▷ Co to jest dysk twardy i jak działa

Dziś zobaczymy szczegółowo, czym jest dysk twardy i do czego służy. Możliwe, że dzisiaj nie mieliśmy komputerów osobistych, gdyby nie wynalezienie urządzeń pamięci masowej. Co więcej, technologia nie byłaby tak zaawansowana, gdyby te wsparcie nie istniało, aby móc przechowywać tak dużo informacji.

Wiemy, że dysk twardy nie jest krytycznym urządzeniem do działania komputera, ponieważ może działać, jeśli jest. Ale bez danych użyteczność komputera jest praktycznie zerowa .

Indeks treści

Stopniowo dyski twarde w tym uszkodzonym lub SSD zyskują przewagę nad tradycyjnymi dyskami twardymi, które omówimy w tym artykule. Jednak nadal zapewnia to większą pojemność i większą trwałość. Zobaczmy więc, czym jest dysk twardy i jak działa

Co to jest dysk twardy?

Pierwszą rzeczą, którą musimy zrobić, jest zdefiniowanie, czym jest dysk twardy. Dysk twardy to urządzenie do przechowywania danych w nieulotny sposób, to znaczy wykorzystuje magnetyczny system zapisu do przechowywania danych cyfrowych. W ten sposób możliwe jest trwałe zachowanie zapisanej informacji na nośniku (dlatego nie jest niestabilna). Nazywane również dyskami twardymi lub dyskami twardymi.

Dysk twardy składa się z jednej lub więcej sztywnych płyt umieszczonych w hermetycznej skrzynce i połączonych wspólną osią, która obraca się z dużą prędkością. Na każdej z kaczek, które zwykle mają dwie twarze przeznaczone do przechowywania, znajdują się dwie oddzielne głowice do odczytu / zapisu.

Dyski twarde są częścią dodatkowej pamięci komputera lub vita na wykresie, poziom pamięci 5 (L5) i poniżej. Nazywa się to pamięcią wtórną, ponieważ jest źródłem danych, dzięki czemu pamięć główna (pamięć RAM) może je zabrać i współpracować z nimi, wysyłając i odbierając instrukcje z procesora lub procesora. Ta pamięć dodatkowa będzie tą o największej pojemności dostępnej na komputerze i również nie będzie niestabilna. Jeśli wyłączymy komputer, pamięć RAM zostanie opróżniona, ale nie dysk twardy.

Fizyczne elementy dysku twardego

Przed poznaniem działania dysku twardego wygodnie jest wyświetlić listę i zdefiniować różne fizyczne komponenty dysku twardego:

• Naczynia: będą miejscem przechowywania informacji. Są one ułożone poziomo, a każda płyta składa się z dwóch powierzchni lub namagnesowanych powierzchni, górnej i dolnej. Zwykle jest to wykonane z metalu lub szkła. Aby przechowywać w nich informacje, mają komórki, w których można je magnesować dodatnio lub ujemnie (1 lub 0). Głowica czytająca: jest to element pełniący funkcję czytania lub pisania. Będzie jedna z tych głowic dla każdej powierzchni lub powierzchni płytki, więc jeśli mamy dwie płytki, będą cztery głowice do czytania. Głowice te nie stykają się z płytkami, jeśli tak się stanie, dysk zostanie porysowany, a dane zostaną uszkodzone. Gdy naczynia obracają się, powstaje cienka warstwa powietrza, która uniemożliwia zliczanie między nimi a głowicą (w odległości około 3 nm). Ramię mechaniczne: będą to elementy odpowiedzialne za trzymanie głowic czytających. Umożliwiają dostęp do informacji o naczyniach poprzez przesuwanie głowic czytających w sposób liniowy od wewnątrz na zewnątrz. ich przemieszczenie jest bardzo szybkie, chociaż ze względu na to, że są elementami mechanicznymi, mają one sporo ograniczeń dotyczących prędkości odczytu. Silniki: Będziemy mieć dwa silniki wewnątrz dysku twardego, jeden do obracania płyt, zwykle z prędkością od 5000 do 7200 obrotów na minutę (rpm). Będziemy mieć także inny mechanizm do poruszania ramionami mechanicznymi. Obwód elektroniczny: oprócz elementów mechanicznych dysk twardy zawiera również obwód elektroniczny, który odpowiada za zarządzanie funkcjami pozycjonowania głowicy oraz odczytywanie i zapisywanie tego. Obwód ten odpowiada również za komunikację dysku twardego z resztą elementów komputera, tłumacząc położenia komórek płytek na adresy zrozumiałe dla pamięci RAM i pamięci procesora. Pamięć podręczna: obecne dyski twarde mają wbudowany układ elektroniczny w obwodzie elektronicznym, który służy jako pomost do wymiany informacji z fizycznych talerzy do pamięci RAM. To jest jak dynamiczny bufor ułatwiający dostęp do informacji fizycznych. Porty połączeń: Z tyłu dysku i poza pakietem znajdują się porty połączenia. Zwykle składają się one ze złącza magistrali do płyty głównej, złącza zasilania 12 V oraz, w przypadku IDE, ze zworkami do wyboru master / slave.

