Hard diskul

Cap. I - Generalitati

Pentru multi utilizatori, unitatea de hard-disk este cea mai importanta parte a sistemului de calcul. O unitate de hard-disk este folosita pentru stocarea nevolatila sau permanenta a datelor. Stocarea nevolatila, sau permanenta, inseamna, in acest caz, ca dispozitivul de stocare pastreaza datele chiar si cand sistemul de calcul nu este alimentat cu energie electrica.

Cap I.1 - Definirea unui hard-disk

O unitate de hard-disk contine platane rigide, in forma de disc, confectionate de obicei din aluminiu sau sticla. Spre deosebire de dischete, platanele nu se pot curba sau indoi. In majoritatea unitatilor de hard-disk , discurile nu se pot extrage, din acest motiv fiind numite unitati de disc fix. Exista si unitati de hard-disk amovibile; uneori acest termen se refera la un dispozitiv in care intregul modul de unitate este amovibil.

Cap I.2 - Progrese in domeniul hard-discurilor

De cand se folosesc hard-diskurile in sistemele PC, acestea au suferit transformari radicale

Capacitatile de stocare maxime au crescut de la 10Mb in unitatile disponibile in 1982 pana la 1Tb (1024Gb) sau mai mult in unitatile disponibile astazi.

Ratele de transfer de date de pe suport au crescut de la 85 - 102 K/s pentru modelul original de IBM XT in 1983, la 800Mb/s pentru unele din cele mai rapide HDD-uri externe si chiar SSD-uri (solid state drive).

Timpul mediu de cautare a scazut de la peste 85ms pentru hard-diskurile XT de 10Mb din 1983 la mai putin de 4.2ms pentru unitatile de astazi.

Cap. II - Functionarea unitatii de hard-disk

Constructia fizica de baza a unui hard-disk consta in discuri rotative cu capete care se misca deasupra suprafetei lor si stocheaza date pe piste si sectoare. Capetele citesc si scriu date in inele concentrice numite piste, care sunt divizate in segmente numite sectoare, care studiaza de obicei 512 octeti fiecare (vezi figura 1). Unitatile de hard-disk au de obicei mai multe discuri (platane) care sunt amplasate unul deasupra celuilalt si se rotesc solidar fiecare avand doua fete, pe care unitatea stocheaza date. Majoritatea unitatilor au doua sau trei platane care dau patru sau sase fete, iar unele unitati au pana la 11 sau mai multe platane. Pistele aflate la aceeasi pozitie, de pe fiecare fata a fiecarui platan, luate impreuna, alcatuiesc un cilindru (vezi figura 2). O unitate de hard-disk are in mod normal cate un cap pentru fiecare fata de platan, toate capetele fiind montate pe un singur dispozitiv purtator, sau rack. Capetele se deplaseaza solidar inspre interior si exterior, de-a lungul razei discului.

La inceput, majoritatea hard-diskurilor se roteau la 3600 rot/min, multe unitati in ziua de azi au turatii de 5400, 5600, 6400, 7200 rot/min si au aparut chiar si cu 15000 de rot/min.

In majoritatea hard-diskurilor, capetele nu ating (si nici nu trebuie sa atinga) platanele in timpul functionarii normale. Totusi cand capetele sunt deconectate, ele se aseaza pe suprafata discurilor care isi inceteaza rotatia. Cand unitatea functioneaza, fiecare cap este mentinut suspendat la mica distanta deasupra sau sub platan de o perna foarte subtire de aer. Daca perna de aer este deranjata de o particula de praf sau un soc mecanic, capul poate intra in contact cu platanul care se roteste la turatia normala. Cand forta de contact cu platanele in rotatie este destul de mare pentru a provoca defecte, evenimentul este numit coliziune a capului. Consecinta unei coliziuni a capului poate fi oricare de la cativa biti de date pierduti pana la o unitate distrusa in intregime. Majoritatea unitatilor au lubrifianti speciali pe platane si suprafetele dure, care pot rezista ''decolarilor si aterizarilor'' zilnice ale capului, ca si unor bruscari mai severe.

Cap II.1 - Sectoare

O pista de disc este prea mare pentru a gestiona date eficient ca o singura unitate de stocare. Multe piste de disc pot stoca 50.000 de biti de date sau mai mult, ceea ce le-ar face foarte ineficiente pentru stocarea fisierelor mici.Din acest motiv, pistele sunt impartite in cateva diviziuni numerotate, numite sectoare. Aceste sectoare reprezinta portiuni din pista.

Diverse tipuri de unitati de disc impart pistele de disc in diferite numere de sectoare, in functie de densitatea de biti a pistelor. De exemplu formatele de discheta utilizeaza 8-36 sectoare pe pista, desi hard-discurile stocheaza de obicei datele la densitati mai mari si pot utiliza 17-100 sau mai multe sectoare pe pista. Aceste sectoare, create de procedura standard de formatare dintr-un sistem PC, au o capacitate de 512 octeti, dar aceasta capacitate se poate schimba in viitor.

