چرا بد سکتورها روی دیسک سخت ظاهر می شوند. اولین هارد دیسک. چگونه بخشهای بد را بررسی و برطرف کنیم

هارد دیسک (هارد دیسک ، هارد دیسک ، دیسک های مغناطیسی، HDD) یک دستگاه ذخیره سازی اطلاعات دیجیتالی مکانیکی غیر فرار است که تقریباً در هر دستگاه یافت می شود کامپیوتر مدرن... از اصل ضبط مغناطیسی برای ذخیره داده استفاده می شود. به هارد دیسک ها نیز می گویند: هارد دیسک یا به سادگی "پیچ" ، هارد ، هارد دیسک.

همچنین از درایوهای سخت به عنوان "حافظه فقط خواندنی" یاد می شود. بر خلاف حافظه دسترسی تصادفی، داده های ذخیره شده روی دیسک سخت با خاموش شدن رایانه از بین نمی رود. این ویژگی و همچنین قابلیت اطمینان بالا در ذخیره سازی اطلاعات زیاد ، برای توزیع گسترده هارد دیسک ها تعیین کننده شده است.

این شامل یک یا چند صفحه (شیشه یا آلومینیوم) است که با سرعت ثابت می چرخند و با یک لایه ماده فرومغناطیسی ، عمدتا دی اکسید کروم پوشانده شده است. تمام صفحات بر روی یک اسپیندل در منطقه مهار قرار دارند و سرعت چرخش آنها می تواند به 15000 دور در دقیقه برسد ، اگرچه در بیشتر مواقع می توانید 7500 یا 5400 را پیدا کنید. سر خواندن در حالت کار به دلیل وجود لایه بین جریان هوای ورودی در سطح ، صفحه ها را لمس نمی کند. چرخش فاصله بین سر و دیسک چندین نانومتر است. در صورت عدم چرخش دیسک ها ، هد ها در اسپیندل یا خارج از دیسک در منطقه پارک امن سرها قرار دارند (منطقه فرود ، منطقه L) ، جایی که تماس آنها با سطح دیسک ها منتفی است. علاوه بر منطقه مهار ، دیسک سخت دارای یک واحد الکترونیکی است.

تولیدکنندگان هارد دیسک هنگام تعیین ظرفیت در سیستم SI روی حیله و تزویر هستند. یعنی طبق مشخصات آنها 1 ترابایت 1000 گیگابایت و یک گیگابایت 1000 مگابایت است. از این رو سیستم عاملدانستن اینکه 1 گیگابایت 1024 مگابایت است ، همیشه ظرفیت دیسک کمتری را نشان می دهد.

هارددیسک های قدیمی دارای عمر مفید فقط 1000-5000 ساعت بودند ، علاوه بر این ، آنها همیشه خوشه های بدی داشتند ، همانطور که توسط برچسب روی قاب نشان داده شده است. هارد دیسک های مدرن می توانند بیش از 100000 ساعت با اطمینان کار کنند و دستگاه S.M.A.R.T. (فناوری نظارت بر خود ، تجزیه و تحلیل و گزارش گیری) به طور نامرئی خوشه های بد را با نسخه های پشتیبان جایگزین می کند.

تاریخ

اولین HDD توسط IBM در سال 1956 اختراع شد. دیسک سخت IBM 350 در اولین کامپیوتر تولیدی IBM 305 RAMAC جعبه ای به اندازه یخچال بزرگ و به وزن 971 کیلوگرم بود. 50 دیسک نازک با روکش آهن خالص با قطر 610 میلی متر ظرفیت ذخیره سازی حدود 5 میلیون بایت 6 بیتی (3.5 مگابایت در 8 بایت بایت) را دارد. از آن زمان ، هارددیسک ها هم از نظر قیمت و هم از نظر اندازه بسیار کاهش یافته اند ، اما در مقابل این کاهش ، ظرفیت آنها دائماً افزایش می یافت. در حال حاضر از فاکتور شکل 3.5 "برای دستگاه های دسک تاپ و 2.5 (و همچنین 1.8)" فاکتور برای تلفن همراه استفاده می شود.

کمک بزرگی به تجارت تجهیزات کامپیوترهای شخصی درایوهای سخت توسط Seagate ، که تولید دیسک های سخت پنج اینچی ST-506 با ظرفیت 6 مگابایت را آغاز کردند. بر این اساس ، ST-506/412 به اولین رابط استاندارد HDD تبدیل شد که در حال حاضر دیگر موردی نیست ، اما به عنوان رابط مدرن IDE تبدیل شد.

