І.Порівняльні характеристики обертальних та твердотілих жорстких дисків.

Дипломна робота

з професії «Електромеханік з ремонту та обслуговування ЛОМ»

на тему:

 

 

«Порівняльні характеристики обертальних та твердотілих жорстких дисків»

«Створення, підключення та налаштування RAID массиву»

 

 

Допущено на захист Заступник директора з НВР _______________ Л.А.Жила ____________________ року

Консультант викладач Гунько С.В.. Виконав учень групи № 3 Столяров Р.М.

 

Полтава 2013 р

ЗМІСТ

 

Вступ

 

І.Порівняльні характеристики обертальних та твердотілих жорстких дисків.

1. Загальні відомості про SSD та HDD.

2. Архітектура SSD та HDD.

3. Функціонування SSD та HDD.

4. Порівняльні характеристики.

ІІ.Створення, підключення та налаштування RAID массиву

 

1.

2.

3.

 

ІІІ.ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ ПРИ РОБОТІ З ПК

 

IV.ВИСНОВКИ

 

V.СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Я обрав дану тему через те що на сьогоднішній день існуе велика кількість різноманітність жорстких дисків. Підбір параметрів цих накопичувачів напряму впливає на швидкодію та функціональні вимоги.

Таким чином обрана мною тема є теоретичними відомостями для підбору RAM накопичувача.

 

Мета і задачі дослідження.

Метою моєї дипломної роботи є зібрати необхідну інформацію та запропонувати до використання найсучасніші, найновітніші, найоптимальніші RAM накопичувачі, що відповідають всім сучасним вимогам енергозбереження, компактності, швидкодії та функціональності.

 

Отже, для досягнення мети роботи необхідно зібрати всю потрібну інформацію про дані мені типи жорстких дисків.

Об’єкт дослідження – порівняння RAM накопичувачів.

Предмет дослідження – RAID массив.

 

І. Порівняльні характеристики обертальних та твердотілих жорстких дисків.

Загальні відомості про SSD та HDD.

Твердотільний накопичувач

(англ. SSD, solid-state drive) — комп'ютерний запам’ятовувальних пристрій на основі мікросхем пам’яті. Крім них, SSD містить керуючий контролер. Не містить рухомих механічних частин. Розрізняють два види твердотільних накопичувачів: SSD на основі пам’яті, подібної до оперативної пам’яті комп’ютерів, і SSD на основі флеш-пам’яті.

В даний час твердотільні накопичувачі використовуються в компактних пристроях: ноутбуках, нетбуках, комунікаторах і смартвфонах. Деякі відомі виробники переорієнтувались на випуск твердотільних накопичувачів вже повністю, наприклад Samsung продав бізнес з виробництва жорстких дисків компанії Seagate. Існують і так звані гібридні жорсткі диски, що з'явилися, в тому числі, через поки що пропорційно більш високу вартість твердотільних накопичувачів. Такі пристрої поєднують в одному пристрої накопичувач на жорстких магнітних дисках (HDD) і твердотільний накопичувач відносно невеликого обсягу (4-8гб), в якості кеша (для збільшення продуктивності, швидкого холодного запуску системи, зниження енергоспоживання). Такі диски використовуються, в основному, в переносних пристроях (ноутбуках) і там, де продуктивність має більше значення, ніж ціна. Ринкова частка SSD поки не досягла рівня ринкової частки жорстких дисків, але зростання обсягів продаж SSD значно перевищує зростання обсягів продаж жорстких дисків.

 

Обертальний накопичувач або Твердий магнітний диск

(англ. Hard (magnetic) disk drive «вінчестер») — магнітний диск, основа якого виконана з твердого матеріалу. У більшості ЕОМ виконує функцію енерго-незалежного носія інформації (комп'ютерної пам'яті чи нагромаджувача інформації) з довільним доступом.