Sectoarele de pe o pista sunt numerotate incepand cu 1, spre deosebire de capete sau cilindri ,care sunt numerotati incepand cu 0. De exemplu, o discheta de 1,44M contine 80 de cilindri numerotati de la 0 la 79 si doua capete numerotate 0 si 1, in timp ce fiecare pista a fiecarui cilindru are 18 sectoare numerotate de la 1 la 18.

Cap II.2 - Preambulurile si prostambulurile

Preambulurile si postambulurile sectoarelor sunt independente de sistemul de operare, de sistemul de fisiere sau de fisierele stocate pe unitate. Pe langa preambuluri si postambuluri, exista intervaluri in interiorul sectoarelor, intervale intre sectoarele fiecarei piste, precum si intervale intre piste, dar nici unul din aceste intervale nu contine spatiu utilizabil pentru date. Chiar si asa, majoritatea unitatilor folosesc un spatiu rezervat pentru gestionarea datelor care vor fi stocate in unitate.

Cap. III - Formatarea discului

Sunt necesare doua proceduri de formatare inainte de a putea scrie date de utilizator pe un disc:

a)      formatare fizica sau de nivel jos ;

b)      formatare logica sau de nivel inalt.

Cand formatati o discheta, programul Exporer din Windows 9x sau comanda FORMAT din DOS realizeaza ambele tipuri de formatare.

Pentru un hard-disc sunt necesare 3 operatii separate de formatare:

Formatarea de nivel jos (Low-Level Formatting-LLF)

Partitionarea

Formatarea de nivel inalt(High-Level Formatting-HLF)

Cap III.1- Formatarea de nivel jos

In cursul unei formatari de nivel jos, programul de formatare imparte pistele hard-discului intr-un numar precizat de sectoare, creand intervale de siguranta intre sectoare si intre piste si inscriind informatia din preambulul si postambulul sectorului. Pentru dischete, numarul de sectoare inregistrate pe fiecare pista depinde de unitate si de interfata controllerului. Toate unitatile IDE si SCSI folosesc o tehnica numita inregistrare pe zone, care inscrie un numar variabil de sectoare pe pista. Pistele exterioare contin mai multe sectoare decat pistele interioare pentru ca sunt mai lungi. O modalitate de a spori capacitatea unui hard-disc in timpul procesului de formatare este de a crea mai multe sectoare pe pistele exterioare ale discului decat pe cele interioare. Toti cilindrii dintr-o anumita zona au acelasi numar de sectoare pe pista. Numarul de zone difera de la o unitate la alta, dar majoritatea unitatilor au 10 sau mai multe zone.

Cap III.2 - Partitionarea

Crearea unei partitii pe hard-disc ii permite acestuia sa gazduiasca sisteme de fisiere distincte, fiecare in partitia sa. Orice hard-disc trebuie sa aiba pe el o partitie primara, una logica si oricate extinse.

Exista 3 sisteme de fisiere, folosite de obicei de sistemele de operare actuale:

*FAT(File Allocation Table-tabela de alocare a fisierelor).Sistemul de fisiere standard utilizat de DOS,Windows 9x si Windows NT. Sistemul de fisiere FAT standard foloseste numere de 12 sau 16 biti pentru identificarea grupelor de alocare, rezultand o dimensiune maxima a volumului de 2 G. Se pot crea numai 2 partitii fizice FAT pe un hard-disc numite partitie primara si extinsa, dar partitia extinsa poate fi divizata in pana la 25 de volume logice.

*FAT 32 (File Allocation Table, pe 32 biti). Un sistem de fisiere optional utilizat de Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 si Windows NT 5.0. FAT 32 foloseste numere pe 32 biti pentru identificarea grupelor de alocare, rezultand o dimensiune maxima de 2T sau 2048G pentru un singur volum.

*NTFS (Windows NT File System- sistemul de fisiere pentru Windows NT). Sistemul de fisiere nativ pentru Windows NT , care utilizeaza numere de fisiere de pana la 256 de caractere si partitii pana la marimea teoretica de 16 exaocteti. NTFS utilizeaza de asemenea atribute extinse si elemente de securitate a sistemului de fisiere, inexistente in sistemul de fisiere FAT.

Cap III.3 - Formatarea de nivel inalt

In cursul formatarii de nivel inalt, sistemul de operare (precum Windows 9x, Windows NT sau DOS) scrie structurile necesare pentru a gestiona fisierele si datele pe disc. Partitiile FAT au pe fiecare unitate logica formatata cate un sector de incarcare al volumului(VBS- Volume Boot Sector) doua copii ale tabelului de alocare a fisierelor(FAT) si un director radacina. Aceste structuri de date permit sistemului de operare sa gestioneze spatiul pe disc, sa tina evidenta fisierelor si chiar sa gestioneze portiunile defecte. Formatarea de nivel inalt nu este efectiv o formatare fizica a unitatii, ci mai degraba crearea unui "tabel de cuprins" pentru disc.