در هزاره جدید ، چندین شرکت بزرگ در زمینه تولید هارد دیسک فعالیت می کنند: IBM ، Samsung ، Seagate (در سال 2006 با Maxtor ادغام شد) و Western Digital. کوانتوم در سال 2001 توسط مکستور خریداری شد و فوجیتسو کارخانه خود را به وسترن دیجیتال فروخت. از سال 2009 ، توشیبا این کار را انجام داده است امکانات قبلی فوجیتسو درایوهای نوت بوک 2.5 و 1.8 اینچی تولید می کند.

وینچستر

نسخه ای وجود دارد که نام "Winchester" (انگلیسی وینچستر) به لطف یکی از کارمندان شرکت IBM Kenneth E. Haughton ظاهر شد. در سال 1973 ، تحت رهبری وی ، دیسک سخت 3340 آزاد شد و اجازه ذخیره 30 + 30 مگابایت داده را بر روی یک دیسک آلومینیومی دو طرفه داد. هنگام توسعه آن ، مهندسان از نام کوتاه داخلی "30-30" استفاده کردند که به معنای دو ماژول (در حداکثر پیکربندی) هر کدام 30 مگابایت بود و این همزمان با تعیین سلاح شکاری معروف - تفنگ مدل 1894 وینچستر با استفاده از یک کارتریج تفنگ همزمان بود. 30 WCF ". بر اساس روایتی دیگر ، این نام منحصراً از نام کارتریج تهیه شده است که توسط کمپانی Winchester Repeating Arms ، اولین مهمات پودری بدون دود کالیبر "کوچک" ساخت آمریکا برای سلاح های غیرنظامی نیز تولید شده است ، که از هر نظر از کارتریج های قدیمی تر پیشی گرفته و بلافاصله محبوبیت گسترده ای پیدا می کند. نسخه دیگر به این واقعیت منجر می شود که وینچستر با اسلحه ای که غرب وحشی با آن تسخیر شد مرتبط بوده است - اشاره صریح توسعه دهندگان مبنی بر اینکه IBM بازار رایانه را تسخیر می کند. سرانجام، آخرین نسخه اظهار می دارد که فناوری سر شناور در آزمایشگاه IBM واقع در وینچستر انگلیس توسعه یافته است.

در اروپا و ایالات متحده ، نام "وینچستر" در دهه 1990 از استفاده خارج شد ، در حالی که در زبان روسی باقی ماند و وضعیتی نیمه رسمی گرفت.

حافظه مجازی

سیستم عامل های مدرن می توانند برخی از داده های ذخیره شده در RAM را بر روی دیسک ریخته و در نتیجه فضا را برای برنامه های دیگر آزاد کنند. با این کار مشکل کمبود حافظه در رایانه حل می شود. اما حافظه مجازی معایبی نیز دارد - سرعت آن بسیار کمتر از حافظه معمولی است.

نقاط عطف اصلی در توسعه هارد دیسک ها

• 1956 - اولین هارد دیسک IBM 350.
• 1972 - همان "وینچستر" ، مدل 3340 با ظرفیت 30 + 30 مگابایت.
• 1980 - اولین هارد دیسک 5.25 اینچی ، Shugart ST-506 ، 5 مگابایت.
• 1981 - Shugart ST-412 5.25 اینچی ، 10 مگابایت
• 1986 - استانداردهای SCSI ، ATA (IDE) معرفی شد.
• 1991 - حداکثر ظرفیت 100 مگابایت رسیده است.
• 1995 - حداکثر ظرفیت 2 گیگابایت رسیده است.
• 1997 - حداکثر ظرفیت 10 گیگابایت رسیده است.
• 1998 - استانداردهای UDMA / 33 و ATAPI معرفی شدند.
• 1999 - IBM میکرو درایو 170 و 340 مگابایتی را منتشر کرد.
• 2002 - ATA / ATAPI-6 و درایوهایی با ظرفیت بیش از 137 گیگابایت معرفی شد.
• 2003 - ظهور استاندارد SATA.
• 2005 - حداکثر ظرفیت 500 گیگابایت رسیده است.
• 2005 - استاندارد ATA 3G (یا SATA II) معرفی شد.
• 2005 - ظهور SAS (سریال پیوست SCSI).
• 2006 - استفاده از روش ضبط عمود در درایوهای تجاری.
• 2006 - اولین هارد دیسک های "ترکیبی" با بلوک حافظه فلش معرفی شدند.
• 2007 - اولین درایو تجاری 1 ترابایتی را از هیتاچی معرفی می کند.
• 2009 - بر اساس بشقاب های 500 گیگابایتی وسترن دیجیتال ، سپس Seagate Technology LLC 2 مدل TB منتشر کرد.
• 2009 - سامسونگ اولین هارد دیسک های USB 2.0 را راه اندازی کرد
• 2009 - Western Digital از ایجاد HDD 2.5 اینچی با حجم 1 ترابایت (تراکم ضبط - 333 گیگابایت در یک بشقاب) خبر داد.
• 2009 - ظهور استاندارد SATA 3.0 (SATA 6G).
• 2010 - Seagate یک هارد دیسک 3 ترابایتی را منتشر کرد.
• 2010 - سامسونگ هارد دیسک با پلاتر با تراکم ضبط 667 گیگابایت در هر بشقاب را منتشر کرد.

