En la actualidad, la mayoría de los discos duros tienen una estructura de disco Winchester. Desde que IBM produjo el primer disco duro Winchester en 1973, todos los discos duros han adoptado básicamente esta estructura, que es la tecnología Winchester. Su núcleo es que el disco está sellado, fijo y gira constantemente a alta velocidad. El cabezal magnético está suspendido sobre el disco y se mueve radialmente a lo largo del disco sin entrar en contacto con el disco.
2. Tecnología de cabezal magnético
El disco duro lee datos a través de cabezales magnéticos. El primer cabezal magnético tradicional fue un cabezal magnético de inducción electromagnética, que integraba lectura y escritura. Dado que los discos duros tienen diferentes operaciones de lectura y escritura, este cabezal dos en uno debe tener en cuenta las características de lectura y escritura, lo que genera inconvenientes en el diseño del disco duro. Más tarde, los discos duros comenzaron a utilizar cabezales MR (tecnología de cabezal magnetorresistivo), que son una estructura de cabezal separada: el cabezal de escritura todavía utiliza un cabezal de inducción magnética y el cabezal MR actúa como un cabezal de lectura magnetorresistivo. De esta manera, se puede lograr un mejor rendimiento de lectura/escritura. El cabezal de RM detecta la amplitud de la señal a través de cambios en la resistencia y es bastante sensible a los cambios de señal con alta precisión. Además, dado que la amplitud de la señal de lectura no tiene nada que ver con el ancho de la pista, la pista se puede hacer muy estrecha, aumentando así la densidad del disco y ampliando la capacidad del disco. Sin embargo, a medida que aumentó la cantidad de almacenamiento por disco, finalmente se alcanzó el límite de lectura del cabezal de RM y nació el cabezal GMR (tecnología de cabezal magnetorresistivo gigante). Los cabezales GMR ahora se utilizan en todos los discos de almacenamiento en más de modelos 5G. Después de entrar en 2001, casi todos los discos duros utilizan GMR. La tecnología de cabezal GMR se desarrolla sobre la base de MR y tiene mayor sensibilidad que MR. Precisamente basándose en una tecnología de cabezal cada vez más avanzada es posible aumentar la capacidad de almacenamiento de cada disco del disco duro. Los últimos cabezales magnéticos se basan en la tecnología de cabezales magnéticos magnetorresistivos gigantes de tercera generación.
3. Conexión
Se puede decir que el método de interfaz del disco duro es otro indicador técnico muy importante del disco duro. Esto se puede reflejar en la enorme diferencia de precio entre SCSI. disco duro y disco duro IDE El método de interfaz determina directamente el rendimiento del disco duro. Actualmente, las interfaces más comunes son IDE (ATA) y SCSI, y algunos discos duros móviles utilizan interfaces PCMCIA o USB.
(1) IDE (Integrated Drive Electronics):
La interfaz IDE fue originalmente desarrollada conjuntamente por CDC, Compaq y Western Digital, y el estándar fue desarrollado por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares. (ATA) Está formulado, por eso también se le llama interfaz ATA. Casi todos los discos duros de los hogares de nuestros usuarios habituales tienen interfaces IDE. Los discos duros con interfaz IDE se pueden subdividir en ATA-1 (IDE), ATA-2 (EIDE), ATA-3 (rápido ATA-2), ATA-4 (incluidos UltraATA, Ultra ATA/33, Ultra ATA/66) y Serial ATA (incluido Ultra ATA/100) y otras interfaces posteriores. La velocidad de transferencia de datos de la interfaz IDE básica es de 4,1 MB/s. Hay dos modos de transmisión: PIO y DMA. Los buses compatibles son ISA y e ISA. Posteriormente, para aumentar la velocidad de transferencia de datos, aumente la cantidad de dispositivos que se pueden conectar a la interfaz, supere el límite de 528 M y conecte unidades ópticas, los estándares ATA-2, ATAPI, FAST-ATA y FAST-ATA2. del bus PCI se desarrollaron sucesivamente, alcanzando la velocidad de transferencia de datos 16,67 MB/seg. 1996 Quantum e Intel desarrollaron conjuntamente la interfaz Ultra DMA/33. Estrictamente hablando, esta interfaz ya no es una interfaz IDE, sino que debería llamarse interfaz EIDE. Usando el modo PIO 5, la velocidad de transferencia de datos alcanza los 33 MB/s. En 1999, Quantum también introdujo la interfaz Ultra DMA/66, la velocidad de transferencia es el doble que la de Ultra DMA/33 y está garantizada por CRC (Cyclic Redundancy Cyclic Check). tecnología Para seguridad en la transmisión de datos, utilice un cable de conexión dedicado de 80 hilos. El tipo de interfaz de disco duro más utilizado actualmente en el mercado es Ultra ATA/66. Pero después de entrar en el nuevo siglo, el tipo de interfaz de disco duro más prometedor debería ser Ultra ATA/100, cuya velocidad máxima teórica de transferencia de datos externos puede llegar a 100 MB/s/s.
