зачем на жестком диске 4 контакта
Третий разъём 4 пина на SATA диске, зачем он?
Во времена IDE контроллеров, жёстким дискам с помощью перемычек указывали какой диск является основным (Master), а и какой вторичным (Slave). Дискам с интерфейсом Serial ATA (SATA) каких-либо дополнительных действий с перемычками не требуется, тем не менее, место под их установку на некоторых из них предусмотрено. Зачем это нужно?
На самом деле, выполняют они совсем иную функцию, чем это было задумано для IDE контроллеров. Например, данный 4-х контактный разъем на первой версии дисков Seagate с интерфейсом SATA служил исключительно для технологических целей и никакие пользовательские действия с ним не предусматривались. Туда подключалось заводское оборудования, для прошивки и тестирования.
Через этот разъём умельцы реанимировали накопители Seagate Barracuda после «мухи CC». В своё время была такая распространённая проблема с внезапной смертью этих дисков.
В дальнейшем, на у тех же Seagate, но с интерфейсом SATA-II, установкой перемычек можно было ограничивать режим работы интерфейса до SATA150 (вместо SATA300). Это требовалось для обеспечения совместимости с некоторыми SATA-контроллерами, в основном на чипсетах VIA (кто о них сейчас уже помнит?).
Установкой джамперов можно включить/выключить функции SSC (Spread Spectrum Clocking) и RPS (Reduced Power Spinup), в случае использования RAID-массивов для реализации поочерёдного запуска жестких дисков. В подавляющем большинстве случаев лучше всё оставить как есть и никакие джамперы не устанавливать, а уж тем более не пытаться подключать туда вентиляторы (встречаются и такие умники).
Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.
Комментариев: 1
почему не где нет подробной инфы об этих контактах? было бы интересно узнать про реанимацию.
Зачем нужна перемычка на жестком диске
Одной из деталей жесткого диска является перемычка или джампер. Она была важной частью устаревших HDD, работающих в режиме IDE, но ее можно встретить и в современных винчестерах.
Предназначение джампера на жестком диске
Несколько лет назад жесткие диски поддерживали режим IDE, который на сегодняшний день считается устаревшим. Они подключаются к материнской плате посредством специального шлейфа, поддерживающего два диска. Если на материнской плате два порта для IDE, то подключить можно до четырех HDD.
Выглядит этот шлейф следующим образом:
Основная функция перемычки на IDE-дисках
Для того, чтобы загрузка и работа системы были корректными, подключенные диски требуется предварительно сконфигурировать. Сделать это можно при помощи этой самой перемычки.
Задачей джампера является обозначение приоритета каждого из дисков, подключенного к шлейфу. Один винчестер всегда должен быть ведущим (Master), а второй — подчиненным (Slave). При помощи перемычки для каждого диска и задается предназначение. Основной диск с установленной операционной системой — Master, а дополнительный — Slave.
Чтобы выставить правильное положение джампера, на каждом HDD имеется инструкция. Выглядит она по-разному, но найти ее всегда очень легко.
На этих изображениях вы можете видеть пару примеров инструкции к джамперу.
Дополнительные функции перемычки у IDE-дисков
Помимо основного предназначения у джампера существует и несколько дополнительных. Сейчас они также утратили актуальность, но в свое время могли быть необходимы. Например, установив перемычку в определенное положение, можно было подключать режим мастера с устройством без опознания; использовать иной режим работы со специальным кабелем; ограничивать видимый объем накопителя до определенного количества ГБ (актуально, когда старая система не видит HDD из-за «большого» количества дискового пространства).
Такие возможности есть не у всех HDD, и их наличие зависит от конкретной модели устройства.
Перемычка на SATA-дисках
Джампер (или место для его установки) присутствует и на SATA-накопителях, однако его предназначение отличается от IDE-дисков. Необходимость в назначении винчестера Master или Slave отпала, и пользователю достаточно просто соединить HDD с материнской платой и блоком питания при помощи кабелей. А вот пользоваться перемычкой может потребоваться в очень редких случаях.
У некоторых SATA-I присутствуют джамперы, которые в принципе не предназначены для действий пользователя.
У определенных SATA-II джампер может иметь уже замкнутое состояние, в котором понижается скорость работы устройства, в итоге она равна SATA150, но может быть и SATA300. Это применяется, когда есть необходимость в обратной совместимости с определенными SATA-контроллерами (например, встроенными в чипсеты VIA). Стоит отметить, что такое ограничение практически не влияет на эксплуатацию устройства, разница для пользователя практически неощутима.
