Дисковое хранилище (также иногда называемое дисковым хранилищем ) — это общая категория механизмов хранения, в которой данные записываются посредством различных электронных, магнитных, оптических или механических изменений в поверхностном слое одного или нескольких вращающихся дисков. Дисковод — это устройство , реализующее такой механизм хранения. Известными типами являются современные жесткие диски (HDD), содержащие одну или несколько несъемных жестких пластин , дисковод гибких дисков (FDD) и его съемный дисковод , а также различные приводы оптических дисков (ODD) и связанные с ними носители оптических дисков .
( Орфографический диск и диск используются взаимозаменяемо, за исключением случаев, когда товарные знаки исключают одно использование, например, логотип Compact Disc. Выбор конкретной формы часто является историческим, как в случае с использованием IBM формы диска, начиная с 1956 года с « дисковым хранилищем IBM 350». единица ".)
Аудиоинформация изначально записывалась аналоговыми методами (см. Запись и воспроизведение звука ). Аналогично, первый видеодиск использовал аналоговый метод записи. В музыкальной индустрии аналоговая запись в основном заменена цифровой оптической технологией, при которой данные записываются в цифровом формате с оптической информацией.
Первым коммерческим цифровым дисковым устройством хранения данных был IBM 350 , который поступил в продажу в 1956 году как часть вычислительной системы IBM 305 RAMAC . Диски с произвольным доступом и низкой плотностью были разработаны в дополнение к уже используемым устройствам хранения с последовательным доступом и высокой плотностью, обеспечиваемым ленточными накопителями с использованием магнитной ленты . Энергичные инновации в технологии дисковых хранилищ в сочетании с менее энергичными инновациями в ленточных хранилищах позволили сократить разницу в стоимости приобретения за терабайт между дисковыми и ленточными хранилищами; однако общая стоимость владения данными на диске, включая питание и управление, остается выше, чем у ленточных носителей. [1]
Дисковая память теперь используется как в компьютерной памяти, так и в бытовой электронной памяти, например, аудио-CD и видеодисках ( VCD , DVD и Blu-ray ).
Данные на современных дисках хранятся в блоках фиксированной длины, обычно называемых секторами и различающихся по длине от нескольких сотен до многих тысяч байт. Общая емкость диска — это просто количество поверхностей диска, умноженное на количество блоков/поверхностей, умноженное на количество байтов/блока. В некоторых устаревших дисках IBM CKD данные хранились на магнитных дисках с блоками переменной длины, называемыми записями; длина записи может различаться на разных дисках. Емкость уменьшалась по мере уменьшения длины записи из-за необходимых промежутков между блоками.
Цифровые дисководы представляют собой блочные устройства хранения данных . Каждый диск разделен на логические блоки (набор секторов). Блоки адресуются с использованием их логических адресов блоков (LBA). Чтение или запись на диск происходит с учетом детализации блоков.
Первоначально емкость диска была довольно низкой и была улучшена одним из нескольких способов. Улучшения в механической конструкции и производстве позволили уменьшить головки и сделать их более точными, а это означает, что на каждом из дисков можно было хранить больше дорожек. Достижения в методах сжатия данных позволили хранить больше информации в каждом из отдельных секторов.
Привод хранит данные в цилиндрах, головках и секторах . Единица секторов — это наименьший размер данных, которые могут храниться на жестком диске, и каждому файлу будет назначено множество единиц секторов. Наименьший объект на компакт-диске называется кадром, который состоит из 33 байтов и содержит шесть полных 16-битных стереосэмплов (два байта × два канала × шесть сэмплов = 24 байта). Остальные девять байтов состоят из восьми байтов коррекции ошибок CIRC и одного байта субкода, используемого для управления и отображения.
Информация отправляется из процессора компьютера в BIOS в микросхему, управляющую передачей данных. Затем он отправляется на жесткий диск через многопроводной разъем. Как только данные поступают на печатную плату привода, они преобразуются и сжимаются в формат, который отдельный привод может использовать для хранения на самом диске. Затем данные передаются на чип на плате, который контролирует доступ к диску. Диск разделен на сектора данных, хранящихся на одной из сторон одного из внутренних дисков. Жесткий диск с двумя внутренними дисками обычно хранит данные на всех четырех поверхностях.
Аппаратное обеспечение на приводе сообщает рычагу привода, куда ему следует идти по соответствующей дорожке, а затем сжатая информация отправляется в головку, которая изменяет физические свойства, например, оптические или магнитные, каждого байта на диске, таким образом сохраняя информация. Файл не хранится линейным образом, скорее, он хранится наилучшим образом для быстрого поиска.
Механически внутри привода происходят два разных движения. Один из них — вращение дисков внутри устройства. Другой — это движение головки из стороны в сторону по диску при перемещении между дорожками.
Существует два типа способов вращения диска:
Позиционирование трека также осуществляется двумя разными методами на дисковых устройствах хранения данных. Устройства хранения данных, предназначенные для хранения компьютерных данных, например жесткие диски, флэш-диски, zip-диски Iomega , используют концентрические дорожки для хранения данных. Во время операции последовательного чтения или записи, после того как привод обращается ко всем секторам дорожки, он перемещает головку(и) на следующую дорожку. Это приведет к кратковременной задержке потока данных между устройством и компьютером. Напротив, в оптических аудио- и видеодисках используется одна спиральная дорожка, которая начинается в самой внутренней точке диска и непрерывно переходит к внешнему краю. При чтении или записи данных нет необходимости останавливать поток данных для переключения треков. Это похоже на виниловые пластинки, за исключением того, что виниловые пластинки начинаются с внешнего края и закручиваются по спирали к центру.
Интерфейс дисковода — это механизм/протокол связи между остальной частью системы и самим дисководом. Устройства хранения данных, предназначенные для настольных и мобильных компьютеров, обычно используют интерфейсы ATA ( PATA ) и SATA . Корпоративные системы и высокопроизводительные устройства хранения обычно используют интерфейсы SCSI , SAS и FC в дополнение к некоторому использованию SATA.