(2) SCSI (Small Computer System Interface):
SCSI no está diseñado específicamente para discos duros, sino que en realidad es una interfaz de bus. Debido a que funciona independientemente del bus del sistema, su mayor ventaja es la extremadamente baja ocupación del sistema. Sin embargo, debido a su alto precio, los discos duros con esta interfaz se utilizan principalmente en aplicaciones de alta gama, como servidores.
4. Capacidad
Se puede decir que la capacidad es el indicador técnico que mejor conocen los usuarios sobre los discos duros, y su unidad es megabytes (MB) o gigabytes (GB). Dos factores que afectan la capacidad son la cantidad de almacenamiento por disco y la cantidad de discos. Como sugiere el nombre, el almacenamiento por disco es la cantidad de información que se puede almacenar en un solo disco. Cuanto mayor sea la capacidad de un solo disco, más fácil será implementar un disco duro de gran capacidad y el tiempo necesario para encontrar datos también se reducirá relativamente. Hoy en día, la capacidad de almacenamiento de un solo disco duro es cada vez mayor, alcanzando generalmente los 20G. La capacidad de almacenamiento de cada disco también ha aumentado de manera similar.
Al mismo tiempo, el costo de producción de los discos duros también disminuirá. Es por eso que los fabricantes de discos duros están compitiendo para ser los primeros en lanzar discos de alta unidad. Productos de almacenamiento de disco duro. A veces puede encontrar que la capacidad nominal del fabricante no coincide con la capacidad detectada por la computadora cuando prueba el disco duro. Esto se debe a que utilizan diferentes unidades de conversión. Los fabricantes utilizan principalmente la conversión decimal 1000, es decir, 1000 bytes, 1000 GB = 1000 MB, mientras que las computadoras utilizan principalmente 65438.
5. Objetos ocultos
Debido a la gran diferencia de velocidad entre la operación de la CPU y la lectura del disco duro, para resolver el problema de la espera de la CPU al leer y escribir datos del disco duro. , configurar el almacenamiento en caché adecuado puede resolver el problema de la discrepancia de velocidad entre los dos. La función del caché del disco duro es la misma que la del caché de la placa base, que es aumentar la velocidad de lectura y escritura del disco duro. Por supuesto, cuanto mayor sea el caché, mejor. En la actualidad, el caché de los discos duros IDE generalmente está entre 512K y 2M, el caché de datos de los discos duros convencionales debe ser de 2MB y el caché de datos más alto de los discos duros SCSI ahora ha alcanzado los 16MB.
6. Velocidad
La velocidad de rotación se refiere a la velocidad de rotación del eje del motor en el disco duro, en RPM (revoluciones por minuto), lo que afecta directamente a la velocidad de transferencia de datos del el disco duro. En teoría, cuanto más rápida sea la velocidad de rotación, mayor será la velocidad de transferencia de datos. En la actualidad, la velocidad del eje del disco duro con interfaz IDE es generalmente de 5400 y 7200 rpm (rpm/s), y el disco duro convencional es de 7200 rpm. En cuanto a los discos duros SCSI, la velocidad del eje generalmente puede alcanzar de 7200 a 10000 rpm, y el disco duro SCSI de mayor velocidad puede alcanzar las 15000 rpm. Una velocidad de rotación más rápida puede acortar el tiempo que tarda el disco en girar una vez, acortar el tiempo promedio de espera y el tiempo promedio de búsqueda y encontrar los datos requeridos más rápido. Al mismo tiempo, la velocidad de transferencia dentro del disco duro también aumentará, acelerando así la lectura y la escritura.