В SATA-III также могут быть перемычки, ограничивающие скорость работы, но обычно в этом нет необходимости.
Теперь вы знаете, для чего предназначена перемычка на жестком диске разных типов: IDE и SATA, и в каких случаях ею необходимо пользоваться.
Помимо этой статьи, на сайте еще 12387 инструкций.
Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.
Перемычки на жестком диске
Часть 2
Но, опять же, прежде чем приступить к конфигурированию, расставляя перемычки, надо сначала четко себе представлять как это все функционирует!
Вы думаете нельзя сделать наоборот? Можно! 🙂 И это будет прекрасно работать, но в статье я периодически буду упоминать слово «стандарт» или «спецификация» и вот тут мы должны будем почтенно умолкнуть и согласиться, положившись на то, что люди из «INCITS» (InterNational Committee for Information Tecnology Standards) не просто так пишут документацию 🙂
Видите, как не просто нам добраться до перемычек на жестком диске! Тема достаточно запутанная и клинически осложняется тем фактом, что в свое время (еще до окончательной регламентации всех нюансов выше указанной организацией) производители «железа» умудрились понаделывать достаточно оборудования, которое оказывалось несовместимым между собой.
Как видите, первая «жила» (Pin) честно прописана на самом диске, с указанием стрелкой с какой стороны разъема ее надо подключать.
Сказанное выше справедливо и в отношении подключения к контроллеру на материнской плате. Вы спросите: Как можно неправильно подключить IDE (ATA) кабель, если он имеет «ключ» на своем разъеме?
Дело в том, что в период перехода от интерфейсного кабеля с 40-ка проводниками на 80-ти жильный (с дополнительным заземлением), первый из них не имел этого «ключа» и его можно было запросто воткнуть в контроллер не той стороной. Одно из фото выше как раз крупным планом показывает оба типа интерфейсного кабеля (80-ти жильный имеет один отсутствующий контакт в середине разъема).
Видите цифру «1» обведенную красным цветом? Вот это и есть этот самый первый контакт. Что получается в итоге? Зная (по маркировке) где находится первый пин на интерфейсном шлейфе и первый контакт на самой плате мы однозначно сможем правильно подключить все это хозяйство с первого раза 🙂
Еще одна подсказка состоит в том, что шлейф данных должен всегда (мимолетно вспомним о разных китайских производителях) устанавливаться первым (маркированным) пином в сторону разъема питания жесткого диска. Как-то запутанно звучит, правда? Лучше один раз увидеть на фото ниже:
Давайте посмотрим внимательнее на раздел, касающийся перемычек жесткого диска.
Давайте ненадолго остановимся и подумаем, для чего нужна вся эта чехарда с джамперами на жестком диске? Как Вы помните, ATA стандарт является по своей природе параллельным интерфейсом. Это значит, что каждый канал в любой момент времени может обрабатывать только один запрос к одному (от одного) устройства. Следующий запрос, даже к другому устройству, будет ожидать завершения выполнения текущего обращения. Разные IDE каналы при этом могут работать совершенно автономно.
Смотрим на фото выше еще раз. Что у нас там на очереди? «Master with non-ATA compatible slave» (ведущий с не совместимым ATA ведомым). Сложно сходу придумать, зачем такой режим может понадобиться. Возможно тогда, когда компьютер не распознает «slave» и мы, таким образом, отказываемся от его идентификации, но загрузка операционной системы становится возможной. Как видно из картинки, в этом случае нам надо задействовать две перемычки одновременно. Вторую можно взять с любого другого привода, ну или замкнуть два нужных штырька чем-то из подручных средств 🙂
Хотел показать Вам еще одно фото с информацией как расставить перемычки на винчестере от фирмы Fujitsu.
Извлечь джампер можно пальцами (при определенной сноровке) или с помощью тонкого пинцета. Просто вытаскиваете его и переставляете на два соседних контакта, согласно маркировке.
Вот как выглядит перемычка-джампер на стандартном DVD-ROM приводе:
В завершении статьи хотелось бы дать общие рекомендации относительно подключения разнородных устройств к одному IDE контроллеру. Понятно, что сначала Вы должны будете в определенном порядке выставить перемычки на жестких дисках или ATAPI устройствах (CD или DVD приводах).
