электромагнитные импульсы, записываемые на диск, а также обратная операция: преобразования считываемых импульсов в поток цифровых данных. Помимо этого микропроцессор занимается постоянным наблюдением за состоянием всех функций винчестера, чтобы можно было прогнозировать возможный выход его из строя. Буферная память необходима жесткому диску, чтобы немного согласовать разницу в скорости работы интерфейса с реальной скоростью чтения/записи с дисков. При записи информации она сначала сохраняется в буфере, а уже затем записывается на поверхность дисков. При чтении информации используется немного другой режим: данные передаются сразу же на интерфейс и параллельно записываются в буферную память. При повторном обращении к этим же данным чтение производится уже из буфера. На современных жестких дисках объем буферной памяти (иногда встречается название кэш-память винчестера) может достигать 2 Мбайт и более, что является оптимальным для большинства выполняемых компьютером задач. Микросхема ПЗУ предназначена для хранения алгоритмов работы микропроцессора, а также технической информации, которую можно прочитать при помощи различных тестовых утилит (модель винчестера, серийный номер и т. д.). Некоторые дешевые модели жестких дисков хранят всю служебную информацию на дисках и при каждом включении загружают ее в обыкновенный модуль оперативной памяти. Интерфейсная логика представляет целый набор электронных компонентов, задача которых сводится к организации соединения с компьютером, т. е. создании физического соединения интерфейса жесткого диска с контроллером компьютера. Важным компонентом электронной платы являются разъемы для подключения соединительного кабеля и напряжения питания (рис. 10.3). Между этими разъемами, как правило, располагается набор перемычек, при помощи которых изменяется конфигурация жесткого диска (Master, Slave). Описание всех возможных вариантов вы, скорее всего, найдете на наклейке, которая имеется на верхней плоскости корпуса. Плата интерфейсной электроники современного винчестера, как вы уже поняли, представляет собой самостоятельное устройство с собственным процессором, памятью, устройствами ввода/вывода и прочими атрибутами, присущими любому компьютеру. По сути, жесткий диск это компьютер в компьютере. Многие винчестеры имеют на плате электроники специальный технологический интерфейс с разъемом, через который при помощи стендового оборудования можно выполнять различные сервисные операции с накопителем — тестирование, форматирование, поиск и "фиксацию" дефектных участков. |
Похожие:
 | План введение основные блоки ibm pc дополнительные устройства логическое... Эвм и мини ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы ibm (International Bussines Machines Corporation) ведущей компании... |  | Литература по мдк 01. 02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автотранспорта» Организация самостоятельной работы студентов по мдк 01. 02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автотранспорта» |
| Новости ibm academic Initiative Представляем Вашему вниманию семнадцатый выпуск ежемесячной новостной рассылки ibm для вузов | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Фото сделано в клубе ibm недалеко от пересечения Рейна и Майна на барбекю-парти нашего отдела в ibm |
| «Маркировка шин» ... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Устройство и ремонт механического оборудования кранов металлургического производства» |
| План урока по мдк 02. 01 «Устройство, техническое обслуживание и... Ок организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем | | Урок Курс: второй Специальность Обучающая цель: Ознакомить учащихся со сварочными п/автоматами: назначение, устройство; механизм подачи проволоки и регулирования... |
| «Московский государственный университет культуры и искусств» «утверждаю» Проректор по научной Ключевые слова: модернизация, социальная модернизация, человеческий потенциал, социокультурные изменения, факторы модернизации | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ремонт, проводящийся в этом году, не закончен. Много недоделок. Не все работы проведены достаточно качественно. Не закончен ремонт... |
| Устройство для измерения массы микро- и нанообъектов Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве фоторефрактивного кристалла использован кристалл теллурида кадмия | | Моделирование процесса сборки персональных компьютеров в системах... Моделирование процесса сборки персональных компьютеров в системах ibm rational rose и bpwin/arena |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Устройство пк», урок №9-10 в теме «Компьютер как универсальное устройство обработки информации» | | Методика изучения раздела «Уход за одеждой, ее ремонт» Цель урока: сформировать у учащихся знания, а также умения выполнять ремонт распоровшихся швов, ухаживать за одеждой из хлопчатобумажных... |
| Пояснительная записка к рабочей программе по курсу: «Устройство и... Учебники: Боровских Ю. И. «Устройство автомобиля» М, Карагодин В. Н. «Слесарь по ремонту автомобилей» М | | Снятие, ремонт и установка радиатора автомобилей газ 53 Ремонт, сборка, установка, регулировка регулятора распределения зажигания автомобиля газ 53 |