Cap. IV - Componente de baza ale unitatii de hard-disk

Exista multe tipuri de unitati de hard-disk pe piata, dar aproape toate prezinta aceleasi componente fizice de baza. Pot exista unele diferente in implementarea acestor componente (si calitatea materialelor utilizate la realizarea lor), dar caracteristicile functionale ale majoritatii unitatilor sunt similare. Componentele de baza ale unei unitati de hard-disk obisnuite sunt urmatoarele:

Platanele discului

Capetele de citire respectiv scriere

Dispozitivul de actionare a capului

Motorul de antrenare

Placa logica

Cabluri si conectare

Elemente de configurare (precum jumpere sau comutatoare).

Cap IV.1 - Platanele discului

Un hard-disk obisnuit are unul sau mai multe platane sau discuri. De-a lungul anilor, hard-diskurile pentru sistemele PC au existat in mai multe tipodimensiuni. De regula, dimensiunea fizica a unei unitati este exprimata prin dimensiunea platanelor:

51/4-inci (practic 130 mm, adica 5,12 inci)

31/2 inci (practic 95 mm, adica 3,74 inci)

21/2 inci

1,8 inci 

Majoritatea unitatilor de hard-disc au doua sau mai multe platane, unele dintre unitatile mai mici avand unul singur. Numarul de platane pe care le poate avea o unitate este limitat de inaltimea fizica a unita­tii. Platanele sunt confectionate de regula dintr-un aliaj de aluminiu, care le confera atat rezistenta, cat si greu­tate redusa. Dorinta pro­ducatorilor de a obtine densitati tot mai mari si unitati mai mici a dus insa la utilizarea platanelor confectionate din sticla (sau, mai exact, dintr-un material compozit sticla-ceramica).

Platanele din sticla ofera o rigiditate mai mare decat metalul (pentru ca metalul poate fi indoit, iar sticla nu) si, de aceea, pot fi prelucrate la jumatate din grosimea discurilor conventionale din aluminiu, uneori chiar mai putin. Platanele de sticla sunt, de asemenea, mult mai stabile termic decat cele din aluminiu, adica nu se dilata si nu se contracta prea mult Ia variatiile de temperatura. (vezi figura 7)

Cap IV.2 - Suporturi de inregistrare

Indiferent de substratul folosit, platanele sunt acoperite cu un strat subtire de substanta sensibila magnetic, numita suport, pe care se stocheaza informatie magnetica. Pe platanele hard-discurilor, doua tipuri de suport magnetic sunt mai raspandite:

Suporturi cu oxizi

Suporturi peliculare

Suporturile cu oxizi constau din diverse compozitii, continand ca ingredient activ, oxid de fier. Stratul magnetic este creat pe disc prin acoperirea platanului de aluminiu cu un lichid gros continand particule de oxid de fier. Acest lichid este imprastiat pe disc prin rotirea platanelor la turatii mari; forta centrifuga face ca materialul sa curga dinspre centru spre margine, creand un strat uniform de material pe disc. Aceasta suprafata este apoi uscata si lustruita. In final, este adaugat si lustruit un strat de material pentru protejarea si ungerea suprafetei. Stratul de oxid este de obicei gros de aproximativ de milionimi de inci. Daca ati putea privi in interiorul unei unitati cu platane acoperite cu oxid, ati vedea ca platanele sunt brune sau de culoarea chihlimbarului.

Suportul pelicular este mai subtire, mai dur si mai lipsit de defecte decat suportul cu oxizi. Mediul pelicular a fost creat ca suport de inalta performanta, care a permis noii generatii de unitati sa aiba inaltimi de plutire a capului mai mici, care, la randul lor, au facut posibile cresteri ale densitatilor acestor unitati.

La inceput, suportul pelicular era utilizat numai in unitati de mare capacitate sau de calitate superioara, dar in prezent, aproape toate unitatile folosesc suportul pelicular.

Suportul pelicular isi merita numele. Stratul acoperitor este mult mai subtire decat se poate obtine prin metoda acoperirii cu oxizi. Suportul pelicular mai este cunoscut drept suport placat, sau pulverizat, datorita diverselor proceduri utilizate pentru depunerea filmului pe platane.

Cap IV.3 - Capetele de citire/scriere.

O unitate de hard-disc are de obicei cate un cap de citire/scriere pentru fiecare fata de platan (adica fiecare platan are doua seturi de capete de citire/scriere, unul pentru fata superioara si unul pentru fata inferioara a platanului). Aceste capete sunt conectate, sau solidare, pe acelasi mecanism de deplasare. Astfel, capetele se deplaseaza impreuna pe deasupra platanelor.