Что касается эмпирических наблюдений (моих личных и не только), то рекомендация будет следующая: не стоит подключать два активно используемых узла к одному IDE каналу. В идеале каждое устройство (особенно это касается жестких дисков) стоит подключать к отдельному каналу передачи данных. Все современные чипсеты, конечно же, поддерживают возможность использования различных режимов передачи для разных накопителей, но, как показывает практика, злоупотреблять этим не стоит 🙂
Две комплектующие, существенно различающиеся по скорости, лучше все-таки разнести по разным каналам. Не рекомендуется подключать к одному контроллеру жесткий диск и ATAPI-устройство (например, CD-ROM). Нюанс в том, что ATAPI протокол передачи данных использует другую систему команд, а любые данного типа много медленнее жесткого диска, что может замедлить работу последнего.
В случае использования двух оптических приводов, их лучше установить отдельно на один шлейф, подключаемый ко второму IDE контроллеру. Один устанавливается в режим «Master», другой – в «Slave». Причем пишущий привод желательно выставить с помощью перемычек, как ведущий.
Как правильно производить подключение, смотрите в видео ниже:
Анатомия накопителей: жёсткие диски
Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, это не новое супергеройское трио из вселенной Marvel. Речь идёт о хранении наших драгоценных цифровых данных. Нам нужно где-то их хранить, надёжно и стабильно, чтобы мы могли иметь к ним доступ и изменять за мгновение ока. Забудьте о Железном человеке и Торе — мы говорим о жёстких дисках!
Итак, давайте погрузимся в изучении анатомии устройств, которые мы сегодня используем для хранения миллиардов битов данных.
You spin me right round, baby
Механический накопитель на жёстких дисках (hard disk drive, HDD) был стандартом систем хранения для компьютеров по всему миру в течение более 30 лет, но лежащие в его основе технологии намного старше.
Первый коммерческий HDD компания IBM выпустила в 1956 году, его ёмкость составляла аж 3,75 МБ. И в целом, за все эти годы общая структура накопителя не сильно изменилась. В нём по-прежнему есть диски, которые используют для хранения данных намагниченность, и есть устройства для чтения/записи этих данных. Изменился же, и очень сильно, объём данных, который можно на них хранить.
В 1987 году можно было купить HDD на 20 МБ примерно за 350 долларов; сегодня за такие же деньги можно купить 14 ТБ: в 700 000 раз больший объём.
Мы рассмотрим устройство не совсем такого размера, но тоже достойное по современным меркам: 3,5-дюймовый HDD Seagate Barracuda 3 TB, в частности, модель ST3000DM001, печально известную своим высоким процентом сбоев и вызванных этим юридических процессов. Изучаемый нами накопитель уже мёртв, поэтому это будет больше похоже на аутопсию, чем на урок анатомии.
Основную массу жёсткого диска составляет литой металл. Силы внутри устройства при активном использовании могут быть довольно серьёзными, поэтому толстый металл препятствует изгибанию и вибрациям корпуса. Даже в крошечных 1,8-дюймовых HDD в качестве материала корпуса используются металл, однако обычно они делаются не из стали, а из алюминия, потому что должны быть как можно более лёгкими.
Перевернув накопитель, мы видим печатную плату и несколько разъёмов. Разъём в верхней части платы используется для двигателя, вращающего диски, а нижние три (слева направо) — это контакты под перемычки, позволяющие настраивать накопитель под определённые конфигурации, разъём данных SATA (Serial ATA) и разъём питания SATA.
Serial ATA впервые появился в 2000 году. В настольных компьютерах это стандартная система, используемая для подключения приводов к остальной части компьютера. Спецификация формата претерпела множество ревизий, и сейчас мы пользуемся версией 3.4. Наш труп жёсткого диска имеет более старую версию, но различие заключается только в одном контакте в разъёме питания.
В подключениях передачи данных для приёма и получения данных используется дифференцированный сигнал: контакты A+ и A- используются для передачи инструкций и данных в жёсткий диск, а контакты B — для получения этих сигналов. Подобное использование спаренных проводников значительно снижает влияние на сигнал электрического шума, то есть устройство может работать быстрее.
Если говорить о питании, то мы видим, что в разъёме есть по паре контактов каждого напряжения (+3.3, +5 и +12V); однако большинство из них не используется, потому что HDD не требуется много питания. Эта конкретная модель Seagate при активной нагрузке использует менее 10 Вт. Контакты, помеченные как PC, используются для precharge: эта функция позволяет вытаскивать и подключать жёсткий диск, пока компьютер продолжает работать (это называется горячей заменой (hot swapping)).
