Tvrdi disk - sve što trebate znati

Upotreba tvrdog diska kao glavne jedinice za pohranu već je numerirana. Pojavom vrlo brzih SSD diskova HDD se povlače u pozadinu, iako nisu manje važni jer su idealni za masovnu pohranu. Jedinice koje trenutno dosežu 16 TB, a za nešto više od 60 eura možemo imati 2 TB na našem računalu, nešto što je mnogima od nas još uvijek nedostupno ako je SSD po svojoj cijeni.

U ovom ćemo članku sastaviti sve što trebate znati o tvrdim diskovima, njihovom radu, karakteristikama i posebno prednostima i nedostacima koje nude u usporedbi sa SSD-ovima, što je uvijek nužno.

Funkcije i unutarnje komponente tvrdog diska

Naziv tvrdog diska dolazi od engleskog tvrdog diska ili akronima tvrdog diska po kojem svi znamo ovu jedinicu za pohranu i koji je ujedno i najjasniji način za razlikovanje od SSD-a (Solic Disk Drive).

Zadatak tvrdog diska nije ništa drugo do nabava naše opreme, mjesta na kojem se pohranjuju sve datoteke, programi i gdje je instaliran operativni sustav. Iz tog razloga je nazvana i glavna memorija koja, za razliku od RAM memorije, datoteke zadržava unutra čak i bez električne energije.

Iako su SSD-ovi u potpunosti izrađeni od elektroničkih komponenti i pohranjuju informacije o čipu sastavljenom od NAND kapija, tvrdi diskovi imaju mehaničke dijelove. Kod njih se niz diskova rotira velikom brzinom tako da se pomoću magnetskih glava informacije na njima čitaju i brišu. Pogledajmo glavne elemente koji su dio tvrdog diska.

posuđe

Bit će to mjesto gdje se pohranjuju informacije. Instaliraju se horizontalno i svaka se paluba sastoji od dva lica ili magnetizirane površine za snimanje. Obično su napravljeni od metala ili stakla. Za pohranjivanje podataka u njima su stanice u kojima se mogu magnetizirati pozitivno ili negativno (1 ili 0). Završetak je potpuno poput zrcala, u njima se pohranjuje ogromna količina podataka, a površina mora biti savršena.

Glave za čitanje

Drugi najvažniji element su glave za čitanje, koje imamo za svako lice ili površinu za snimanje. Ove glave zapravo ne dovode u dodir s pločama, tako da nema trošenja na njima. Kad se posuđe rotira, stvara se tanki film zraka koji sprječava brojanje između njega i igrališta (otprilike 3 nm). To je jedna od glavnih prednosti u odnosu na SSD-ove, čije se stanice degradiraju brisanjem i zapisima.

motori

Vidjeli smo prisutnost mnogih mehaničkih elemenata unutar tvrdog diska, ali ono što najviše pokazuje je prisustvo motora. Osim obožavatelja, ona je jedina takva stavka na računalu i glavni izvor sporih tvrdih diskova. Motor rotira ploče s određenom brzinom, to može biti najbrži 5.400 okr / min, 7.200 ili 10.000 o / min. Dok se ta brzina ne postigne, nećete moći komunicirati s diskovima i to je sjajan izvor sporosti.

Tome dodamo motor ili radije elektromagnet koji tjera glave za čitanje da se kreću kako bi bile smještene na mjestu gdje su podaci. Za to također treba vremena, jer je to još jedan izvor sporosti.

spremljeno

Barem trenutne jedinice imaju ugrađeni memorijski čip u elektroničkom krugu. To djeluje kao most za razmjenu informacija s fizičkih ploča u RAM memoriju. To je poput dinamičnog međuspremnika za olakšavanje pristupa fizičkim podacima i obično je 64 MB.