Din punct de vedere mecanic, capetele de citire/scriere sunt simple. Fiecare cap se afla pe un brat al dispozitivului de actionare, brat actionat de un resort pentru a presa capul in contact cu un platan. Putini realizeaza ca fiecare platan este "strans' intre capetele de deasupra si de sub el. Daca ati putea sa deschideti o unitate in conditii de siguranta si sa ridicati capul de deasupra cu degetele, cand i-ati da drumul, ei ar scapa inapoi pe platan.

Cand unitatea nu functioneaza, capetele sunt impinse in contact , direct cu platanele de catre tensiunea din resorturi, dar cand unitatea functioneaza la turatie normala, apare o presiune a aerului sub capete, care le ridica de pe suprafata platanelor. La o unitate functionand la turatie normala, distanta dintre cap si platane poate sa fie intre 3 si 20 inci sau mai mult.

Cap IV.4 - Modele de capete de citire/scriere:

De-a lungul anilor, in unitatile de hard-disc au fost utilizate patru modele de capete:

Cu ferita

Peliculare (Thin Film-TF)

Cu intrefier metalizat (MIG- Metal-In-Gap)

Magneto-rezistive (MR)

Cu ferita: capetele cu ferita au un miez de oxid de fier infasurat in bobine electromagnetice. Unitatea produce un camp electromagnetic alimentand bobinele sau trecand un camp magnetic pe langa ele, aceasta confera capului capacitatea integrala de scriere si citire. Capetele cu ferita nu pot scrie pe suportul cu coercitivitate magnetica ridicata si au un raspuns de frecventa slab la nivelul de zgomot mai mari. Principalul avantaj al capetelor cu ferita este faptul ca sunt tipul cel mai ieftin disponibil (vezi figura 3).

Cu intrefier metalizat. Capetele cu intrefier metalizat (M1G Metal-In-Gap) sunt versiuni cu imbunatatiri speciale ale capetelor cu ferita compozita. In capetele MIG, pe intrefierul de inregistrare al capului se aplica o substanta metalica. Exista doua variante de capete MIG: cu o fata si cu doua fete. Capetele MIG cu o singura fata sunt realizate cu un strat de aliaj magnetic aplicat pe marginea din urma a intrefierului. Capetele MIG cu doua fete au acest strat aplicat pe ambele laturi ale intrefierului. Acest aliaj metalic este aplicat printr-un proces de depunere in vid numit pulverizare, care a fost discutat in sectiunea precedenta despre suporturile de inregistrare.

Peliculare. Capetele peliculare (TF thin film) sunt fabricate in maniera asemanatoare cipurilor semiconductoare, adica printr-un proces fotolitografic. Acest proces creeaza multe mii de capete pe o singura foita circulara, rezultand un produs foarte mic si de buna calitate.

Capetele TF au un intrefier extrem de ingust si precis dimensionat, care este creat prin pulverizarea unui material solid pe baza de aluminiu. Pentru ca materialul inchide complet intrefierul, zona este protejata foarte bine, reducand la minimum sansele de defectare prin contact cu discul in rotatie. Miezul este o combinatie de fier si aliaj de nichel care are o putere magnetica de doua pana Ia patru ori mai mare decat miezul unui cap cu ferita.

Magneto-rezistive Capetele magneto-rezistive (MR) reprezinta cea mai noua tehnologie

Capetele MR se bazeaza pe faptul ca rezistenta unui conductor scade putin in prezenta unui camp magnetic extern. in loc de a detecta tranzitiile de flux emitand o tensiune, ca un cap obisnuit, capul MR detecteaza schimbarea de flux si schimba rezistenta. Acest model da un semnal de iesire la citire de trei sau patru ori mai puternic decat un cap TF. Practic, capetele MR sunt capete cititoare de putere, comportandu-se mai degraba ca senzori decat ca generatoare.

Cap IV.5 - Dispozitivul de actionare a capului

Acest mecanism deplaseaza capetele pe deasupra discului si le pozitioneaza cu precizie deasupra cilindrului dorit. Intalnim 2 categorii de baza :

Dispozitive de actionare cu motor pas cu pas

Dispozitive de actionare cu magnet permanent.

Dispozitivul de actionare a capului este cea mai importanta caracteristica a unei unitati, iar tipul de dispozitiv de actionare a capului al unei unitati spune foarte mult despre caracteristicile de performanta si fiabilitate ale unitatii.

Dispozitive de actionare cu motor pas cu pas. Un motor pas cu pas este un motor electric care se misca in "pasi", adica sare de la o pozitie la alta, cu detente mecanice sau pozitii de declic.Motoarele pas cu pas nu se pot fixa intre pozitiile pasilor, se pot opri numai la pozitiile de tenta predeterminate. Aceste motoare sunt mici , intre 1 si 3 inci, si pot fi patrate cilindrice sau plate.Motoarele pas cu pas sunt situate in afara ansamblului HDA sigilat, desi axul motorului patrunde in ansamblul HDA printr-un orificiu etanseizat.