Контакт с меткой PWDIS позволяет удалённо перезагружать (remote reset) жёсткий диск, но эта функция поддерживается только с версии SATA 3.3, поэтому в моём диске это просто ещё одна линия питания +3.3V. А последний контакт, помеченный как SSU, просто сообщает компьютеру, поддерживает ли жёсткий диск технологию последовательной раскрутки шпинделей staggered spin up.
Перед тем, как компьютер сможет их использовать, диски внутри устройства (которые мы скоро увидим), должны раскрутиться до полной скорости. Но если в машине установлено много жёстких дисков, то внезапный одновременный запрос питания может навредить системе. Постепенная раскрутка шпинделей полностью устраняет возможность таких проблем, но при этом перед получением полного доступа к HDD придётся подождать несколько секунд.
Сняв печатную плату, можно увидеть, как она соединяется с компонентами внутри устройства. HDD не герметичны, за исключением устройств с очень большими ёмкостями — в них вместо воздуха используется гелий, потому что он намного менее плотный и создаёт меньше проблем в накопителях с большим количеством дисков. С другой стороны, не стоит и подвергать обычные накопители открытому воздействию окружающей среды.
Благодаря использованию таких разъёмов минимизируется количество входных точек, через которые внутрь накопителя могут попасть грязь и пыль; в металлическом корпусе есть отверстие (большая белая точка в левом нижнем углу изображения), позволяющее сохранять внутри давление окружающей среды.
Теперь, когда печатная плата снята, давайте посмотрим, что находится внутри. Тут есть четыре основных чипа:
Открыть накопитель просто, достаточно открутить несколько болтов Torx и вуаля! Мы внутри…
Учитывая, что он занимает основную часть устройства, наше внимание сразу привлекает большой металлический круг; несложно понять, почему накопители называются дисковыми. Правильно их называть пластинами; они изготавливаются из стекла или алюминия и покрываются несколькими слоями различных материалов. Этот накопитель на 3 ТБ имеет три пластины, то есть на каждой стороне одной пластины должно храниться 500 ГБ.
Изображение довольно пыльное, такие грязные пластины не соответствуют точности проектирования и производства, необходимого для их изготовления. В нашем примере HDD сам алюминиевый диск имеет толщину 0,04 дюйма (1 мм), но отполирован до такой степени, что средняя высота отклонений на поверхности меньше 0,000001 дюйма (примерно 30 нм).
Базовый слой имеет глубину всего 0,0004 дюйма (10 микронов) и состоит из нескольких слоёв материалов, нанесённых на металл. Нанесение выполняется при помощи химического никелирования с последующим вакуумным напылением, подготавливающих диск для основных магнитных материалов, используемых для хранения цифровых данных.
Этот материал обычно является сложным кобальтовым сплавом и составлен из концентрических кругов, каждый из которых примерно 0,00001 дюйма (примерно 250 нм) в ширину и 0,000001 дюйма (25 нм) в глубину. На микроуровне сплавы металлов образуют зёрна, похожие на мыльные пузыри на поверхности воды.
Каждое зерно обладает собственным магнитным полем, но его можно преобразовать в заданном направлении. Группирование таких полей приводит к возникновению битов данных (0 и 1). Если вы хотите подробнее узнать об этой теме, то прочитайте этот документ Йельского университета. Последними покрытиями становятся слой углерода для защиты, а потом полимер для снижения контактного трения. Вместе их толщина составляет не больше 0,0000005 дюйма (12 нм).
Скоро мы увидим, почему пластины должны изготавливаться с такими строгими допусками, но всё-таки удивительно осознавать, что всего за 15 долларов можно стать гордым владельцем устройства, изготовленного с нанометровой точностью!
Однако давайте снова вернёмся к самому HDD и посмотрим, что же в нём есть ещё.
Жёлтым цветом показана металлическая крышка, надёжно крепящая пластину к электродвигателю привода шпинделя — электроприводу, вращающему диски. В этом HDD они вращаются с частотой 7200 rpm (оборотов/мин), но в других моделях могут работать медленнее. Медленные накопители имеют пониженный шум и энергопотребление, но и меньшую скорость, а более быстрые накопители могут достигать скорости 15 000 rpm.
Чтобы снизить урон, наносимый пылью и влагой воздуха, используется фильтр рециркуляции (зелёный квадрат), собирающий мелкие частицы и удерживающий их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. Над дисками и рядом с фильтром есть один из трёх разделителей пластин: помогающих снижать вибрации и поддерживать как можно более равномерный поток воздуха.
В левой верхней части изображения синим квадратом указан один из двух постоянных стержневых магнитов. Они обеспечивают магнитное поле, необходимое для перемещения компонента, указанного красным цветом. Давайте отделим эти детали, чтобы видеть их лучше.
