Взгляд изнутри: CD и HDD

Вспомнилось как дискету на 720kb можно было отформатировать на 800kb с помощью утилиты 800.com. Радости было полные штаны! Кто бы мог подумать, что настанет время когда уранив винчестер на ногу будешь волноваться не за ногу а за винчестер.

Помню в детстве, я сильно расстраивал родителей катаясь на пластинках по полу. Безвозвратно были исцарапаны «Юрий Антонов» и «Ottawan». Сын, когда был мелкий, катался на CD. Интересно, коллекцию на каких носителях будет портить внук?

Очень познавательная статья.
не знал что на HDD используется только тонкий слой диска для записи, а остальное как бы «баласт».
Жду еще подобный статей!

Огромное спасибо за статью!
Заинтересовал метод фазового контраста. Насколько я понимаю, именно эта методика используется службами по восстановлению данных в самых тяжелых случаях? Скажите, реально таким образом считать записанную информацию со всего блина HDD или на это уйдет вечность?

Весьма полезная статья и для знакомых с техникой в том числе, каких-то деталей не знал. Спасибо весьма полезно.
Вы писали про LED если появится возможность хотелось бы в сравнении увидеть еще CREE, в чем их такое отличие.

Евгений, вас за музыку из «Пиратов моря Карибского» в ролике копирасты не заклюют? У Ютуба, вроде как, в последнее время с этим строго.

Кстати, тут ещё одну версию товарищ с ХФ высказал, что «мне казалось, что напыляют г… но, потом его жгут, там расслоение происходит — получаются магнитные наночки в немагнитной матрице», «наночки, понятно, много меньше бита», «сплошной магнитный слой нельзя делать».

Хотим розы! :)

«Реальные диски» начинались с ЕС-5061
Не менее 100 килограмм веса, до 29мБ объёма.
Да, да! 29 мегабайтов…

Основные технические характеристики накопителя ЕС 5061.
Емкость пакетов дисков — 29М байт.
Число дисков в пакете — 11.
Число рабочих поверхностей — 20.
Число дорожек на каждой поверхности — 203 (из них 3 запасных).
Максимальная продольная плотность записи — 88 бит/мм.
Диаметр диска пакета — 356 мм.
Скорость вращения диска — 2400 об/мин ± 2 %.
Число магнитных головок — 20.
Потребляемая мощность — 1,5 кВА.

Ну а я добавлю от себя еще немного по особенностям работы упомянутых устройств. С виду все выглядит просто, даже удивляешься, что ж это все раньше не изобрели, но в реальности внутри есть куча хитрых особенностей.

Возьмем, например, процесс считывания дорожек с CD или DVD. Расстояние между дорожками составляет около микрона, диаметр пятна, в которое фокусируется луч лазера, чуть меньше (и практически упирается в длину световой волны, так что лучше уже не сфокусируешь). Очевидно, что если диск не идеально круглый и отклонение размеров больше этого микрона, то при вращении луч лазера будет попадать мимо дорожки. Также очевидно, что если поверхность диска неидеально гладкая, то при вращении расстояние от нее до лазера будет меняться и он будет расфокусировываться, опять же попадая мимо дорожки.

Поскольку диск съемный, делается из пластмассы китайцами на сомнительно оборудовании, очевидно, чисто механическим способом и повышением точности изготовления проблему не решить. Поэтому ее решают оптической стабилизацией — в процессе чтения часть отраженного света подается на матрицу из несколькоих датчиков, которая распознает «съезжание» пятна с дорожки и расфокусировку (видимо, по уменьшению контраста сигнала на фотодиодах). Считывающая головка «подвешена» на пружинящих пластинах с электромагнитами, и, в случае отклонения параметров отраженного луча от идеальных, меняет либо наклон головки, либо расстояние до поверхности, повторяя таким образом изгибы диска. Если у вас есть ноутбучный привод (в котором считывающая головка и мотор расположены на выезжающей полочке), вы можете сами это увидеть.

Еще, за счет того, что лазерный луч фокусируется в очень маленькое пятно, незначительные повреждения и царапины на пластмассе не мешают считыванию — они просто оказываются не в фокусе лазера.