Technologie połączeń

Dysk twardy musi być podłączony do płyty głównej komputera. Istnieją różne technologie połączeń, które zapewnią właściwości lub czasy dla dysków twardych.

IDE (zintegrowane urządzenie elektroniczne):

Znany również jako ATA lub PATA (Parallel ATA). Do niedawna była to standardowa metoda podłączania dysków twardych do naszych komputerów. Umożliwia podłączenie dwóch lub więcej urządzeń przez równoległą magistralę, która składa się z 40 lub 80 kabli.

Technologia ta znana jest również jako DMA (bezpośredni dostęp do pamięci), ponieważ umożliwia bezpośrednie połączenie pamięci RAM z dyskiem twardym.

Aby podłączyć dwa urządzenia do tej samej magistrali, konieczne będzie skonfigurowanie ich jako urządzeń nadrzędnych lub podrzędnych. W ten sposób administrator będzie wiedział, do kogo powinien przesłać dane lub odczytać ich dane, i że nie ma przecinania informacji. Ta konfiguracja odbywa się za pomocą zworki na samym urządzeniu.

• Master: musi to być pierwsze urządzenie podłączone do magistrali, zwykle dysk twardy musi być skonfigurowany w trybie master przed czytnikiem DC / DVD. Musisz także skonfigurować główny motocyklowy dysk twardy, jeśli ma zainstalowany system operacyjny. Slave: będzie drugim urządzeniem podłączonym do magistrali IDE. Aby być niewolnikiem, najpierw musi być mistrz.

Maksymalna prędkość przesyłania połączenia IDE wynosi 166 MB / s. zwany także Ultra ATA / 166.

SATA (Serial ATA):

Jest to obecny standard komunikacji w dzisiejszych komputerach PC. W takim przypadku do transmisji danych zostanie użyta magistrala szeregowa zamiast równoległej. Jest znacznie szybszy niż tradycyjne IDE i bardziej wydajny. Ponadto pozwala na gorące połączenia urządzeń i ma znacznie mniejsze i łatwiejsze w zarządzaniu magistrale.

Obecny standard znajduje się w SATA 3, który pozwala na transfer do 600 MB / s

SCSI (interfejs małego komputera):

Ten interfejs równoległy jest przeznaczony do dysków twardych o dużej pojemności i wysokich prędkościach obrotowych. Ta metoda połączenia była tradycyjnie stosowana w przypadku serwerów i klastrów dużych dysków twardych.

Kontroler SCSI może jednocześnie pracować z 7 dyskami twardymi w połączeniu szeregowym do 16 urządzeń. Jeśli maksymalna prędkość transferu wynosi 20 Mb / s

SAS (seryjnie podłączony SCSI):

Jest to ewolucja interfejsu SCSI i, podobnie jak SATA, jest to szyna działająca szeregowo, chociaż polecenia typu SCSI są nadal używane do interakcji z dyskami twardymi. Jedną z jego właściwości, oprócz właściwości dostarczanych przez SATA, jest to, że do tej samej magistrali można podłączyć kilka urządzeń i jest on w stanie zapewnić stałą szybkość transferu dla każdego z nich. Możliwe jest podłączenie więcej niż 16 urządzeń i ma ten sam interfejs połączenia co dyski SATA.

Jego prędkość jest mniejsza niż SATA, ale z większą pojemnością połączenia. Kontroler SAS może komunikować się z dyskiem SATA, ale kontroler SATA nie może komunikować się z dyskiem SAS.

Zastosowane czynniki kształtu

Jeśli chodzi o współczynniki kształtu, istnieje kilka ich rodzajów mierzonych w calach: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 i 0´85. Chociaż najczęściej używane są 3, 5 i 2, 5 cala.

3, 5 cala:

Jego wymiary to 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Ma taki sam rozmiar jak odtwarzacze CD, chociaż są one wyższe (41, 4 mm). Tych dysków twardych używamy praktycznie we wszystkich komputerach stacjonarnych.

2, 5 cala:

Jego wymiary to 69, 8 x 9, 5 x 100 mm i są to typowe wymiary napędu dyskietek. Te dyski twarde są używane w komputerach przenośnych, które są bardziej kompaktowe, małe i lekkie.

Struktura fizyczna i logiczna

Widząc fizyczne elementy dysku twardego, musimy wiedzieć, w jaki sposób jego struktura danych jest podzielona na każdą płytkę dysku twardego. Jak zwykle nie chodzi tylko o losowe zapisywanie informacji na dysku, mają one swoją własną logiczną strukturę, która umożliwia dostęp do określonych informacji na nich przechowywanych.