oklopljenog

Inkapsulacija je vrlo važna za HDD, jer za razliku od SSD-a, unutrašnjost mora biti potpuno pod tlakom, tako da ne ulazi niti jedna mrlja prašine. Uzmimo u obzir da se pločice okreću ogromnom brzinom, a igla glave mjeri samo nekoliko mikrometara. Bilo koji čvrsti element, bez obzira kako sitan, može nanijeti nepovratnu štetu jedinici.

veze

Za kraj imamo cijeli niz veza na stražnjoj strani paketa, koji se sastoji od SATA priključka za napajanje i drugog za podatke. Prije su IDE-ovi tvrdi diskovi također imali ploču za odabir načina rada, slave ili master ako su pogoni dijelili sabirnicu, ali sada se svaki pogon povezuje na zaseban priključak na matičnoj ploči.

Faktori oblika i sučelja na tvrdom disku

U tom su smislu informacije trenutno prilično kratke, jer nalazimo samo dva faktora oblika. Prvo je standardno za stolna računala, s 3, 5-inčnim pogonima i dimenzijama 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Drugi je faktor oblika koji se koristi u 2, 5-inčnim prijenosnim računalima dimenzija 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

Što se tiče tehnologija povezivanja, za HDD trenutno nemamo previše, a to su dva:

SATA

Ovo je komunikacijski standard na tvrdom disku trenutačnih računala kao zamjena za IDE. U ovom se slučaju umjesto paralelnog za prijenos podataka koristi serijska sabirnica koja koristi AHCI protokol. Znatno je brži od tradicionalnog IDE-a i učinkovitiji je s maksimalnim prijenosima od 600 MB / s. Osim toga, omogućuje vruće povezivanje uređaja i posjeduje mnogo manje i upravljive sabirnice. U svakom slučaju, trenutni mehanički tvrdi disk može dostići maksimalno 400 MB / s pri čitanju, dok SATA SSD-ovi u potpunosti iskorištavaju ovu magistralu.

SAS

Ovo je evolucija SCSI sučelja i to je sabirnica koja djeluje serijski poput SATA, iako se naredbe tipa SCSI i dalje koriste za interakciju s tvrdim diskovima. Jedno od njegovih svojstava je da je moguće spojiti nekoliko uređaja na isti sabirnik, a također je u mogućnosti pružiti konstantnu brzinu prijenosa za svaki od njih. Možemo povezati više od 16 uređaja i ima isto sučelje za povezivanje kao SATA diskove, što ga čini idealnim za montiranje RAID konfiguracija na poslužitelje.

Njegova brzina je manja od SATA, ali važna značajka je da SAS kontroler može komunicirati s SATA diskom, ali SATA kontroler ne može komunicirati s SAS diskom.

Fizički, logički i funkcionalni dijelovi tvrdog diska

Već smo vidjeli osnovne dijelove iznutra, ali ovo je tek početak razumijevanja kako to zapravo djeluje. A ako želite znati sve o ovim tvrdim diskovima, onda je ovaj odjeljak najvažniji jer određuje kako tvrdi disk funkcionira, što možete učiniti na dva načina:

CHS (cilindar - glava - sektor): Ovaj sustav je onaj koji se koristi u prvim tvrdim diskovima, iako je zamijenjen sljedećim. Pomoću ove tri vrijednosti moguće je postaviti glavu za čitanje na mjesto gdje se podaci nalaze. Ovaj je sustav lako razumljiv, ali zahtijeva prilično duge upute za pozicioniranje.

LBA (logično adresiranje u blokovima): to je onaj koji se trenutno koristi; u ovom slučaju tvrdi disk dijelimo na sektore i svakom dodijelimo jedinstveni broj, kao da je to memorijska adresa na kojoj se mora nalaziti vreteno. U tom će slučaju instruktivni niz biti kraći i učinkovitiji te će omogućiti indeksiranje diska od strane sustava.

Fizička struktura posuđa

Pogledajmo kako je podijeljena fizička struktura tvrdog diska, koja će odrediti kako to funkcionira.