بساز

• رابط ها
• پارامترها (مشخصات) ، آدرس دهی داده ها
• دستگاه

ما قبلاً از انواع رایانه های فاقد "هارد دیسک" استفاده می کنیم: تلفن های هوشمند ، تبلت ها ، لپ تاپ ها - هر دستگاهی که در آن به جای جعبه های دارای صفحه های چرخان ، درایوهای مبتنی بر تراشه های حافظه فلش نصب شده باشد. و علی رغم این واقعیت که از نظر 1 گیگابایت ، درایوهای حالت جامد هنوز قادر به رقابت در قیمت با HDD های کلاسیک نیستند ، به نظر می رسد نتیجه این رویارویی از پیش تعیین شده است: سرعت بالا ، مصرف کم انرژی ، مقاومت بالا در برابر فشار مکانیکی ، اندازه کوچک دیر یا زود SSD مکانیک را تمام می کند.
برای درک چگونگی رسیدن به آنجا ، بیایید نگاهی به چگونگی تکامل تاریخ ذخیره سازی در بیش از 50 سال گذشته داشته باشیم.

اولین هارد دیسک ، IBM 350 Disk Storage Unit ، در تاریخ 4 سپتامبر 1956 به جهانیان نمایش داده شد. این کابینت عظیم 1.5 متر عرض ، 1.7 متر ارتفاع ، 0.74 متر ضخامت بود ، وزن آن تقریباً یک تن بود و ارزش یک ثروت را داشت. اسپیندل آن دارای 50 دیسک به ابعاد 24 اینچ (61 سانتی متر) بود که با رنگی حاوی ماده فرومغناطیسی پوشانده شده است. د

ادعاها با سرعت 1200 دور در دقیقه می چرخند و مقدار کل اطلاعات ذخیره شده روی آنها برابر با 4.4 مگابایت خارق العاده برای آن زمانها بود. درایوی که سرها به آن متصل شده بودند تقریباً 1.5 کیلوگرم وزن داشت ، اما حرکت از مسیر داخلی دیسک بالایی به مسیر داخلی قسمت پایینی کمتر از یک ثانیه طول کشید. تصور کنید که این مکانیزم آسان به چه سرعتی باید حرکت کند.

IBM 350 Disk Storage Unit توسط گروه کوچکی از مهندسان اختراع شد و بخشی از محاسبات لوله ای بود سیستم های IBM 305 RAMAC. چنین سیستم هایی در دهه های 50 و 60 به طور انحصاری در شرکت های بزرگ و سازمان های دولتی مورد استفاده قرار می گرفت. جالب است که تمام ایده های مندرج در اولین دیسک سخت ، که در عصر کامپیوترهای لامپ ظاهر شده است ، تا امروز زنده مانده اند: در درایوهای مدرن ، همان مجموعه دیسک های پوشیده شده با یک لایه فرومغناطیسی ، که روی آن آهنگ هایی با داده نوشته شده است ، و یک بلوک از خواندن و سوابق ارسال شده در "بازو" با یک درایو الکترومکانیکی. ضمناً ، ایده سرهایی که به دلیل جریان هوا ایجاد شده در اثر چرخش خود دیسکها از سطح دیسک بالا می روند نیز توسط مهندسان IBM مطرح شد و این اتفاق در سال 1961 رخ داد. و تقریباً تا اواخر دهه 60 همه چیز در مورد هارد دیسک ها از طریق IBM از یک طریق دیگر به دست آمد.