Dispozitivele de actionare cu bobina si magnet permanent. Aceste dispozitive folosesc un semnal de feedback de la unitate pentru a determina cu precizie pozitia capetelor si pentru a o ajusta. Un dispozitiv de actionare cu bobina si magnet permanent functioneaza numai pe baza de forte electromagnetice. Constructia mecanismului este similara unui difuzor obisnuit, de unde si termenul de bobina voce. Un dispozitiv de actionare cu bobina si magnet permanent nu are pozitii de declic sau de detenta, in schimb un sistem special de ghidare (numit servo) opreste cadrul capului deasupra unui anumit cilindru. Un dispozitiv de actionare cu bobina si magnet permanent , cu servocontrol nu este afectat de schimbarile de temperatura , cum este afectat un motor pas cu pas. Cele 2 tipuri principale de mecanisme de pozitionare cu bobina si magnet permanent sunt:

Dispozitive de actionare cu bobina si magnet permanent liniare

Dispozitive de actionare cu bobina si magnet permanent pivotante

Cele 2 tipuri difera doar ca aranjament fizic al magnetilor si bobinelor.

Un dispozitiv de actionare liniar (vezi figura 4) deplaseaza capetele pe deasupra platanelor, spre interior si spre interior, in linie dreapta. Bobina se deplaseaza spre interior si spre exterior pe un traseu inconjurat de magneti ficsi. Un sistem de actionare liniar nu roteste capul in cursul deplasarii de la un cilindru la altul , eliminand astfel problema. Desi dispozitivul de actionare liniar pare un model bun, are un viciu fatal:dispozitivele sunt mult prea grele (cu cat mecanismul este mai usor cu atat poate accelera si decelera mai repede de la un cilindru la altul).

Dispozitive de actionare pivotanta. Folosesc de asemenea magneti ficsi si o bobina mobila , dar bobina este atasata la capatul unui brat a dispozitivului de actionare. Cand bobina se deplaseaza fata de magnetul fix, ea roteste bratele capetelor spre interior si spre exterior pe deasupra suprafetei discului. Principalul avantaj al acestiu mecanism este greutatea redusa care permite capetelor sa accelereze si sa decelereze foarte rapid, rezultand timp mediu de cautare foarte mici.

Cap. V - Mecanisme servo

De-a lungul anilor au fost folosite 3 modele de mecanisme servo pentru a controla sistemele de pozitionare cu bobina si magnet permanent

Servo tip pana

Servo inclus

Servo dedicat

Cele 3 modele difera oarecum, dar indeplinesc aceeasi sarcina de baza: ele permit sistemului de pozitionare a capului sa-si ajusteze continuu pozitia pentru a se mentine cu precizie deasupra unui cilindru dat de pe disc.

Cap V.1 - Servo tip pana

Unele din primele unitati cu servocontrol foloseau o tehnica numita servo tip pana (Wedge). In aceste unitati , informatia de ghidare in cod Gray este intr-o portiune din disc ca o "pana", in fiecare cilindru , chiar inaintea marcajului de index. Marcajul de index indica inceputul fiecarei piste, deci informatia de servo era scrisa in campul PREINDEX-GAP, care se gaseste la sfarsitul fiecarei piste.

Aceasta zona este destinata compensarii abaterilor de viteza si in mod normal nu este utilizata de catre controller. Figura 5 prezinta informatia servo tip frana pe o unitate.

Cap V.2 - Servo inclus

Un servo inclus este o dezvoltare a modelului servo de tip pana. In loc de a plasa codul servo inaintea inceputului fiecarui cilindru, modelul servo inclus scrie informatia servo inaintea inceputului fiecarui sector. Acest aranjament permite circuitelor mecanismului de pozitionare sa primeasca informatie de feedback de mai multe ori in cursul unei singure rotatii, facand pozitionarea capetelor mult mai rapida si mai precisa. Ca si in modelul servo de tip pana , informatia de servo inclusa este protejata de circuitele unitatii si orice operatie de scriere este blocata ori de cate ori capetele se gasesc deasupra informatiei de servo (vezi figura 6).

Cap V.3 - Servo dedicat

Un servo dedicat este un model in care informatia servo este scrisa fara intreruperi de-a lungul intregii piste, in loc sa fie scrisa o data pe fiecare pista sau la inceputul fiecarui sector. Din pacate, daca acest procedeu ar fi folosit pentru intreaga unitate, nu ar mai ramane loc pentru date. Din acest motiv, un servo dedicat foloseste o fata a unui singur platan exclusiv pentru informatia servo de pozitionare. Termenul dedicat vine de la faptul ca aceasta fata de platan este dedicata in intregime informatiei de servo si nu poate contine date.