Тверді диски були введені у використання фірмою IBM у 1956 році як сховище даних для обчислювальних машин реального часу обробки транзакцій і у подальшому адаптовані до багатоцільового використання з мейнфреймами та міні-ЕОМ. Перший диск IBM, 350 RAMAC, був приблизно розміром у два холодильники і міг зберігати 5 мільйонів 6-бітових символів (що еквівалентне 3,75 млн байтів) на стосі з 50 дисків. У 1961 році IBM представила модель диску 1311, яка була розміром із пральну машину і могла зберігати до двох мільйонів символів на знімній касеті з твердими магнітними дисками. Користувачі могли придбати додаткові касети і змінювати їх по мірі потреби, так само, як бобіни з магнітною стрічкою. Пізніші моделі накопичувачів зі змінними касетами твердих дисків, від IBM та інших виробників, стали нормою у більшості конфігурацій обчислювальних машин і місткість їх сягнула до 300 мегабайт на початку 1980-х років. На відміну від них, незмінні тверді диски отримали назву «фіксовані диски». На початку 1970-х IBM почала розробку нового типу твердого диска - «Вінчестер». Його основною відмінною рисою було те, що голівки запису-зчитування диска не виводились повністю зі стосу пластин диска при його вимиканні. Замість цього, голівки «приземлялись» на спеціальній поверхні диска при виключенні живлення і приводились знову у робоче положення при включенні. Це рішення значно знизило вартість механізму приводу голівок, але ускладнило умови видалення всієї касети з дисками з приводу.

У перших моделях дисків побудованих за «вінчестер технологіями» диски виконувались у вигляді знімних модулів, що містили диски і голівки зчитування. Пізніше IBM відмовилась від концепції знімних накопичувачів інформації та повернувся до стаціонарних конструкцій. У 1973 році фірма IBM випустила твердий диск моделі 3340 для використання з ЕОМ IBM System/370, що вперше об'єднав в одному нерознімному корпусі пластини диска й головки запису-зчитування. Під час його розробляння інженери використали коротку внутрішню назву «30-30», що означало два модулі (у максимальному компонуванні) по 30 Мб кожний. Кеннет Хотон, керівник проекту, через співзвучність назви з позначенням набою 30-30 Winchester популярної мисливської рушниці Winchester Model 1894, запропонував назвати цей тип диска «вінчестером», звідки ймовірно і походить кодова назва проекту.

Як і в першому знімному диску, у першому нагромаджувачі типу «вінчестер» використовувалися пластини розміром 14 дюймів (360 мм) у діаметрі. Через декілька років з'явились приводи з 8-дюймовими пластинами, а потім диски з 5,25 дюймовим (130 мм) форм-фактором (монтажна ширина еквівалентна тій, яку на той час використовували дисководи гнучких дисків). Останні були у першу чергу призначені для тоді молодого ринку персональних комп'ютерів. На початку 1980-х років, тверді диски були рідкісними й дуже дорогими і розглядались як додаткові опції на ПК, проте в кінці 1980-х років, їх вартість була зменшена до рівня, де вони стали стандартом для всіх, окрім самих дешевих ПК. З часом ємність твердого диска зросла в тисячі разів, хоча його конструкція принципово не дуже змінилась.

Архітектура SSD та HDD.

SSD RAM:

Накопичувачі, побудовані на використанні енергонезалежної пам'яті (NAND SSD), з'явилися відносно недавно, але у зв'язку з набагато нижчою вартістю (від 2 доларів США за гігабайт) почали впевнене завоювання ринку. До недавнього часу істотно поступалися традиційним накопичувачів — жорстким дискам — в швидкості запису, але компенсували це високою швидкістю пошуку інформації (початкового позиціонування). Зараз вже випускаються твердотільні накопичувачі Flash зі швидкістю читання і запису, що в рази перевершують можливості жорстких дисків. Ці накопичувачі, побудовані на використанні енергозалежної пам'яті (такої ж, яка використовується в ОЗП персонального комп'ютера) характеризуються надшвидкими читанням, записом і пошуком інформації. Основним їх недоліком є ​​надзвичайно висока вартість (від 80 до 800 доларів США за Гігабайт). Використовуються, в основному, для прискорення роботи великих систем управління базами даних і потужних графічних станцій. Такі накопичувачі, як правило, оснащені акумуляторами для збереження даних при втраті живлення, а більш дорогі моделі — системами резервного та / або оперативного копіювання. Для більш ефективного використання елементарних клітинок пам'яті, вони були об'єднані в масиви з декілька рівневою структурою. Одна комірка, що зберігає один (для SLC) чи, як правило, два (для нинішнього покоління MLC) біта даних, об'єднана в групу названу сторінкою, що і вміщає 4 КБ даних.