مسابقه دیسک

در سال 1979 ، آلن شوگارت ، که قبلاً در IBM کار می کرد و در توسعه واحد ذخیره سازی دیسک IBM 350 مشارکت داشت ، ایجاد فناوری Seagate را اعلام کرد و شاید از همان لحظه تاریخچه دیسک سخت به عنوان یک محصول انبوه آغاز شد.
در همان سال 1979 ، Seagate اولین درایو 5.25 ″ ST-506 5 مگابایتی را ایجاد کرد و یک سال بعد تولید شد. یک سال بعد ، 10 مگابایت مدل ST-412 منتشر شد. این دیسک ها در رایانه های شخصی افسانه ای IBM PC / AT و IBM PC / XT مورد استفاده قرار گرفتند.
وسترن دیجیتال که بعداً به اصلی ترین رقیب Seagate تبدیل شد ، نه سال زودتر تاسیس شد و در زمان تأسیس آن General Digital Corporation نام داشت (در سال 1971 ، یک سال پس از تأسیس تغییر نام یافت). او در تولید کنترل کننده های تک تراشه و الکترونیک مختلف مشغول بود. اولین کنترل کننده درایوهای سخت Seagate ST-506 / ST-412 روی یک تراشه توسط Western Digital در سال 1981 ساخته شد و WD1010 نام داشت. برای هفت سال آینده ، WD در توسعه مشترک استاندارد ATA شرکت کرد ، درگیر توسعه تراشه های دیسک های SCSI و ATA بود و در سال 1988 بخش دیسک شرکت Tandon را به دست آورد و در سال 1990 هارددیسک های خود را از سری Caviar معرفی کرد. جزئیات بیشتر در مورد این روش در انجمن الکترونیک - http://www.tehnari.ru/f30/ - بحث شده است.
به طور کلی ، در یک دوره 20 ساله ، از 1985 تا 2005 ، یک رونق واقعی وجود داشت تولید دیسک، و تعداد زیادی از شرکت ها ظاهر شدند ، که بیشتر آنها تاکنون یا به بخشی از غول های اصلی Seagate و Western Digital تبدیل شده اند ، یا به سادگی دیگر از کار افتاده اند. فقط مارک های شناخته شده دیسک - کانر ، فوجی ، IBM ، کوانتوم ، ماکستور ، فوجیتسو ، هیتاچی ، توشیبا را بخاطر بسپارید که خود را به عنوان تولیدکننده فناوری خوب معرفی کرده اند. همه آنها ، به هر طریق یا دیگری ، در "مسابقه دیسک" شرکت کردند ، مسابقه ای که از لحظه تبدیل شدن HDD به بخشی جدایی ناپذیر از رایانه شخصی آغاز شد.

جهان موازی

تقریباً از همان ابتدا ، رایانه ها از چندین نوع مختلف حافظه استفاده کرده اند ، اما فقط به این دلیل که هنوز یک دستگاه حافظه کامل اختراع نشده است. اگر تصور کنیم که موفق به دریافت تراشه هایی شدیم که به سرعت RAM کار می کنند ، مانند فلش غیر فرار ، اما با یک منبع قابل بازنویسی بزرگ و حجمی مانند مدرن سخت دیسک ، پس نیازی به تقسیم این حافظه به دستگاههای جداگانه نیست. هرکدام از انواع دستگاه های ذخیره سازی موجود ناقص هستند و در ارتباط با کوچک سازی کامل ، هارد دیسک ها به دلیل خاصیت مکانیکی بودن ، ناقص هستند. آنها از ایده به دست آوردن مقدار زیادی حافظه نسبتاً ارزان قیمت پدید آمدند و بنابراین ، در ابتدا ، الزامات سایر پارامترها مانند سرعت و قابلیت اطمینان به نوعی در پس زمینه محو می شدند. بنابراین جای تعجب نیست که آنها همیشه بدنبال جایگزینی برای HDD بوده اند.
در دهه 70 و 80 میلادی ، تلاش برای ایجاد درایوهای حالت جامد (Solid State Drive ، SSD) بر اساس حافظه پویا صورت گرفت که در صورت قطع شدن برق به کنترلر مخصوص و باتری مجهز بودند. در آن زمان ، اینها تقریباً پروژه های دیوانه واری بودند که هزینه زیادی را صرف می کردند ، و آنها منحصراً در ابر رایانه ها (IBM ، Cray) و در سیستم هایی که برای پردازش داده ها در زمان واقعی (به عنوان مثال در ایستگاه های لرزه نگاری) استفاده می شوند ، اجرا می شدند. بعداً ، هنگامی که حجم تراشه های RAM به طور قابل توجهی افزایش یافت و هزینه آنها کاهش یافت ، چنین درایوهایی به عنوان راه حل برای رایانه های شخصی ظاهر شدند (به عنوان مثال ، i-RAM معروف تولید شده توسط Gigabyte) ، اما همچنان بسیاری از گیک ها باقی مانده و توزیع انبوهی از آنها دریافت نمی شود برای هزینه نسبتاً زیاد و حجم کم.