• Trag: Tragovi su koncentrični prstenovi koji tvore površinu za snimanje diska. Cilindar: Cilindar je formiran od svih tragova koji su okomito poravnati na svakoj od ploča i lica. To nije nešto fizičko, već imaginarni cilindar. Sektor: Svaka staza podijeljena je na dijelove lukova koji se nazivaju sektori. U svakom će se sektoru podaci pohraniti, a ako jedan od njih ostane nepotpun, sljedeći će podaci preći u sljedeći sektor. Veličine tehnološkog sektora ZBR (snimanje bitnih zona) varirat će od unutarnjih do vanjskih pjesama kako bi se optimizirao prostor. Obično su 4KB, iako se to može promijeniti iz operativnog sustava. Klaster: To je skupina sektora. Svaka će datoteka zauzeti određeni broj klastera, a nijedna druga datoteka ne može se pohraniti u određeni klaster.

Logička struktura tvrdog diska

Smiješno je što se i za SSD diskove održavala logička struktura tvrdog diska, iako rade drugačije.

Sektor za podizanje sustava (MBR ili GPT)

Zapis glavnog boot zapisa ili MBR prvi je sektor tvrdog diska, zapis 0, cilindar 0, sektor 1. Ovdje se pohranjuje particijska tablica cijelog tvrdog diska koja označava njihov početak i kraj. Boot Loader se pohranjuje i gdje se sakuplja aktivna particija na kojoj su instalirani sustav ili operativni sustavi. Trenutno je gotovo u svim slučajevima zamijenjen stilom GPT particije, što ćemo sada vidjeti detaljnije.

pregrade

Svaka particija dijeli tvrdi disk na određeni broj cilindara i oni mogu biti veličine koju im želimo dodijeliti. Te će se informacije pohraniti u tablicu particija. Trenutno postoji koncept logičkih particija, zajedno s dinamičkim tvrdim diskom, s kojima se čak možemo pridružiti i dva različita tvrda diska, a s obzirom na sustav, on će raditi kao jedan.

Razlika između MBR i GPT

Trenutno postoje dvije vrste particijskih tablica za HDD ili SSD, one tipa MBR ili one tipa GPT (Global Unique Identifier). Stil GPT particioniranja implementiran je za sustave EFI ili Extensible Firmware Interface, koji je zamijenio stari BIOS sustav računala. Dakle, dok BIOS koristi MBR za upravljanje tvrdim diskom, GPT je usmjeren prema vlasništvu UEFI-a. Najbolje od svega je što ovaj sustav svakoj jedinici dodijeli jedinstveni GUID, to je kao da je to MAC adresa, a alokator je toliko dugačak da bi sve particije na svijetu mogle biti jedinstveno imenovane, praktički uklanjajući fizička ograničenja s tvrdog diska u smislu particioniranja.

Ovo je prva i najvidljivija razlika u MBR-u. Iako vam ovaj sustav omogućuje samo stvaranje 4 primarne particije na tvrdom disku s najviše 2 TB, u GPT-u nema teoretskih ograničenja za njihovo stvaranje. Upravo će to ograničenje biti operativni sustav, a Windows trenutno podržava 128 primarnih particija.

Druga razlika leži u startnom sustavu. Pomoću GPT-a, sam UEFI BIOS može kreirati vlastiti sustav za podizanje sustava, dinamički otkrivajući sadržaj diska svaki put kada se pokrenemo. To nam omogućuje savršeno podizanje računala, čak i ako promijenimo tvrdi disk u drugi s drugom logičkom distribucijom. Umjesto toga, MBR ili stari BIOS-ovi trebaju izvršnu datoteku da bi prepoznali aktivnu particiju i mogli pokrenuti dizanje.

Srećom, gotovo svi trenutačni tvrdi diskovi HDD-a i SSD-a dolaze predkonfigurirani s GPT particijskim sustavom, a u svakom slučaju iz samog sustava ili u naredbenom načinu s Diskpartom možemo promijeniti ovaj sustav prije instaliranja sustava Windows.