Parcarea automata a capului. Cand deconectati o unitate de hard-disc, tensiunea resorturilor din fiecare brat al capului impinge capetele in contact cu platanele. Unitatea este proiectata sa reziste la mii de decolari si aterizari ale capului, dar este o buna masura de prevedere sa ne asiguram ca aterizarea se produce intr-un loc de pe platan care nu contine date. in timpul proceselor de aterizare si decolare, are loc un usor proces abraziv, indepartand doar "o adiere' din suportul magnetic; dar daca unitatea este bruscata in timpul aterizarii sau decolarii capului, pot aparea defectiuni serioase.

Cap. V.4 - Parcarea automata a capurilor

Cand deconectati o unitate de hard-disc , tensiunea resorturilor din fiecare brat al capului impinge capetele in contact cu platanele. Unitatea este proiectata sa reziste la mii de decolari si aterizari ale capului , dar este o buna masura de prevedere sa ne asiguram ca aterizarea se produce intr-un loc de pe platan care nu contine date.

Un avantaj al utilizarii dispozitivului de actionare cu bobina si magnet permanent este parcarea automata a capului. Intr-o unitate care are un dispozitiv de actionare cu bobina si magnet permanent, capetele sunt pozitionate si sustinute de forta magnetica. Atunci cand alimentarea unitatii este intrerupta, dispare campul magnetic care mentine capetele imobilizate deasupra unui anumit cilindru, permitand ramei capetelor sa alunece pe suprafata discului, riscand sa produca defectiuni.

In modelul cu bobina si magnet permanent , cadrul capetelor este legat de un arc slab la un capat si de un opritor la celalalt capat. Cand sistemul este pornit, arcul este impins de forta magnetica a mecanismului de pozitionare, in schimb, cand unitatea este oprita , arcul trage incet cadrul capetelor pe o pozitie de parcare si blocare , inainte ca unitatea sa incetineasca si capetele sa aterizeze. Intr-o unitate cu dispozitiv de actionare cu bobina si magnet permanent , inchizand calculatorul veti activa mecanismul de parcare; nu e nevoie sa rulati un program pentru a parca sau retrage capetele.

Cap. VI - Filtre de aer

Cap. VI.1 - Filtre de aer

Aproape toate unitatile de hard-disc au doua filtre de aer. Un filtru este numit filtru de recirculare, iar celalalt filtru, barometric, sau de ventilare. Aceste filtre sunt sigilate in interiorul unitatii si sunt proiectate pentru a nu fi inlocuite niciodata pe intreaga durata de serviciu a unitatii. La un hard-disc dintr-un sistem PC, aerul nu circula dinspre interiorul spre exteriorul ansamblului HDA sau viceversa. Filtrul de recirculare care este montat permanent in interiorul ansamblului HDA este destinat sa filtreze numai micile particule razuite de pe platane in timpul decolarii si aterizarii capetelor. Pentru ca unitatile de hard-disc pentru PC-uri sunt permanent sigilate si nu recircula aer din exterior, ele pot functiona in medii foarte impure. (Vezi figura 8)

Ansamblul HDA este aerat printr-un filtru barometric, sau de ventilare, element care permite egalizarea presiunii (ventilare) intre interiorul si exteriorul unitatii. Desi aerul patrunde in interior printr-un ventil, contaminarea nu pune probleme , deoarece filtrul barometric de pe acest ventil este proiectat sa opreasca orice particula mai mare de 0,3 microni (aproximativ 12 m inci), pentru a satisface specificatiile de mediu steril.

Cap. VI.2 - Acomodarea la temperatura a hard-discurilor.

Pentru ca unitatile de hard-disc au un orificiu cu filtru pentru trecerea aerului in sau din ansamblul HDA , umezeala poate patrunde in unitate si poate fi o problema serioasa daca sunt conditii sa condenseze.

Cei mai multi producatori de hard discuri specifica metode anume de aclimatizare a unitatii la un ambient nou, cu conditii diferite de temperatura si umiditate si in special pentru aducerea unitatii intr-un ambient mai cald , cand se poate forma condens. Inainte de a porni o unitate care a fost depozitata intr-un mediu mai rece, aceasta trebuie lasata in mediul normal de lucru pentru o anumita perioada de timp, pentru a-i permite sa se aclimatizeze.

Cap. VI.3 - Motoare de antrenare.

Motorul care roteste platanele este numit motor de antrenare, pentru ca este conectat la axul in jurul caruia se rotesc'platanele. Motoarele de antrenare din hard-discuri sunt totdeauna conectate direct; nu exista curele sau roti dintate , intermediare. Motorul trebuie sa fie lipsit de zgomot si vibratii, altfel poate transmite ,vibratii in platane, care pot perturba operatiile de citire si scriere.