7. Tiempo medio de búsqueda
Este índice se refiere al tiempo desde que el cabezal obtiene la instrucción hasta que encuentra la pista donde se encuentran los datos. Representa la capacidad del disco duro para leer datos, medida en milisegundos. Tenga en cuenta que es diferente del tiempo de acceso promedio. Cuanto más corto sea el tiempo promedio de búsqueda, mejor. Al comprar un disco duro ahora, debes elegir un producto con una velocidad inferior a 9 milisegundos.
8. Tasa de transferencia de datos interna
La tasa de transferencia de datos interna es la velocidad de transferencia de datos entre el cabezal del disco duro y la memoria caché. Se puede decir que es la clave del rendimiento general. del disco duro y generalmente depende de la velocidad del disco duro y de la densidad lineal de los datos. Mb/S o Mbps se utiliza a menudo en esta métrica y significa megabits por segundo. Para convertir a MB/S (megabytes por segundo), los datos de Mbps deben dividirse por 8. Por ejemplo, la velocidad máxima de transferencia de datos internos proporcionada por algunos discos duros es de 131 Mbps, pero si se calcula en MB/S, es de solo 16,37 MB/s. La velocidad máxima de transferencia de datos interna de los discos duros convencionales actualmente en el mercado es de 30 MB/s. s a 45 MB/s, lejos de los 100 MB/s de menos de Ultra ATA/100. Se puede ver que el cuello de botella actual del disco duro como computadora radica en la velocidad de transferencia de datos dentro del disco duro.
9. Tasa de transferencia de datos externos
Esta es la velocidad a la que se leen los datos del búfer del disco duro.
Está directamente relacionado con el tipo de interfaz del disco duro, por lo que a menudo se reemplaza por la velocidad de la interfaz de datos en anuncios o tablas de características del disco duro, en MB/s. Actualmente, los discos duros convencionales generalmente usan Ultra ATA/66 y su. La velocidad máxima de datos externos es de 66,7 MB/s. Utilizando la última interfaz Ultra ATA/100, la velocidad máxima de transferencia de datos externos puede alcanzar los 100 MB/s/s para discos duros SCSI, si el último estándar de interfaz SCSI Ultra 160/m es. utilizado, la velocidad de transferencia de datos puede alcanzar los 160 MB/s, Fibra ¡La transmisión máxima de datos externos del canal alcanzará los 200 MB/s!
10. MTBF (tiempo continuo libre de fallas)
Se refiere al tiempo más largo desde el inicio de la operación del disco duro hasta la falla, en horas. Generalmente, el MTBF de un disco duro es de al menos 30.000 o 40.000 horas. Este índice no está disponible en anuncios generales de productos ni en tablas de características técnicas comunes. Si es necesario, puede acceder en línea al sitio web de la empresa que se especializa en producir este disco duro.
Además de los indicadores técnicos mencionados anteriormente, existen otros factores que afectan el rendimiento del disco duro, como el tiempo entre pistas, la temperatura de la superficie del disco duro, etc., en los que no entraré en detalles aquí. Para ser honesto, hablar de tanto contenido profesional de una vez puede no solo ser difícil de digerir para ti, sino que también hará que mi cabeza crezca más. Pero la razón por la que se atiene al sentido común de estos términos es para poder tener una comprensión preliminar de los discos duros en lugar de no saber nada sobre ellos.
El segundo artículo técnico clave
Como podemos ver, debido al desarrollo de la tecnología, la velocidad y el rendimiento de los discos duros han mejorado mucho en los últimos años, pero la razón fundamental es El avance tecnológico del disco duro solo puede darse en los siguientes aspectos:
Adoptar tecnología más avanzada para que el disco duro tenga una mayor capacidad de almacenamiento por disco para almacenar más datos (esta tecnología está en línea.