Datotečni sustavi na tvrdom disku

Za završetak rada na tvrdom disku moramo naučiti koji su glavni datotečni sustavi koji se koriste. Osnovni su dio korisnika i mogućnosti pohrane.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

Zanemarujući prisutnost FAT sustava jer je praktično neupotrebljiv u trenutnim sustavima skladištenja, FAT32 je njegov prethodnik. Ovaj sustav omogućuje dodjeljivanje 32-bitnih adresa klasterima, pa u teoriji podržava veličine za pohranu od 8 TB. Realnost je da Windows ograničava ovaj kapacitet na 128 GB s veličinom datoteka ne većom od 4 GB, pa je to sustav koji koriste samo mali USB memorijski pogoni.

Da bi prevladao ograničenja FAT32, Windows je stvorio exFAT sustav koji podržava teorijske veličine datoteka do 16 EB (exabajti) i teorijske veličine za pohranu od 64 ZB (Zettabytes)

Ovaj je sustav onaj koji koristi Windows za instaliranje sustava i upravljanje datotekama na tvrdom disku. Trenutno podržava 16TB, 256TB datoteke kao maksimalnu glasnoću, a možete konfigurirati različite veličine klastera za oblikovanje. To je sustav koji koristi puno prostora za konfiguraciju glasnoće, pa se preporučuju veličine particija veće od 10 GB.

To je Appleov vlastiti datotečni sustav i zamjenjuje tradicionalni HFS dodavanjem podrške za veće datoteke i veće količine. Te veličine su maksimalno 8 EB.

Sada se bavimo Linuxovim vlastitim datotečnim sustavom, koji je trenutno u svojoj EXT4 verziji. Podržane veličine datoteke su maksimalno 16TB, a veličina glasnoće 1 EB.

Konačno, ReFS je još jedan sustav koji je Microsoft patentirao i koji bi trebao biti evolucija NTFS-a. Primijenjen je u sustavu Windows Server 2012, ali neki Windows 10 za poslovne distribucije trenutno ga podržavaju. Ovaj se sustav poboljšava na NTFS u mnogim aspektima, na primjer, primjenom zaštite od degradacije podataka, popravka i neuspjeha i suvišnosti, RAID podrške, provjere integriteta podataka ili uklanjanja chkdsk-a. Podržava veličinu datoteka od 16 EB i veličinu volumena 1 YB (Yottabyte)

Što je RAID

U uskoj vezi s konceptom datotečnih sustava su RAID konfiguracije. U stvari, postoje prijenosna računala ili osobna računala koja već imaju RAID 0 konfiguraciju za svoj kapacitet pohrane.

RAID označava redundantni niz nezavisnih diskova i to je sustav za pohranu podataka koji koristi više jedinica za pohranu. U njima se podaci distribuiraju kao da su jedna jedinica ili se repliciraju kako bi se osigurala cjelovitost podataka protiv kvarova. Ove jedinice za pohranu mogu biti ili tvrdi ili mehanički tvrdi diskovi, SSD ili SSD uređaji, čak i M.2.

Trenutno postoji veliki broj RAID razina, koji se sastoji od konfiguriranja i povezivanja ovih tvrdih diskova na različite načine. Na primjer, RAID 0 spaja dva ili više diskova u jedan za distribuciju podataka o svima njima. Idealan je za proširenje prostora za pohranu gledanjem samo jednog tvrdog diska u sustavu, na primjer, dva 1TB HDD diska mogu oblikovati jedan 2TB. S druge strane, RAID 1 je upravo suprotno, to je konfiguracija s dva ili više zrcalnih diskova tako da se podaci čuvaju repliciraju na svakom od njih.