 

HDD RAM:

Гермоблок

Більшу частину конструкції твердого диска займає цільний металевий корпус, що захищає магнітні пластини і точну механіку від впливів навколишнього середовища. Гермоблок — це герметична область пристрою, захищена від пилу та інших дрібних частинок. Гермоблок необхідний, оскільки, навіть дуже дрібна частинка, якщо вона потрапить у вузький зазор між голівкою й поверхнею диска, може пошкодити чутливий магнітний шар і вивести з ладу твердий диск. Також корпус захищає нагромаджувач від електромагнітних завад, тобто відіграє роль екрана. Внутрішній простір гермоблока заповнений звичайним, але повністю очищеним від пилу повітрям. Ним не заповнюють гермоблок спеціально, просто складання здійснюється в приміщенні, де на один кубічний метр повітря припадає менше ста пилинок. Однак незважаючи на назву, гермоблок не зовсім герметичний. Для вирівнювання його внутрішнього тиску з атмосферним, у корпусі робиться отвір, який закритий щільним фільтром пилу. У процесі роботи, пластини обертаються, створюючи потік циркуляції повітря. Цей потік проходить крізь ще один фільтр, який забезпечує додаткове очищення.

Двигун приводу дисків

Стабільне обертання пластин змонтованих на осі (шпинделі) забезпечує шпиндельний трифазний двигун. Усередині двигуна містяться три обмотки, які включені зіркою з відведенням посередині. Ротор являє собою постійний секційний магніт. Щоб забезпечити малі биття на високих обертах, використовуються гідродинамічні підшипники. Шпиндельний двигун запускається тільки після повної внутрішньої діагностики пристрою. Спочатку двигун розкручується у форсованому режимі, не аналізуючи швидкість обертання магнітних дисків. Для забезпечення цього етапу роботи, блок живлення комп'ютера повинен мати запас пікової потужності. Після того, як магнітні голівки виводяться із зони паркування, швидкість обертання дисків стає контрольованою. Вона управляється за сигналом серворозмітки, яка була записана на диск у процесі його виготовлення. Електроніка твердого диска виділяє сервомітки (вони знаходяться між секторами) із загального потоку даних і по них стабілізує швидкість обертання пластин. Стабільність обертання вкрай важлива для якості зчитування особливо для дисків з високою щільністю запису. По суті, швидкість обертання пластин є однією з найважливіших характеристик продуктивності твердого диска. Чим вища швидкість, тим меншим є час, необхідний для пошуку інформації, і тим більша швидкість читання і запису інформації. У сучасних пристроях швидкість обертання пластин в нагромаджувачах з інтерфейсами PATA і SATA складає від 4200 до 10000 обертів на хвилину. У дорогих серверних системах з інтерфейсом SCSI (SAS), вона може досягати 15000 об/хв. Однак подальше збільшення швидкостей обертання обмежується тим, що підвищується робоча температура дисків, а це негативно позначається на магнітному шарі. Також для швидкісних моделей потрібні якісніші підшипники, а їх виготовлення збільшує кінцеву вартість твердих дисків.

Плата керування

Плата керування твердого диска — вузькоспеціалізований комп'ютер, призначенням якого є обмін інформацією з базовою платою комп'ютера і управління внутрішніми процесами, що відбуваються у твердому диску (керування шпиндельним двигуном та приводом голівок). Найбільша мікросхема на платі — центральний процесор. Це спеціалізований, цифро-аналоговий процесор, який займається обробкою як цифрової інформації, що надходить з комп'ютера, так і аналогової інформації, що надходить з блоку магнітних голівок. Другим важливим компонентом є мікросхема оперативної пам'яті — це кеш-пам'ять місткістю 8…64МБ, що необхідна для буферизації обміну даними між диском і платою керування диска. Третім важливим компонентом є драйвер двигуна. Призначення даної мікросхеми — запуск і зупинка шпиндельного двигуна, контроль швидкості його обертання, керування сервоприводом і у деяких дисків, формування напруги живлення окремих компонентів та вузлів. Наступний важливий компонент на платі керування — постійний запам'ятовувач (ПЗП), (має по 4 ніжки з кожної з двох сторін). У цій мікросхемі знаходиться базова програма і стартова адаптивна інформація, необхідна для успішного запуску і ініціалізації твердого диска. Основний же програмний код знаходиться на магнітних пластинах носія у так званій службовій зоні. Останнім часом, на сучасних твердих дисках така мікросхема відсутня, її вміст тепер зберігається в центральному процесорі та жорстко пов'язаний з вмістом службової інформації, іншими словами, це унеможливлює ремонт твердого диска методом заміни плати керування.

