Урок на тему "Поняття, призначення та характеристика жорсткого диску"

Тема: Поняття, призначення та характеристика жорсткого диску.

Мета: познайомити учнів із поняттям, призначенням та характеристиками жорсткого диску.

Тип уроку: комбінований.

Матеріальне забезпечення: роздатковий матеріал, зразки жорсткого диску, презентація, відеофрагмент, ПК.

Структура уроку:

І. Організаційний момент.

1. Перевірка присутності учнів на уроці.

2. Повідомлення теми, мети та завдань уроку.

II. Мотивація навчальної діяльності учнів.

IІІ. Актуалізація та корекція опорних знань учнів. 

1. Що являє собою оперативна пам’ять?
2. Для чого призначена оперативна пам’ять ПК?
3. З чого складається ОП ПК?
4. Які типи ОП вам відомі?
5. Перечисліть типи слотів для підключення ОП.

ІV. Пояснення нового матеріалу.

План:

1. Поняття, призначення та характеристики жорсткого диску.
2. Будова жорсткого диску.
3. Зовнішні жорсткі диски.

1. Поняття, призначення та характеристики жорсткого диску.

На жорсткому диску відбувається встановлення всього програмного забезпечення, зокрема ОС.

Характеристики

•     Інтерфейс - набір, що складається з ліній зв'язку, сигналів, які надходять по цих лініях, технічних засобів, які підтримують ці лінії, і правил обміну. Сучасні накопичувачі можуть мати інтерфейси ATA (AT Attachment, він же IDE - Integrated Drive Electronic, він же Parallel ATA), (EIDE), Serial ATA, SCSI (Small Computer System Interface), SAS, FireWire, USB, SDIO і Fibre Channel.

•     Ємність – кількість даних, які можуть зберігатися накопичувачем. Ємність сучасних пристроїв досягає 8 Тб.
•     Фізичний розмір (форм-фактор) – майже всі сучасні накопичувачі для ПК і серверів мають розмір або 3,5, або 2,5 дюйма. Останні частіше застосовують у ноутбуках. Інші поширені формати - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма і 0,85 дюйма
•     Час доступу – від 3 до 15 мс, як правило, мінімальним часом відрізняються серверні, максимальним із актуальних - диски для портативних пристроїв (Seagate Momentus 5400.3 - 12,5).
•     Швидкість обертання диска (англ. spindle speed) – кількість обертів шпинделя за хвилину. Від цього параметра у значній мірі залежать час доступу й швидкість передавання даних. В наш час випускаються вінчестери з такими стандартними швидкостями обертання: 4200, 5400 (ноутбуки), 7200 (персональні комп'ютери), 10 000 і 15 000 об./хв. (сервери і високопродуктивні робочі станції).
•     Надійність (англ. reliability) – визначається як середній час наробітку на відмову (Mean Time Between Failures, MTBF).
•     Кількість операцій введення-виведення за секунду – у сучасних дисків це близько 50 оп./сек при довільному доступі до накопичувача й близько 100 оп./сек при послідовному доступі.
•     Рівень шуму – шум, що відтворює механіка накопичувача під час його роботи. Вказується в децибелах. Тихими накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько 26 дб і нижче.
•     Опірність ударам (англ. G-shock rating) – опірність накопичувача різким перепадам тиску або ударам вимірюється в одиницях припустимого перевантаження g в увімкненому чи вимкненому стані.
•     Швидкість передавання даних (англ. Transfer Rate):

•   Внутрішня зона диска: від 44,2 до 74,5 Мб/с
•   Зовнішня зона диска: від 74,0 до 111,4 Мб/с

Для зниження шуму від твердих дисків застосовують такі методи:

•   Програмний, за допомогою системи, вбудованої в більшість сучасних дисків, AAM. Перемикання твердого диска у малошумний режим призводить до зниження продуктивності в середньому на 5-25 %, але робить шум під час роботи практично нечутним.
•   Використання шумопоглинальних пристроїв, закріплення дисків на гумових або силіконових шайбах або навіть повна заміна кріплення на гнучку підвіску.

2. Будова жорсткого диску.

Конструктивно HDD складається з двох основних частин – герметизованого блока (HDA) і плати електроніки (PCB).

У гермоблоці розташовані всі механічні компоненти (пакет магнітних дисків, насаджений на шпиндель двигуна, магнітні головки з системою позиціювання), а також мікросхема попереднього підсилювача-комутатора, який забезпечує підсилювання сигналу з головок та переключення між ними.

На платі електроніки, яка розміщується за межами гермоблоку, встановлені мікросхеми, які керують механічними вузлами, кодуванням-декодуванням даних та прийомом-передачею інформації через зовнішній інтерфейс.

Рис.2. Структурна схема HDD

БМГ – блок магнітних головок; ШД – шпиндельний двигун; ПП – попередній підсилювач; КЗЧ – комутатор запису-читання; КГ – кварцовий генератор; ПЗП МП – постійна пам'ять мікропрограм; МБ – менеджер буфера; БОЗП – буферна пам'ять (або кеш-пам'ять НЖМД).

Поверхня головки звичайно керамічна. У процесі функціонування HDD головки «летять» над поверхнею дисків на відстані у десяті долі мікрометра. Привод, який позиціює блок головок, складається з обмотки та постійного магніту, аналогічний за складом електродинамічному гучномовцю, тому і отримав назву Voice Coil (звукова котушка). За допомогою «звукової котушки», яка забезпечує безперервне, плавне переміщення головок, позиціювання виконується точніше, ніж за допомогою крокових двигунів, які використовувалися у якості позиціонерів головок HDD раніше.

 Внутрішній простір диску – гермо блок в процесі роботи заповнюється повітрям із тиском в одну атмосферу для створення ефекту «повітряної подушки» між «блінами» та магнітними головками читання-запису.

 Вимоги до чистоти повітря всередині гермо блоку дуже строгі. Там не повинно бути ніяких пилинок 0,3 мкм. Товщина волоска людини  - 40 мкм. В домашніх умовах розбирати диск не можна.

 Всередині вінчестера розміщено шпиндель (ось), на який нанизані один або декілька магнітних дисків «блінів», які розміщені один над одним. Під цією конструкцією розміщено двигун, який розкручує шпиндель до потрібної швидкості.

 Магнітні головки, які виконують операції читання-запису об’єднані в блок магнітних головок (БМГ), який одночасно переміщає їх всіх і розміщує над потрібним циліндром вінчестера. БМГ – це опозиціонер.

1. Шпиндель, який розкручує пластину вінчестера

2 – магнітна пластина жорсткого диску – «блін» (сюди записується вся інформація)

3 – головка читання-запису, яка рухається в декількох мікронах від поверхні диску і виконує операції читання-запису
 

3. Зовнішні жорсткі диски.

Ще один клас жорстких дисків – зовнішні жорсткі диски. Це більш компактний і герметично упакований в анти-ударну оболочку. Такі накопичувачі можна підключити через USB-інтерфейс. Вони виконують роль «великих» флешок.

V. Узагальнення та систематизація знань учнів.

Контрольні питання:

1.                                                           Що являє собою жорсткий диск?
2.          Для чого призначений вінчестер?
3.          Які параметри має жорсткий диск?
4.          Де зберігається інформація в жорсткому диску?
5.          З яких компонент складається жорсткий диск?

VI. Підсумки уроку.

VII. Домашнє завдання.

1. Опрацювати конспект.
2. ЕНМК «ПМО АЗ ІКМ», навчальний посібник учня.