Los esfuerzos del disco y del cabezal mencionados anteriormente);
★Mejorar el motor del eje del disco duro para que gire a una velocidad más alta, reduciendo así el tiempo promedio de búsqueda del disco duro;
★Utilizando tecnología de accesorios de disco duro más avanzada, la estabilidad de trabajo, la integridad de los datos y la seguridad del disco duro se elevan a un nuevo nivel. Se trata de un concepto tal que los discos duros actuales adoptan una serie de nuevas tecnologías y seguirán utilizándose ampliamente en el nuevo siglo:
1. Tecnología de matriz de discos RAID (matriz reducida de discos económicos).
RAID en realidad puede entenderse como un método de uso de unidades de disco, que conecta un grupo de unidades de disco de manera lógica y se utiliza como una unidad de disco lógica. Las ventajas de esta tecnología son el bajo costo, el bajo consumo de energía, la alta velocidad de transferencia, la tolerancia a fallas, la mayor seguridad y el precio mucho más bajo que las unidades de disco tradicionales de gran diámetro con la misma capacidad. Actualmente, RAID se utiliza principalmente en discos duros de servidores, pero como cualquier tecnología de alta gama, RAID se está trasladando a las PC. Quizás el día en que todas las PC utilicen unidades de disco SCSI RAID sea el verdadero "día del futuro" para las PC.
2.Tecnología de canal de lectura PRML (Máscara de máxima probabilidad de respuesta parcial).
En pocas palabras, la tecnología PRML divide el circuito de lectura de datos del disco duro en dos "canales de operación". En la primera parte del proceso, las señales leídas por los cabezales se digitalizan, luego solo se seleccionan algunas señales "estándar" y se pasan a la segunda parte para su posterior procesamiento. La segunda etapa compara la señal recibida con el modelo de señal preestablecido por el chip PRML y luego selecciona la señal con la diferencia más pequeña para la salida combinada para completar el proceso de lectura de datos. La tecnología PRML puede reducir la tasa de error en la lectura de datos del disco duro, por lo que puede aumentar aún más la densidad de datos del disco. Con la adopción generalizada de la tecnología PRML, la capacidad, velocidad y confiabilidad de los discos duros se han mejorado en diversos grados.
3. Tecnología de autocontrol, análisis y elaboración de informes.
A medida que la capacidad de los discos duros aumenta cada vez más, para garantizar la seguridad de los datos, los fabricantes de discos duros están trabajando arduamente para encontrar mecanismos de monitoreo de seguridad de los discos duros y surgió la tecnología S.M.A.R.T. S.M.A.R.T es "Tecnología de autocontrol, análisis e informes". Puede monitorear cabezales, discos, motores, circuitos y otros componentes.
El circuito de monitoreo del disco duro y el software de monitoreo en la computadora host analizan y comparan el funcionamiento del objeto monitoreado con registros históricos y valores de seguridad preestablecidos. Una vez que se excede el rango de valores de seguridad, se emitirá una advertencia automáticamente al usuario. Y la tecnología más avanzada puede ralentizar automáticamente el disco duro y mover archivos de datos importantes a otros sectores seguros. La tecnología S.M.A.R.T puede predecir eficazmente posibles fallos del disco duro y mejorar la seguridad de los datos.
Tecnología 4.ATA/100
Para el mercado IDE, se puede decir que el final del siglo estará dominado por Ultra ATA/66, que admite una velocidad máxima de transferencia de datos externos. de 66,7 MB/s para discos duros. En 2000, Quantum Company unió fuerzas con gigantes de los chipsets como Intel para lanzar el estándar ATA/100. Teóricamente, la velocidad máxima de transferencia de datos externos del disco duro que admite es de 100 MB/s/s. Al mismo tiempo, con los esfuerzos de los fabricantes de procesadores, fabricantes de chipsets, fabricantes de placas base y fabricantes de discos duros, ATA/100 se ha convertido en el. Protagonista de la nueva tecnología de discos duros. Sin embargo, la velocidad de transmisión interna del disco duro es el cuello de botella que afecta el rendimiento del disco duro. Aunque la velocidad de transmisión interna del disco duro mejora constantemente, actualmente sólo puede alcanzar los 45 MB/S, lo que afecta la velocidad general del disco duro.
Cabe señalar que aunque ATA/100 requiere el soporte de la placa base correspondiente y utiliza un cable de interfaz independiente de 80 núcleos, es totalmente compatible con versiones anteriores y se puede utilizar en diferentes modos como ATA/ 33 y ATA/66. Utilice a continuación. Además, la interfaz también contiene una función CRC (verificación de redundancia cíclica), que puede aumentar la integridad y confiabilidad de los datos transmitidos y detectar errores en la transmisión de datos.