Функціонування SSD та HDD

Підсумки

На даний момент поки ще рано казати про повну перемогу SSD-накопичувачів над магнітними дисками. Якщо враховувати об'єм і швидкість роботи SSD-накопичувача, порівнюючи їх з аналогічними параметрами для традиційних HDD, то головним стримуючим фактором переходу на твердотільні диски все ще залишиться їх вартість. Твердотільні накопичувачі вже декілька років представлені в різноманітному асортименті на світовому ринку, але навіть такий значний для цифрових технологій термін не зміг вплинути на їх конкурентоспроможність за критерієм «ціна за ГБ збереженої інформації» стосовно магнітних дисків. Щільність запису на один магнітний диск постійно збільшується, що сприяє випуску все більш ємних моделей.

 

Швидкість обертання диска

Зазвичай сучасні жорсткі диски мають швидкість обертання від 5400 до 7200 об / м. Чим вище швидкість обертання, тим вище швидкість обміну даними. Слід тільки врахувати, що при зростанні швидкості обертання збільшується температура корпусу жорсткого диска і диски зі швидкістю 7200 об / хв вимагають або застосування корпусу з продуманою для цілей відводу тепла конструкцією, або додаткового охолодження зовнішнім вентилятором власне диска. Вентилятора блоку живлення для цього недостатньо. Ще більш високооборотні диски зі швидкістю обертання 10000 об / хв, які зараз випускають всі без винятку фірми-виробники, вимагають як хорошої вентиляції всередині корпусу, так і "правильного" корпусу, добре відводить тепло. Жорсткі диски на 15000 об / хв без примусового обдування просто не рекомендується використовувати.

 

Затримка позиціонування

Після того, як голівка виявляється над бажаної доріжкою, вона чекає появи необхідного сектора на цій доріжці. Цей час називається затримкою позиціонування і також вимірюється в мілісекундах (ms). Середній час затримки позиціонування вважається як час повороту диска на 180 градусів і, тому залежить тільки від швидкості обертання шпинделя диска. Конкретні дані за величиною затримки зведені в таблицю.

 

Швидкість обертання (об/хв)	Затримка (мілісекунди)
	8.3
	6.7
	5.7
	4.2
	3.3

 

 

Час доступу до даних

Час доступу до даних по суті - це комбінація з часу пошуку, часу перемикання головок і затримки позиціонування, вимірюється також в мілісекундах (ms). Час пошуку, як вам вже відомо, це тільки показник того, як швидко головка виявляється над потрібним циліндром. До тих пір, поки дані не записані або лічені, слід додати час на перемикання головок і на очікування необхідного сектора.

 

Розміщення даних на диску

Про те, що конфігурація диска задається через кількість циліндрів, головок і секторів на доріжці, всі знають з початку епохи PC. Хоча ще кілька років тому точна вказівка ​​в програмі SETUP всіх цих параметрів диска було обов'язковим, зараз це не так. Строго кажучи, ті параметри диска, які ви бачите в розділі SETUP Standard CMOS Setup, як правило, нічого спільного не мають з реальними параметрами диска, причому ви можете помітити, що ці параметри міняються залежно від виду трансляції геометрії диска - Normal, LBA і Large. Normal - геометрія відповідно до даної виробником в документації на диск і не дозволяє DOS побачити більш ніж 504 Mb (1 Mb - 1048576 байт). LBA - Logical Block Address - ця установка дозволяє бачити DOS диски об'ємом до 4 Gb. Large використовується такий операційною системою, як Unix. Параметри, встановлені в SETUP, перетворюються в реальні логікою управління жорстким диском. Багато сучасні операційні системи працюють з диском через LBA, минаючи BIOS.

 

Загальні положення

Інструкція з охорони праці, техніки безпеки, пожежної безпеки при роботі з персональним комп'ютером (далі - Інструкція) встановлює основні вимоги щодо забезпечення охорони праці, техніки безпеки, пожежної безпеки в Міністерстві України у справах наук і технологій при роботі з персональним комп'ютером (далі - ПК).

 

Дипломна робота

з професії «Електромеханік з ремонту та обслуговування ЛОМ»

на тему:

 

 

«Порівняльні характеристики обертальних та твердотілих жорстких дисків»

«Створення, підключення та налаштування RAID массиву»

 

 

Допущено на захист Заступник директора з НВР _______________ Л.А.Жила ____________________ року

Консультант викладач Гунько С.В.. Виконав учень групи № 3 Столяров Р.М.

 

Полтава 2013 р

ЗМІСТ

 

Вступ

 

І.Порівняльні характеристики обертальних та твердотілих жорстких дисків.

1. Загальні відомості про SSD та HDD.

2. Архітектура SSD та HDD.

3. Функціонування SSD та HDD.

4. Порівняльні характеристики.