То, что выглядит как белый пластырь — это ещё один фильтр, только он очищает частицы и газы, попадающие снаружи через отверстие, которое мы видели выше. Металлические шипы — это рычаги перемещения головок, на которых находятся головки чтения-записи жёсткого диска. Они с огромной скоростью движутся по поверхности пластин (верхней и нижней).
Посмотрите это видео, созданное The Slow Mo Guys, чтобы увидеть, насколько они быстрые:
В конструкции не используется чего-то вроде шагового электродвигателя; для перемещения рычагов по соленоиду в основании рычагов проводится электрический ток.
Обобщённо их называют звуковыми катушками, потому что они используют тот же принцип, который применяется в динамиках и микрофонах для перемещения мембран. Ток генерирует вокруг них магнитное поле, которое реагирует на поле, созданное стержневыми постоянными магнитами.
Не забывайте, что дорожки данных крошечны, поэтому позиционирование рычагов должно быть чрезвычайно точным, как и всё остальное в накопителе. У некоторых жёстких дисков есть многоступенчатые рычаги, которые вносят небольшие изменения в направление только одной части целого рычага.
В некоторых жёстких дисках дорожки данных накладываются друг на друга. Эта технология называется черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording), и её требования к точности и позиционированию (то есть к попаданию постоянно в одну точку) ещё строже.
На самом конце рычагов есть очень чувствительные головки чтения-записи. В нашем HDD содержится 3 пластины и 6 головок, и каждая из них плавает над диском при его вращении. Для этого головки подвешены на сверхтонких полосках металла.
И здесь мы можем увидеть, почему умер наш анатомический образец — по крайней мере одна из головок разболталась, и что бы ни вызвало изначальный повреждение, оно также погнуло один из рычагов. Весь компонент головки настолько мал, что, как видно ниже, очень сложно получить её качественный снимок обычной камерой.
Однако мы можем разобрать отдельные части. Серый блок — это специально изготовленная деталь под названием «слайдер»: когда диск вращается под ним, поток воздуха создаёт подъёмную силу, поднимая головку от поверхности. И когда мы говорим «поднимает», то имеем в виду зазор шириной всего 0,0000002 дюйма или меньше 5 нм.
Чуть дальше, и головки не смогут распознавать изменения магнитных полей дорожки; если бы головки лежали на поверхности, то просто поцарапали бы покрытие. Именно поэтому нужно фильтровать воздух внутри корпуса накопителя: пыль и влага на поверхности диска просто сломают головки.
Крошечный металлический «шест» на конце головки помогает с общей аэродинамикой. Однако чтобы увидеть части, выполняющие чтение и запись, нам нужна фотография получше.
На этом изображении другого жёсткого диска устройства чтения и записи находятся под всеми электрическими соединениями. Запись выполняется системой тонкоплёночной индуктивности (thin film induction, TFI), а чтение — туннельным магнеторезистивным устройством (tunneling magnetoresistive device, TMR).
Создаваемые TMR сигналы очень слабы и перед отправкой должны проходить через усилитель для повышения уровней. Отвечающий за это чип находится рядом с основанием рычагов на изображении ниже.
Как сказано во введении к статье, механические компоненты и принцип работы жёсткого диска почти не изменились за многие годы. Больше всего совершенствовалась технология магнитных дорожек и головок чтения-записи, создавая всё более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводило к увеличению объёма хранимой информации.
Однако механические жёсткие диски имеют очевидные ограничения скорости. На перемещение рычагов в нужное положение требуется время, а если данные разбросаны по разным дорожкам на различных пластинах, то на поиски битов накопитель будет тратить довольно много микросекунд.
Прежде чем переходить к другому типу накопителей, давайте укажем ориентировочные показатели скорости типичного HDD. Мы использовали бенчмарк CrystalDiskMark для оценки жёсткого диска WD 3.5″ 5400 RPM 2 TB:
В первых двух строчках указано количество МБ в секунду при выполнении последовательных (длинный, непрерывный список) и случайных (переходы по всему накопителю) чтения и записи. В следующей строке показано значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке показана средняя задержка (время в микросекундах) между передачей операции чтения или записи и получением значений данных.
В общем случае мы стремимся к тому, чтобы значения в первых трёх строчках были как можно больше, а в последней строчке — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих числах, мы просто используем их для сравнения, когда будем рассматривать другой тип накопителя: твердотельный накопитель.