جهت دیگر SSD از ایده ایجاد تراشه با حافظه خواندنی قابل خواندن (EEPROM) با حجم زیاد قابل نوشتن مجدد توسط برق متولد شد. مشکل این بود که سلولهای ضبط شده کاملاً متراکم بر روی کریستال قرار می گیرند ، اما اگر شما نه تنها نیاز به نوشتن ، بلکه پاک کردن و سپس دوباره نوشتن دارید ، به زنجیره ای نیاز دارید که پاک کند ، که اندازه سلول حافظه را بسیار افزایش می دهد.
راهی برای برون رفت از اوایل دهه 80 توسط دانشمندی که در توشیبا کار می کرد - دکتر فوجیو ماسوکا - پیدا شد. او پیشنهاد کرد که از دو روش پاک کردن سلولهای حافظه دائمی عبور کند و به جای پاک کردن کل تراشه یا برعکس ، فقط یک سلول ، حافظه را در بلوک های به اندازه کافی بزرگ پاک کند. در سال 1984 ، ماسوکا پیشرفت خود را در نشست بین المللی دستگاه های الکترونی IEEE 1984 (IEDM) ارائه داد و در سال 1989 در کنفرانس بین المللی مدارهای حالت جامد ، توشیبا مفهوم توسعه یافته حافظه فلش NAND را نشان داد. پس از آن ، حتی در وحشی ترین رویاها ، به سختی کسی تصور می کرد که تراشه ای با حجم کم و یک طرح پیچیده دسترسی به اطلاعات بتواند با هارددیسک هایی که قبلاً شتاب بیشتری می گیرند رقابت کند.
شرکت اسرائیلی M-Systems که در همان 1989 تاسیس شد ، اولین کسی بود که روی ایده درایو فلش کار کرد و در سال 1995 DiskOnChip - یک درایو روی یک تراشه - را منتشر کرد. این شامل هر دو حافظه فلش و یک کنترل کننده بود. علاوه بر این ، این دیسک تک تراشه 8.16 و 32 مگابایتی حتی در الگوریتم های میان افزار آن برای کنترل سایش سلول و تشخیص و توزیع مجدد بلوک های آسیب دیده وجود دارد. به هر حال ، این M-Systems است که اولین کسی است که در سال 1999 درایوهای فلش USB را منتشر می کند - DiskOnKey ، و IBM قراردادی را با این شرکت امضا می کند و آنها را با نام تجاری خود در ایالات متحده می فروشد.
اما برای اینکه SSD های مبتنی بر فلش به جریان اصلی تبدیل شوند ، حدود 10 سال دیگر طول کشید. در سال 2006 ، سامسونگ ، تا آن زمان بزرگترین تولید کننده تراشه های حافظه ، اولین لپ تاپ جهان را با 32 گیگابایت حافظه SSD منتشر کرد. ظرف دو سال ، اپل نشان داد مک بوک ایر، که می تواند یک SSD اختیاری در آن نصب شود ، و در سال 2010 این لپ تاپ شروع به تولید منحصراً با درایوهای حالت جامد کرد.
SSD های مدرن مطمئناً اشکالاتی دارند. اگرچه ، اگر خوب دقت کنید ، تعداد آنها زیاد نیست: اما به طور کلی فقط یک مورد وجود دارد - هزینه بالای 1 گیگابایت در مقایسه با هارد دیسک های کلاسیک. اما صنعت نیمه هادی بسیار سریع در حال توسعه است ، انواع جدیدی از حافظه در حال توسعه است ، الگوریتم های کنترل در حال بهبود هستند ، حجم ها به سرعت در حال افزایش هستند و هزینه ها به تدریج در حال کاهش است. اما این همه ماجرا نیست.
بحث مهم دیگری وجود دارد که به دلیل سهولت تولید درایوهای حالت جامد ، رقابت شدیدی ایجاد می کند و قیمتها به سرعت جذاب می شوند. در اصل ، مونتاژ SSD مانند مونتاژ یک برد کنترل کننده برای هارد دیسک است و تمام کاری که شما باید انجام دهید جمع آوری یک خط از تابلوهای نصب سطح است. این البته بسیار ساده انگارانه است ، اما به طور کلی درست است. مونتاژ یک هارد کلاسیک بسیار پیچیده تر و در نتیجه گران است. به همین دلیل هیچ کس تردیدی ندارد که تا لحظه ای که SSD ها شروع به جایگزینی "درایوهای سخت" کنند ، چیز کمی باقی مانده است. این روند در حال حاضر آغاز شده است.