Накопители на жёстких магнитных дисках(НЖМД).

Современные вычислительные системы просто не могут обходиться бех жёстких дисков. Более того, огромные объёмы информации заставляют всё больше и больше увеличивать их ёмкость. Если первый жёсткий диск имел ёмкость в 4,5 мегабайт(и это было очень много!, на советских ПЭВМ 80х годов - через 20 лет! ставились диски объёмом всего в 20 мегабайт), то сейчас можно встретить в домашних компьютерах терабайт и более!

Немного истории.

Рис.1. Первый жёсткий диск грузят в самолёт.

Первый жёсткий диск был представлен 13 сентября 2006. Он был разработан по заказу ВМФ США компанией IBM. Это устройство весило около тонны, базировалось на пятидесяти 24-дюймовых пластинах, надетых на один шпиндель, и имело сногсшибательную для 1956 года года емкость - 4,4 Мбайт. Продавала IBM подобные девайсы по чудовищно высокой для того времени цене - $35 тыс.

рис.2. Первый жёсткий диск с произвольным доступом от фирмы IBM - RAMAC. 1956 год.

В следущем диске этой же фирмы были заложены все основные принципы, сохранившиеся до сих пор. У него так же остался блок пластин с двумя головками на каждую пластину, но головки были сделаны аэродинамической формы, что позволяло им "парить" над поверхностью пластины, используя силы аэродинамики. внутри корпуса небыло пыли, а сам он был герметично закрыт. Всё это позволило заметно сократить расстояние от головки до поверхности пластины и, соответственно, увеличить плотность записи. Этот диск имел объём уже 30 мегабайт плюс ещё 30 мегабайт на съёмных пластинах. Из-за этого жёсткие диски стали называть винчестерами по аналогии с маркой винтовки Winchester 30-30.

рис.3. Старый диск фирмы Seagate, 20 мегабайт.

Потом появились первые стандарты. Они имели два шлейфа(один для команд, другой для данных), а контроллер полностью распологался на стороне слота расширения. Он запрашивал данные с нужного сектора, а диск только считывал их и отправлял назад. Эти диски уже имели форм-фактор в пять дюймов(как современные DVD или CD дисководы). Определялся диск по положению на шлейфе, и на последнем ставился терминатор для согласования волнового сопротивления.

рис.4. Один из первых IDE дисков.

Потом появился стандарт IDE. Он имел один шлейф(40 жил), контроллер на борту диска и работал в режиме PIO(программного обмена). Первые диски такого типа унаследовали строениеголовок от своих предшественников. По сути, это были не съёмные дискеты. Пластины вращались с постоянной скоростью, но головки устанавливались перпендикулярно, и двигались с помошью шагового двигателя поперёк движения пластин. Имели диски размерыв 3,5 дюйма, но были выше современных дисков в 2 раза. Диск уже определялся перемычками на самой плате диска. По мере совершенствования, режим PIO сменился на DMA, потому что программный обмен ужасно загружал центральный процессор, а с возрастанием скорости дисков это становилось всё накладнее.

рис. 5. SCSI - диск, вид сзади.

Так же, на ряду с IDE существовал(и существует до сих пор) стандарт SCSI. Используется он в серверах, может иметь до 8и устройств на канал, аппаратно поддерживает технологию RAID.

рис.6. SATA-диск с пластиной 2,5 дюйма.

Сейчас в настольных ПК применяются, восновном, диски с интерфейсом SATA. Главное достоинство-увеличение пропускной способности интерфейса, которой ещё не достигли даже сами диски. Достигается это тем, что интерфейс теперь последовательный, а не параллельный. Так же в число достоинств можно включить шлейфы дисков(коих два: питание и информация. Что интересно, шлейф питания шире информационного), которые достаточно тонкие и не создают помех движению воздуха.

Принципы работы.

Рис.7. Схема диска.

Приведём пример того, сто случается каждый раз при обращении к жёсткому диску: