Накопители на жестких магнитных дисках. Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 г.)

Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром "30/30" известного охотничьего ружья "Винчестер".

В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает нескольких десятков гигабайт; быстродействие их также значительно более высокое, нежели у НГМД.

На 2001 г. основные информационные характеристики НМД имеют следующие значения:

· емкость до 100 Гбайт и выше;

· скорость вращения 7200-15000 об./мин;

· время доступа – 4-12 мс;

· скорость чтения/записи – 15-60 Мбайт/с.

Стандартный диаметр дисков 3,5" (89 мм), в notebook-ах – 2,5" (63,5 мм).

В современных винчестерах стал использоваться метод зонной записи (Zone Bit Recording). В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах размещается больше секторов, чем во внутренних, например на 1-ой (самой длинной) дорожке может быть 200 секторов, а на последней – 100. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%.

Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включающую в себя дорожки и сектора, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием (physical, или low-level formatting). В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носитель служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на сектора и нумерует их. Форматирование низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска.

Максимальная емкость и скорость передачи данных существенно зависят от интерфейса, используемого накопителем.

Первая версия распространенного интерфейса AT Attachment (ATA), широкоизвестного и под именем Integrated Device Electronics (IDE), предложенная в 1988 г. пользователям ПК IBM PC/AT, ограничивала емкость одного накопителя 504 Мбайтами (эта емкость ограничена адресным пространством традиционной адресации C/H/S (головка - цилиндр – сектор): 16 головок * 1024 цилиндра * 63 сектора * 512 байт в секторе = 504 Кбайта = 528 482 304 байта) и обеспечивала скорость передачи данных 5-10 Мбайт/с.

В 2000 году произошло очередное увеличение скорости передачи информации по интерфейсу IDE, за счет применения новых режимов DMA (mode 4). Она достигла 100 Мбайт/с. Эта спецификация интерфейса IDE стала называться UltraATA/100 или UltraDMA/100. Современные спецификации этого интерфейса используют как традиционную (но расширенную) адресацию по номерам головки, цилиндра и сектора, так и адресацию логических блоков (Logic Block Address LBA). В режиме LBA информация из физического адреса традиционного формата преобразуется в 64 битовый логический адрес. С помощью IDE к материнской плате может подключаться до четырех накопителей, в том числе и CD-ROM, и НМЛ.

Наряду с ATA широко используются и две версии более сложных дисковых интерфейсов Small Computer System Interface (интерфейс малых компьютерных систем): Ultra160 SCSI и SCSI-3. Их достоинства: высокая скорость передачи данных (интерфейс Ultra160 SCSI имеет скорость 160 Мбайт/с, а интерфейс SCSI-3 поддерживают скорость 100 Мбайт/с и более), большое количество (до 7 шт.) и максимальная емкость подключаемых накопителей. Их недостатки: высокая стоимость (примерно в 5 -10 раз дороже ATA), сложность установки и настройки. Интерфейсы SCSI-2 и SCSI-3 рассчитаны на использование в мощных машинах-серверах и рабочих станциях.

В ПК имеется обычно один, реже несколько накопителей на жестких магнитных дисках. Однако программными средствами один физический диск может быть разделен на несколько "логических" дисков; тем самым имитируется несколько НМД на одном накопителе.

В машинах-серверах баз данных и в суперЭВМ часто применяются дисковые массивы RAID (Redundant Array of Independent Disks - матрица с резервируемыми независимыми дисками), в которых несколько накопителей на жестких дисках объединены в один большой логический диск. При этом используются основанные на введении информационной избыточности методы обеспечения достоверности информации, существенно повышающие надежность работы системы (при обнаружении искаженной информации она автоматически корректируется, а неисправный накопитель в режиме Plug and Play (вставляй и работай) замещается исправным).