5. Tecnología de protección de datos y protección contra vibraciones
Los discos duros tienen mucho miedo a las vibraciones. Independientemente de si la alimentación está encendida o no, siempre que el disco duro reciba un golpe o vibre, algunos datos se dañarán hasta cierto punto. Si el disco duro está funcionando, el daño será mayor. En este sentido, se destacan la tecnología DPS (sistema de protección de datos) y SPS (sistema a prueba de golpes) de la antigua Quantum Company (que ha sido fusionada por Maxtor), y la tecnología de protección de datos de Western Digital Company.
La tecnología DFT (Disk Fitness Test) de IBM, MaxSafe y ShockBlock de Maxtor y la tecnología SeaShield de Seagate permiten que el disco duro resista impactos de alto número G y minimice el daño causado por el impacto, lo que proporciona una buena protección. protección de los datos en el disco duro y mejora en gran medida la integridad y confiabilidad de los datos.
6. Tecnología única del fabricante
Para mejorar la competitividad de sus productos en el mercado, muchos fabricantes han agregado tecnología única a los discos duros para mejorar la calidad:
(1) Tecnología Data Lifesaver de Western Digital
El disco duro de Western Digital tiene una tecnología "Data Lifesaver", que en realidad utiliza tecnología S.M.A.R.T. En pocas palabras, Hard Drive Lifeguard escaneará y detectará automáticamente el interior del disco duro ocho horas después de encenderlo. Si encuentra una sección que puede producir rápidamente sectores defectuosos, transferirá rápidamente los datos de los sectores parciales a sectores en buenas condiciones y realizará las conexiones necesarias a los datos del disco duro. Lo único es que todo el trabajo de Data Lifesaver puede iniciarse y realizarse desde el propio disco duro, sin la cooperación de una placa base u otras herramientas y programas, por lo que los usuarios no necesitan instalar herramientas ni software adicionales. Mientras el disco duro esté encendido, Data Lifeguard lo escaneará, analizará y reparará cada ocho horas. Además, el salvavidas de datos sólo funcionará cuando el disco duro esté inactivo (el disco duro no realiza ninguna acción durante 15 segundos). Una vez que Data Lifesaver esté listo para comenzar a escanear, analizar y reparar, si hay otro trabajo por hacer en el disco duro, Data Lifesaver se extenderá 15 minutos antes de comenzar a trabajar, por lo que no hay necesidad de preocuparse de que esta función afecte la eficiencia. del disco duro.
(2)Tecnología DPS de la antigua Quantum Company.
DPS (Sistema de Protección de Datos) es otra nueva tecnología propuesta por la antigua Quantum Company, que permite a los usuarios determinar si realmente hay un problema con su disco duro. Si cree que el disco duro tiene algún comportamiento extraño, como un ruido anormal o una desaceleración repentina, puede iniciarlo con un disquete y ejecutar el programa DPS, que puede ayudarlo a probar si hay algún problema con el disco duro.
En este momento comprobará el búfer de datos S.M.A.R.T del disco duro y otras pruebas de verificación aleatorias básicas. Lo más importante es que todas las pruebas nunca afectarán los datos almacenados en el disco duro. Con esta herramienta podremos determinar si realmente es necesario reparar el disco duro.
(3)Tecnología MaxSafe y ShockBlock de Maxtor.
MaxSafe es una de las tecnologías exclusivas de Maxtor que proporciona funcionalidad de código de corrección de errores ECC. El llamado ECC se refiere a un algoritmo de codificación complejo. Al transmitir datos, se utilizan algunos bits adicionales como código de autenticación para la corrección de errores. Una vez que ocurre un error durante la transmisión de datos, se pueden usar códigos de corrección de errores para reparar datos incorrectos y garantizar la exactitud de los datos. En el pasado, la memoria SDRAM del PC-100 y las CPU superiores a Pentium de 350 MHz tenían la función ECC. ¡Ahora los discos duros también tienen esta función!
ShockBlock es otra nueva tecnología utilizada en el disco duro de nueva generación de Maxtor. Refuerza la rigidez de la placa de acero que conecta el cabezal de lectura-escritura. El cabezal de lectura-escritura es un 40% más ligero que el de lectura-escritura original. cabeza. El propósito de estos dos nuevos diseños es minimizar la posibilidad de que los cabezales de lectura y escritura reboten en el disco. Si el cabezal de lectura y escritura no rebota en el disco, no se generarán residuos cuando el cabezal de lectura y escritura golpee el disco, lo que prolongará la vida útil del disco duro.