Fizyczna struktura treści

Śledź

Każda z powierzchni dysku jest podzielona na koncentryczne pierścienie, od wewnątrz na zewnątrz każdej powierzchni. Ścieżka 0 reprezentuje zewnętrzną krawędź dysku twardego.

Cylinder

Są zbiorem kilku utworów. Cylinder jest utworzony przez wszystkie koła, które są ustawione pionowo w linii na każdej z płyt i ścian. Tworzą wyimaginowany cylinder na dysku twardym.

Sektor

Ścieżki z kolei są podzielone na części łuku zwane sektorami. W tych sekcjach przechowywane są bloki danych. Rozmiar sektorów nie jest ustalony, chociaż normalne jest znalezienie go z pojemnością 510 B (bajtów), co stanowi 4 KB. W przeszłości wielkość sektorów dla każdego bieżnika była stała, co oznaczało, że zewnętrzne tory o większej średnicy zostały zmarnowane z powodu pustych otworów. Zmieniło się to wraz z technologią ZBR (Bit Recording by Zones), która pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie przestrzeni, zmieniając liczbę sektorów w zależności od wielkości ścieżki (ścieżki o większym promieniu, więcej sektorów)

Klaster

Nazywana również jednostką alokacji, jest to grupa sektorów. Każdy plik będzie zajmował określoną liczbę klastrów i żaden inny plik nie może być przechowywany w określonym klastrze.

Na przykład, jeśli mamy klaster 4096 B i plik 2700 B, zajmie on pojedynczy klaster i będzie w nim również miejsce. Ale nie można na nim zapisać więcej plików. Kiedy formatujemy dysk twardy, możemy przypisać mu określony rozmiar klastra, im mniejszy rozmiar klastra, tym lepsze miejsce na nim zostanie przydzielone, szczególnie dla małych plików. Chociaż wręcz przeciwnie, dostęp do danych dla głowicy odczytu będzie trudniejszy.

Sugeruje się, że klastry 4096 KB są idealne dla dużych jednostek pamięci.

Logiczna struktura treści

Struktura logiczna określa sposób, w jaki dane są w niej zorganizowane.

Sektor rozruchowy (główny rekord rozruchowy):

Ogólnie nazywany również MBR, jest to pierwszy sektor całego dysku twardego, to znaczy ścieżka 0, cylinder 0 sektor 1. To miejsce przechowuje tablicę partycji, która zawiera wszystkie informacje o początku i końcu partycji. Przechowywany jest również program Mester Boot, który odpowiada za odczytanie tablicy partycji i kontrolę sektora rozruchowego aktywnej partycji. W ten sposób komputer uruchomi się z systemu operacyjnego aktywnej partycji.

Kiedy mamy kilka systemów operacyjnych zainstalowanych na różnych partycjach, konieczne będzie zainstalowanie bootloadera, abyśmy mogli wybrać system operacyjny, który chcemy uruchomić.

Przestrzeń partycji:

Dysk twardy może składać się z pełnej partycji obejmującej cały dysk twardy lub kilka z nich. Każda partycja dzieli dysk twardy na określoną liczbę cylindrów i mogą mieć rozmiar, który chcemy im przypisać. Informacje te zostaną zapisane w tablicy partycji.

Każda z partycji otrzyma nazwę o nazwie etykieta. W systemie Windows będą to litery C: D: C: itp. Aby partycja była aktywna, musi mieć format pliku.

Niepodzielone miejsce:

Może również istnieć pewna przestrzeń, której jeszcze nie podzieliliśmy na partycje, to znaczy, że nie nadaliśmy jej formatu pliku. W takim przypadku nie będzie można przechowywać plików.

System adresowania

System adresowania pozwala na umieszczenie głowicy czytającej dokładnie w miejscu, w którym znajdują się dane, które zamierzamy odczytać.

CHS (cylinder - głowica - sektor): był to pierwszy zastosowany system adresowania. Za pomocą tych trzech wartości możliwe było umieszczenie głowicy czytającej w miejscu, w którym znajdują się dane. Ten system był łatwy do zrozumienia, ale wymagał dość długich wskazówek pozycjonowania.

LBA (logiczne adresowanie bloków): w tym przypadku dzielimy dysk twardy na sektory i przypisujemy każdemu z nich unikalny numer. W takim przypadku łańcuch instrukcji będzie krótszy i bardziej wydajny. Jest to obecnie stosowana metoda.

Systemy plików

Aby przechowywać pliki na dysku twardym, musi wiedzieć, w jaki sposób będą one przechowywane, dlatego musimy zdefiniować system plików.