Prednosti i nedostaci HDD-a u odnosu na SSD

I na kraju ćemo sažeti i objasniti glavne razlike između mehaničkog tvrdog diska i čvrstog stanja. Za to već imamo članak u kojem su svi ti faktori detaljno objašnjeni, pa ćemo samo napraviti brzu sintezu.

Izvrsne prednosti

• Kapacitet: Ovo je jedna od glavnih prednosti tvrdog diska nad SSD-om, i to ne baš zbog toga što su SSD-ovi mali, već i zbog toga što njihov trošak puno raste. Znamo da je HDD sporiji od SSD-a, 400MB / s nasuprot 5000MB / s na najbržim pogonima, ali njegov kapacitet za pohranu po pogonu savršen je za upotrebu kao skladište podataka. Trenutno postoje 3.5 ”HDD diskovi do 16TB. Niski trošak po GB-u: Shodno tome, gore navedeno, trošak po GB-u je znatno niži na tvrdom disku nego na SSD-u, tako da možemo kupiti mnogo veće jedinice, ali po nižoj cijeni. Tvrdi disk od 2 TB nalazi se po cijeni od oko 60 eura, dok je 2 TB M.2 SSD najmanje 220 eura ili više. Rok trajanja : I treća prednost tvrdog diska je rok trajanja vaših tanjira. Pazite da ne spominjemo njegovu trajnost i otpornost, već broj puta koliko možemo pisati i brisati stanice, što je na neograničenim mehaničkim pogonima praktički neograničeno. Na SSD-ovima broj je ograničen na nekoliko tisuća, što ih čini mnogo manje atraktivnim opcijama za baze podataka i poslužitelje.

nedostaci

• Vrlo su spori: pojavom SSD-ova, mehanički tvrdi diskovi postali su najsporiji uređaj na računalu čak i ispod USB-a 3.1. To ih čini gotovo jednokratnom opcijom instaliranja operativnog sustava, namijenjenog samo podacima ako stvarno želimo brzo računalo. Govorimo o brojkama koje HD postavljaju 40-50 puta sporije od SSD-a, to nije glupost. Fizička veličina i buka: Budući da su mehaničke i imaju pladnjeve, njihova je veličina prilično velika u usporedbi s M.2 SSD-om koji mjeri samo 22 × 80 mm. Slično tome, kada imaju motorne i mehaničke glave čine ih prilično bučnim, pogotovo kada su datoteke fragmentirane. Fragmentacija: raspodjela pjesama uzrokuje da podaci postanu fragmentirani tijekom vremena. Drugim riječima, disk će popuniti sektore koji su nakon brisanja ostali prazni, pa će glava za čitanje morati napraviti mnogo skokova kako bi se pročitala kompletna datoteka. Na SSD-u, koji je memorija elektroničkih ćelija, sve su im dostupne istom brzinom, baš kao i RAM memorija, ovaj problem ne postoji.

Zaključak o tvrdom disku

Na ovaj način dolazimo do kraja našeg članka koji dubinski razvija temu mehaničkog tvrdog diska. Bez sumnje, oni su elementi koji barem za većinu korisnika igraju nešto manju ulogu jer na tržištu imaju SSD-ove od čak 2 TB. Ali oni su i dalje zvijezda opcija za masovno skladištenje, jer za to nam ne treba toliko brzina, ali puno prostora.

Zamislite što bi se dogodilo ako imamo pojedinačni 512 ili 256 GB SSD i želimo spremiti 4K filmove, instalirati igre ili smo kreatori sadržaja. Ako želimo brzinu, moramo trošiti bogatstvo, na SSD, dok bi nas 20 TB s HDD-om koštalo oko 600 eura, dok bi to radili sa SSD SATA-om mogli koštati oko 2000 eura, a ako su NVMe, bolje ih ni ne izračunati.

Ostavljamo vam sad nekoliko članaka koji će vam dobro nadopuniti informacije, i naravno uz naše vodiče.

Koliko tvrdih diskova imate na računalu i kakve su vrste? Koristite li SSD i HDD?