Нули и единички, если мне не изменяет память, распознаются за счет того, что на фотоприемнике складываются 2 луча, идущий от лазера и отраженный от поверхности диска. Отраженный сигнал, в зависимости от высоты поверхности, приходит в разной фазе и при сложении либо гасит, либо усиливает исходный сигнал (вот где и пригодилось свойство когерентности лазера — обычный тепловой свет от лампочки, представляющий собой электромагнитный шум, гасить сам себя не будет). А в перезаписываемых дисках используется другой принцип — там просто материал темнеет под действием лазера и меняет свои отражающие свойства.

Также в приводе есть второй лазер, который используется для стирания перезаписываемых дисков, переводя материал в исходное состояние.

Еще интересные особенности есть в способах кодирования информации, перемешивания битов и кодах восстановления ошибок. Зачем нужны коды для восстановления ошибок, это понятно, а вот зачем перемешивать биты? Очень просто. Если мы будет кодировать 0 во входном сигнале, допустим, гладкой поверхностью диска, а 1 — возвышением, то мы получаем 2 проблемы: во, первых, могут появиться длинные и сверхдлинные питы (или промежутки между ними). На таком пите произойдет сбой синхронизации: считыватель не сможет точно посчитать, сколько именно бит он кодирует (так как скорость вращения диска тоже неидеально выдерживается). Отличить пит длиной 2x от 3x (разница в 50%) несложно, а вот пит длиной 99x от 100x (разница 1%) — практически невозможно с учетом погрешностей считывания. Если же мы таким наивным способом кодируем последовательности типа 0101, то появляется вторая проблема: слишком короткие питы, которые трудно записать и которые труднее прочитать.

То же происходит при записи на магнитные диски.

Для борьбы с этим используются специальные способы перемешивания и избыточного кодирования битов: Run length limited coding (подробности и описания в википедии) — исходные комбинации битов кодируются таким образом, чтобы, с одной стороны в получившейся поледовательности не было меньше N одинаковых бит подряд (слишком коротких питов) и не больше M (не было слишком длинных питов). Также, эти коды могут нести функцию восстановления ошибок при неправильно считанном бите.

А, еще в Audio CD блок содержит байты в предалах сектора в перемешанном порядке — чтобы при ошибке в чтении нескольких соседних байт возникала не одна большая «дырка» в звуковом потоке, а несколько раскиданных по блоку маленьких — которые привод заполняет, интерполируя значения соседних отсчетов. В CD с данными это не используется, но зато для каждого сектора хранится контрольная сумма — и в случае ошибок привод просто репортит, что сектор не удалось прочесть.

Вот так-то.

Мне кажется, говорить «CD диск» не совсем правильно, — ведь это по сути «компакт-диск диск».

В моем первом компе был винт на 40МБ.
И его хватало на все, что можно было представить и еще треть была свободна.
Windows'а тогда еще не было )
Я поражался графике игрушки «Another World»
А потом хорошо помню, когда я принес домой первый гигабайтник от Seagate.
И говорю - «Папа, смотри, один гигабайт»
Мой отец бережно взял в руки винт и покачал головой. Это был невероятный размер.
А сегодня я купил очередной внешний хард, на этот раз на 3ТБ.
На долго ли мне его хватит…

Вот это статья, побольше бы таких, спасибо.

> Стоит отметить, что CD с «напечатанной» информацией, CD-R и CD-RW имеют незначительные отличия.
CD с напечатанной информацией называется CD-ROM

Супер. Хоть на чтение и просмотр видео потратил много времени, чувствую, что потратил его не зря. Продолжайте в том же духе.

> сложно микрофотографию бритвы или спичечной головки привязать к IT

А собственно, почему бы и нет? Особенно если в статье будет не просто готовая фотография представлена, но и процесс съемки со сборкой железа и техническими подробностями. Или на Хабре теперь принято относить к ИТ только программирование + дизайн + маркетинг и игнорировать железо?

Предпоследнее видео совсем врет. Написано 0,02€ / Mb в 2010 году. Это получается €2000 за 100Гб. Нестыковочка какая-то :)

Господа, подскажите пожалуйста, на фотографии винт в центре — это что за зверь? И тот, что крайний правый?