FAT (Tabela alokacji plików):

Opiera się na utworzeniu tabeli alokacji plików, która jest indeksem dysku. Klastry używane przez każdy plik są przechowywane, a także wolne i wadliwe lub pofragmentowane klastry. W ten sposób, jeśli pliki są dystrybuowane w nieciągłych klastrach, dzięki tej tabeli będziemy mogli wiedzieć, gdzie one są.

Ten system plików nie może współpracować z partycjami większymi niż 2 GB

FAT 32:

Ten system usuwa ograniczenie 2 GB FAT i pozwala na mniejsze rozmiary klastra dla większej pojemności. Dyski USB zwykle używają tego systemu plików, ponieważ jest on najbardziej kompatybilny z różnymi systemami operacyjnymi i urządzeniami multimedialnymi, takimi jak odtwarzacze audio lub wideo.

Jednym z naszych ograniczeń jest to, że nie będziemy w stanie przechowywać plików większych niż 4 GB.

NTFS (system plików nowej technologii):

Jest to system plików używany w systemach operacyjnych Windows po Windows NT. Ograniczenia dotyczące plików i partycji systemów FAT zostały wyeliminowane, a także wszystkie większe bezpieczeństwo przechowywanych plików, ponieważ obsługuje szyfrowanie plików i konfigurację ich uprawnień. Ponadto umożliwia przydzielanie różnych rozmiarów klastrów dla różnych rozmiarów partycji.

Ograniczeniem tego systemu plików jest to, że nie jest on w pełni kompatybilny z systemem Linux lub Mac OS w starszych wersjach. A przede wszystkim nie jest obsługiwany przez urządzenia multimedialne, takie jak odtwarzacze audio i wideo lub TV.

HFS (hierarchiczny system plików):

System opracowany przez Apple dla systemów operacyjnych MAC. Jest to hierarchiczny system plików, który dzieli wolumin lub partycję na logiczne bloki 512 B. Bloki te są pogrupowane w bloki alokacji.

Rozszerzony system plików EXT):

Jest to system plików używany przez systemy operacyjne Linux. Obecnie jest w wersji Ext4. Ten system może pracować z dużymi partycjami i optymalizować fragmentację plików.

Jedną z jego najbardziej wyróżniających się cech jest to, że jest zdolny do systemów plików wcześniejszych i późniejszych.

Jak sprawdzić, czy dysk twardy jest dobry

Istnieją różne miary określające pojemność dysku twardego pod względem wydajności i szybkości. Należy je wziąć pod uwagę, aby wiedzieć, jak porównać wydajność jednego dysku twardego z drugim.

• Prędkość obrotowa: jest to prędkość, z jaką obracają się płyty dysku twardego. Przy wyższych prędkościach będziemy mieli wyższe prędkości przesyłania danych, ale także większy hałas i ogrzewanie. Najlepszym sposobem jest zakup dysku IDE lub SATA o prędkości powyżej 5400 obr / min. Jeśli jest to SCSI, oznacza to, że ma ponad 7200 obr / min. Wyższa rotacja zapewnia również niższe średnie opóźnienie. Średnie opóźnienie: jest to czas, jaki zajmie głowica odczytu we wskazanym sektorze. Głowica musi czekać na obrót dysku, aby znaleźć sektor. Dlatego przy wyższych obrotach mniejsze opóźnienie. Średni czas wyszukiwania: czas potrzebny głowicy do dotarcia do wskazanego utworu. Wynosi od 8 do 12 milisekund. Czas dostępu: czas potrzebny czytnikowi na dostęp do sektora. Jest to suma średniego opóźnienia i średniego czasu wyszukiwania. Czas od 9 do 12 milisekund. Czas zapisu / odczytu: Ten czas zależy od wszystkich innych czynników i oprócz wielkości pliku. Pamięć podręczna: pamięć typu Solid, taka jak RAM, która tymczasowo przechowuje dane odczytywane z dysku. W ten sposób zwiększa się prędkość odczytu. Im więcej pamięci podręcznej, tym szybszy będzie odczyt / zapis. (bardzo ważne) Pojemność pamięci: oczywiście jest to ilość miejsca dostępnego do przechowywania danych. Im więcej, tym lepiej. Interfejs komunikacyjny: sposób przesyłania danych z dysku do pamięci. Interfejs SATA III jest obecnie najszybszy dla tego typu dysków twardych.

Jeśli chcesz również dowiedzieć się więcej o sprzęcie, zalecamy nasze artykuły:

• Dlaczego defragmentacja dysku SSD NIE jest konieczna?

W ten sposób kończymy nasze wyjaśnienie, czym jest dysk twardy i jak działa. Mam nadzieję, że było to dla ciebie bardzo przydatne i już rozumiesz znaczenie posiadania dobrego dysku twardego.