Время позиционирования на требуемую дорожку зависит, как отмечалось, от расстояния до нее от текущего положения головок чтения/записи. Минимальное время затрачивается на переход к соседнему цилиндру. Но и переход с дорожки на дорожку в пределах одного цилиндра по времени близок к переходу на дорожку соседнего цилиндра (порядка 1 - 2 мс), так как система позиционирования даже при переключении дорожек в пределах цилиндра все равно должна выверить точность установки головок.

Удержание головок на требуемой дорожке при чтении или записи является весьма непростой инженерной задачей. Влияние вибрации вращающегося диска, температурные расширения, механические напряжения, воздушный поток и другие факторы учитываются с помощью специальных приемов и алгоритмов.

Запись и считывание информации с магнитного слоя (на основе оксидов железа или хрома), покрывающего пластину диска, осуществляется с помощью головок чтения/записи, которые в современных дисках, обычно, комбинированные: для записи используется электромагнитные, а для чтения - магнитно-резистивные головки.

Как правило, изготовить идеальный магнитный слой в процессе производства не удается, и на нем имеются дефектные участки. Соответствующие им секторы не могут использоваться для хранения данных и должны быть заблокированы. Информация них хранится в специальной таблице.

Обнаруженные при контроле после изготовления плохие секторы просто пропускаются при нумерации (и, тем самым, при доступе), но номера секторов, пришедших в негодность в процессе эксплуатации, переназначаются на имеющееся на диске запасное место. Такие секторы называют перемещенными (или remapped - переназначенными), а их количество на диске можно прочитать специальными утилитами. (На хорошем новом диске таких секторов быть не должно.) Поскольку эти секторы оказываются на определенном удалении от секторов с соседними номерами (адресами), то обращение к ним приводит к задержкам при чтении и записи по последовательным адресам, что заметно, например, на графиках скорости чтения в виде длинной "бороды" - провалов в скорости считывания данных.

Магнитные свойства носителя и самих головок, используемый метод записи, расстояние от головок до поверхности диска, скорость вращения диска и ряд других параметров определяют максимальную плотность записи информации, при которой будет обеспечена требуемая надежность работы накопителя.

Собственно говоря, чисто физические сбои при чтении и записи данных происходят относительно часто: (по паспортным данным дисков фирмы IBM) при чтении теряется 1 бит из 1013 прочитанных битов. На скорости передачи 700 Мбит/с сбои в среднем будут происходить примерно 1 раз в четыре часа. Понятно, что при такой частоте сбоев нормально работать нельзя. Спасает положение использование контрольных (корректирующих) кодов. Например, корректирующий код (Error Correcting Code) в дисках той же фирмы обеспечивает обнаружение до 12 неверных байтов в секторе.

Для предупреждения потери данных в случае выхода диска из строя его контроллер, как правило, осуществляет специальный мониторинг состояния диска, фиксируя изменение таких его параметров, как частота ошибок чтения данных, время разгона шпинделя до номинальной скорости вращения, количество перемещенных секторов, частота ошибок позиционирования головок чтения/записи, общее количество отработанных часов и др. На основании анализа изменения этих параметров с течением времени контроллер, оснащенный такими средствами, названными SMART (Self-Monitoring, Analyzing and Reporting Technology - технология самодиагностики, анализа и оповещения) технологией, может предсказать предположительное время выхода диска из строя.

Технология S.M.A.R.T.

Технология S.M.A.R.T. - Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (от англ. "Технология Самодиагностики, Анализа и Отчета") - была разработана для повышения надежности и сохранности данных на жестких дисках. В большинстве случаев, SMART-совместимые устройства позволяют предсказать появление наиболее вероятных ошибок и, тем самым, дают пользователю возможность своевременно сделать резервную копию данных и/или полностью заменить накопитель до выхода его из строя.

S.M.A.R.T. представляет собой набор мини-подпрограмм, которые являются частью микрокода накопителя и определяют поддерживаемые диагностические функции. Наиболее распространенные среди них:

- набор атрибутов, отражающих состояние отдельных параметров накопителя (до 30)

- внутренние тесты накопителя (self-test)

- журналы S.M.A.R.T. (ошибок, общего состояния, дефектных секторов и т.п.)

Атрибуты S.M.A.R.T.

Атрибуты S.M.A.R.T. - особые характеристики, которые используются при анализе состояния и запаса производительности накопителя. Атрибуты выбираются производителем накопителя, основываясь на способности этих атрибутов предсказывать ухудшение рабочих характеристик накопителя или определить его дефектность. Каждый производитель имеет свой характерный набор атрибутов и может свободно вносить изменения в этот набор в соответствиии со своими собственными требованиями и без уведомления об этом фирм-продавцов и конечных пользователей.

Значения атрибутов.

Значения атрибутов (value) используются для представления относительной надежности отдельного эксплуатационного или эталонного атрибута. Допустимое значение атрибута лежит в диапазоне от 1 до 255. Высокое значение атрибута говорит о том, что результат анализа данной рабочей характеристики указывает на низкую вероятность ее ухудшения или выхода накопителя из строя. Соответственно, низкое значение атрибута говорит о том, что результат анализа данной рабочей характеристики указывает на высокую вероятность ее ухудшения или выхода накопителя из строя.

Пороговые значения атрибутов.

Каждый атрибут имеет собственное пороговое значение (threshold), которое используется для сравнения со значением атрибута (value) и указывает на ухудшение рабочих характеристик или дефектность накопителя. Числовое значение порогового атрибута определяется производителем накопителя через конструкционные особенности накопителя и анализ результатов испытаний на надежность. Пороговое значение каждого атрибута указывает на нижнюю допустимую границу значения атрибута, вплоть до которой сохраняется положительный статус надежности.

Пороговые значения устанавливаются в заводских условиях производителем накопителя и, в большинстве случаев, могут быть изменены только после переключения накопителя в технологический (factory mode). Допустимое пороговое значение атрибута может находится в диапазоне от 1 до 255.

Если значение одного или более атрибутов, имеющих тип pre-failure (в HDD Speed отмечаются символом "*"), меньше или равно соответствующего порогового значения, то это свидетельствует о предстоящем ухудшении рабочих характеристик и/или полном выходе накопителя из строя.

Интерфейс ATA

Интерфейс ATA (AT Attachment - подключение к ПЭВМ PC AT конца 1980-х - начала 1990-х годов) был разработан для подключения жестких дисков с собственными встроенными контроллерами (Integrated Device или Drive Electronics). Поэтому и сейчас, говоря о таких дисках, могут использовать оба термина: IDE или ATA, подразумевая один и тот же тип дисков, хотя появление последовательного интерфейса Serial ATA нарушило однозначность соответствия этих терминов.