Motorul de antrenare trebuie sa aiba, de asemenea, viteza precis controlata. Platanele din unitatile de hard-disc se rotesc cu viteze intre 3.600 si 10.000 rot/min sau mai mult, iar motorul are un circuit de control cu o bucla de feedback pentru a urmari si a controla precis aceasta viteza. Deoarece controlul vitezei trebuie sa fie automat, unitatile de hard-disc nu au un reglaj al vitezei motorului. Unele programe pretind ca masoara viteza de rotatie in unitatea de hard-disc, dar tot ce fac aceste programe este sa estimeze viteza de rotatie dupa momentele la care sectoarele trec pe sub capete. Nu exista de fapt nici o cale prin care un program sa masoare viteza de rotatie in unita­tea de hard-disc; aceasta masuratoare poate fi efectuata numai cu echipament de testare sofisticat. Nu va alarmati daca vreun program de diagnosticare va spune ca unitatea are o viteza de rotatie incorecta; probabil ca programul greseste, nu unitatea.

Cap. VII - Placile Logice

Placile logice contin circuite electronice care controleaza sistemul de antrenare al unitatii si dispozitivul de actionare al capului si care pun la dispozitia contollerului date, intr-o forma convenita.

Cap. VII.1 - Cabluri si conectoare

Unitatile de hard-disc au de obicei mai multe conectoare , pentru interfata cu calculatorul, alimentarea cu tensiune si uneori pentru conectarea la masa la sasiul sistemului. Majoritatea unitatilor au cel putin aceste 3 tipuri de conectoare :

Conectoare de interfata

Conectoare de alimentare

Conector optional de legare la masa

Conectoarele de interfata sunt cele mai importante, pentru ca ele transmit semnalele de date si de comanda intre sistem si unitate. In majoritatea cazurilor, cablurile de interfata ale unitatii pot fi conectate in configuratie de tip cascada sau tip magistrala. Majoritatea interfetelor accepta cel putin 2 dispozitive , iar cele SCSI pot accepta pana la 7 dispozitive in cascada, pe langa adaptorul gazda.

Conectorul de alimentare este de obicei cu 4 pini , acelasi tip care se foloseste si la unitatile de discheta, si la el se conecteaza acelasi conector de alimentare al sursei. Majoritatea unitatilor de hard-disc folosesc atat tensiune de 5 volti cat si de 12 volti. Tensiunea de 12 volti alimenteaza motorul de antrenare si dispozitivul de actionare a capului , iar tensiunea de 5 volti alimenteaza circuitele electronice.

Un conector de legare la masa permite realizarea conexiunii intre unitate si masa de potential pozitiv a sasiului sistemului. In majoritatea calculatoarelor unitatea de hard-disc este montata direct pe sasiu cu suruburi;asa ca firul de legare la masa nu mai este necesar. In unele sisteme, unitatile sunt instalate pe sine de plastic sau fibra de sticla, care nu asigura o legare corespunzatoare la masa. Aceste sisteme trebuie sa puna la dispozitie un fir de legare la masa, conectat la unitate prin acest conector de legare la masa.

Cap. VII.2 - Elemente de configurare

Pentru a configura o unitate de hard-disc pentru instalarea intr-un sistem, de obicei trebuie sa setati corespunzator cateva jumpere (si, poate, cateva rezistoare finale). Aceste elemente difera de la o interfata la alta si, adesea, si de la o unitate la alta.

Cap. VII.3 Placa frontala sau masca

Multe unitati de hard-disc ofera ca optiune o placa frontala sau masca. Masca este de obicei ca un element optional cu unitate, ca o componenta a carcasei sistemului si nu a unitatii. Unele masti prezinta o dioda electroluminiscenta (led) care clipeste cand hard-discul lucreaza. Ledul este montat in masca sau este fixat pe unitate , iar masca prezinta o fereastra permanenta sau colorata prin care se poate observa ledul care clipeste cand unitatea este accesata. In sistemele in care hard-discul este mascat de carcasa sistemului nu este nevoie de masca.

Cap. VIII - Caracteristici ale hard-discului

Pentru a face alegerea cea mai buna la cumpararea unui hard-disc sau pentru a intelege in ce constau deosebirile dintre o marca de hard-disc si alta trebuie luate in considerare numeroase caracteristici:

Fiabilitatea

Viteza

Protectia la socuri mecanice

Pretul

Cap. VIII.1 - Fiabilitatea

Cand doriti sa alegeti un hard-disc veti observa intre specificatiile tehnice ale hard-discurilor o valoare statistica numita durata medie intre defectiuni. Cifrele pentru MTBF se incadreaza de obicei intre 20.000 de ore si 500.000 de ore sau mai mult.

Pentru a intelege semnificatia acestor numere este important de stiut ca cifrele MTBF se refera la o populatie de unitati nu la o unitate individuala. Statisticile MTBF nu sunt utile pentru a prezice defectiunile unei unitati individuale sau a unui esantion mic de unitati. Aceasta valoare a MTBF ar trebui numita de fapt durata medie pana la prima defectiune.

Cap. VIII.2 - Performanta

Una dintre cele mai importante caracteristici a unui hard disc este performanta (viteza) unitatii. Viteza unei unitati de disc poate fi exprimata in doua moduri :

Timpul mediu de cautare

Rata de transfer

Timpul mediu de cautare masurat in milisecunde (ms) este intervalul mediu de timp pe care il ia deplasarea capetelor de la un cilindru la alt cilindru , aflat la o distanta oarecare. O modalitate de a masura aceasta caracteristica este sa execute multe operatii aleatoare de cautare de piste si sa imparta timpul obtinut la numarul de cautari efectuate (timpul mediu de cautare depinde numai de unitatea propriu-zisa). O caracteristica asemanatoare numita timp mediu de acces implica un alt element numit latenta. Latenta este timpul  mediu (in ms) necesar pentru ca un sector sa devina disponibil dupa ce capetele au ajuns pe o anumita pista. Latenta este un factor in performantele de citire si scriere ale discului. Scaderea latentei inseamna cresterea vitezei de acces la date si fisiere si poate fi obtinuta numai rotind platanele mai repede.

Rata de transfer este rata la care unitatea si controllerul pot trimite date sistemului. Rata de transfer depinde in primul rand de ansamblul HDA al unitatii si in al doilea rand de controller. Pentru a calcula rata de transfer reala a unei unitati trebuie sa cunoasteti cateva specificatii importante. Cele mai importante specificatii sunt turatia reala a unitatii (in rot/min) si numarul mediu de sectoare fizice pe fiecare pista (SPT). Rata de transfer la unitatile cu inregistrarea bitilor pe zone este intotdeauna mai mare pe cilindrii exteriori , unde numarul de sectoare pe piste este mai mare.

Cap. VIII.3 - Programe de cache si controllere cu cache

La nivel soft programele de cache pentru disc, precum SMARTDRV (in DOS) si VCACHE (in Windows 9X) pot avea un efect major asupra performantelor unitatii de disc. Aceste programe de cache preiau controlul intreruperii hard a BIOS-ului pentru unitatea de disc si intercepteaza apelurile pentru scriere si citire, catre BIOS-ul discului, de la programele de aplicatie si driverele de dispozitive. Cand un program de aplicatie vra sa citeasca date de pe unitatea de disc, programul de cache intercepteaza cererea de citire, transmite cererea de citire controllerului hard-discului in modul obisnuit, salveaza datele citite de pe disc in bufferul sau de memorie cache si apoi transmite datele inapoi programului de aplicatie. In functie de marimea bufferului de cache in el pot fi citite si salvate date de pe numeroase sectoare. Desi cache-urile soft si hard pot face o unitate mai rapida pentru operatiile de transfer obisnuite, un cache nu va afecta rata maxima de transfer reala pe care o poate sustine o unitate.

Selectia intercalarii. Hard-discurile moderne IDE si SCSI au controllere integrate, pe deplin capabile sa proceseze datele la viteza la care le poate trimite unitatea. Toate unitatile IDE si SCSI moderne sunt formatate fara intercalare.

Decalajul capetelor si cilindrilor. Decalajul capetelor unei unitati este diferenta in numerotarea logica intre aceleasi sectoare fizice de pe doua piste care se gasesc sub capete adiacente, pe acelasi cilindru. Decalarea cilindrilor este diferenta in numerotarea logica intre aceleasi sectoare fizice de pe doua piste adiacente din doi cilindri adiacenti.

Cap. VIII.4 - Montarea antisoc

Majoritatea producatorilor de hard-discuri folosesc pentru ansamblul HDA o montare antisoc ceea ce inseamna ca exista un strat de cauciuc asezat intre corpul unitatii de disc si sasiului de montare. Unele unitati nu au ansamblul HDA protejat contra socurilor din motive fizice sau din reducere a costului.

Cap. VIII.5 - Capacitate 

Sunt 4 cifre utilizate de obicei pentru popularizarea capacitatii unei unitati :

Capacitatea neformatata, in milioane de octeti

Capacitatea formatata, in milioane de octeti

Capacitatea neformatata, in megaocteti

Capacitatea formatata, in megaocteti

Termenul "formatata", in cazul acestor cifre, se refera la formatarea de nivel jos (sau fizica) a unitatii. Majoritatea producatorilor de unitati IDE si SCSI din prezent publica numai capacitatile formatate, pentru ca aceste unitati sunt livrate preformatate.

Cap. VIII.6 - Pret

Costul stocarii pe hard-disc este in continua scadere si a ajuns aproximativ la 1ron pe Gb sau mai putin. Costul unitatilor continua sa scada si datorita acestui lucru in prezent nici nu se mai fabrica multe unitati cu capacitati sub 80G.