▷ Što je tvrdi disk i kako radi

Danas ćemo detaljno vidjeti što je tvrdi disk i čemu služi. Moguće je da danas nismo imali osobna računala da nije bilo izuma uređaja za pohranu podataka. Nadalje, tehnologija ne bi toliko napredovala da nije postojala ta podrška kako bi se moglo pohraniti toliko podataka.

Znamo da tvrdi disk nije presudan uređaj za rad računala, jer može raditi ako ga ima. Ali bez podataka korisnost računala je praktički jednaka .

Sadržaj indeks

Malo po malo, tvrdi diskovi u ovom ozlijeđenom ili SSD disku dobivaju poziciju u odnosu na tradicionalne tvrde diskove, koje ćemo u ovom članku obraditi. Međutim, to i dalje predstavlja veću sposobnost skladištenja i veću izdržljivost. Pa da vidimo što je tvrdi disk i kako funkcionira

Što je tvrdi disk?

Prvo što ćemo morati učiniti je definirati što je tvrdi disk. Tvrdi disk je uređaj za pohranu podataka na nehlapljivi način, odnosno koristi magnetski sustav za snimanje za pohranu digitalnih podataka. Na ovaj način je moguće trajno čuvati snimljene podatke na mediju (dakle, oni nisu hlapljivi). Također se nazivaju HDD-ovi ili pogoni tvrdog diska.

Tvrdi disk se sastoji od jedne ili više krutih ploča umetnutih u hermetičku kutiju i spojenih zajedničkom osovinom koja se okreće velikom brzinom. Na svakoj od patki, koje obično imaju dva lica namijenjena za skladištenje, nalaze se dvije odvojene glave za čitanje / pisanje.

Tvrdi diskovi dio su sekundarne memorije računala ili vita na grafikonu, razina memorije 5 (L5) i niže. Naziva se sekundarnom memorijom jer je izvor podataka tako da ih glavna memorija (RAM memorija) može uzimati i raditi s njima slanjem i primanjem uputa od CPU-a ili procesora. Ova sekundarna memorija bit će ona s najvećim kapacitetom dostupnom na računalu i također neće biti hlapljiva. Ako isključimo računalo, RAM će se isprazniti, ali ne i od tvrdog diska.

Fizičke komponente tvrdog diska

Prije nego što upoznate rad tvrdog diska, prikladno je navesti i definirati različite fizičke komponente koje tvrdi disk ima:

• Posuđe: ondje će biti pohranjeni podaci. Oni su poredani vodoravno i svaka se ploča sastoji od dva lica ili magnetiziranih površina, gornjeg i donjeg lica. To je obično izrađeno od metala ili stakla. Za pohranjivanje podataka u njima su stanice u kojima se mogu magnetizirati pozitivno ili negativno (1 ili 0). Glava za čitanje: to je element koji djeluje na funkciju čitanja ili pisanja. Bit će jedna od tih glava za svako lice ili površinu tanjura, tako da ako imamo dvije ploče bit će četiri glave za čitanje. Ove glave ne ostvaruju kontakt s pločicama, ukoliko se to dogodi, disk će se ogrebati, a podaci biti oštećeni. Kad se posuđe rotira, stvara se tanki film zraka koji sprječava brojanje između njega i igrališta (otprilike 3 nm). Mehanička ruka: oni će biti elementi zaduženi za držanje glava za čitanje. Omogućuju pristup podacima posuđa pomicanjem čitajućih glava linearno iznutra prema van. pomicanje istih je vrlo brzo, iako zbog mehaničkih elemenata imaju poprilično ograničenja u pogledu brzine čitanja. Motori: Imat ćemo dva motora unutar tvrdog diska, jedan za rotiranje ploča, obično brzinom između 5000 i 7200 okretaja u minuti (okr / min). I imat ćemo još jedan za pomicanje mehaničkog oružja Elektronički krug: tvrdi stroj osim mehaničkih elemenata sadrži i elektronički krug koji je odgovoran za upravljanje funkcijama pozicioniranja glave i čitanje i pisanje toga. Ovaj je krug također zadužen za komuniciranje tvrdog diska s ostatkom računalnih komponenti, prevođenje položaja ćelija ploča na adrese razumljive u RAM i CPU memoriji. Cache memory: trenutni tvrdi diskovi imaju memorijski čip integriran u elektronički sklop koji služi kao most za razmjenu informacija s fizičkih ploča u RAM memoriju. To je poput dinamičnog međuspremnika za olakšavanje pristupa fizičkim informacijama. Priključci: Na stražnjoj strani diska i izvan paketa nalaze se priključci. Obično se sastoje od priključka sabirnice na matičnoj ploči, 12 V konektora za napajanje i, u slučaju IDE-a, s skakačkim slotovima za odabir glavnog / slave.

Tehnologije spajanja

Tvrdi disk mora biti povezan s matičnom pločom računala. Postoje različite tehnologije povezivanja koje će pružiti karakteristike ili vremena tvrdom disku.

IDE (integrirana elektronika uređaja):

Također poznat kao ATA ili PATA (paralelni ATA). Donedavno je to bila uobičajena metoda povezivanja tvrdih diskova na naša računala. Omogućuje povezivanje dvaju ili više uređaja putem paralelne sabirnice koju čine 40 ili 80 kabela.

Ova je tehnologija poznata i kao DMA (Direct Memory Access) jer omogućuje izravnu vezu između RAM-a i tvrdog diska.

Za spajanje dva uređaja na istu sabirnicu bit će potrebno konfigurirati ih kao master ili robovi. Na taj način kontrolor će znati kome treba poslati podatke ili očitati njegove podatke i da nema prelaska informacija. Ova se konfiguracija vrši pomoću skakača na samom uređaju.

• Nadređeni: to mora biti prvi uređaj spojen na sabirnicu, obično tvrdi disk mora biti konfiguriran u master modu ispred DC / DVD čitača. Morate konfigurirati i tvrdi disk pogonskog motocikla ako je na njemu instaliran operativni sustav. Slave: bit će sekundarni uređaj spojen na IDE sabirnicu. Da bi bio rob, prvo mora biti gospodar.

Maksimalna brzina prijenosa IDE veze je 166 MB / s. koji se također naziva Ultra ATA / 166.

SATA (Serijski ATA):

Ovo je trenutni standard komunikacije na današnjim računalima. U ovom će se slučaju umjesto prijenosa podataka koristiti serijska sabirnica umjesto paralelne. To je mnogo brže od tradicionalnog IDE-a i učinkovitije. Osim toga, omogućuje vruće povezivanje uređaja i posjeduje mnogo manje i upravljive sabirnice.

Trenutni standard nalazi se u SATA 3 koji omogućuje prijenose i do 600 MB / s

SCSI (Malo sučelje računalnog sustava):

Ovo sučelje paralelnog tipa dizajnirano je za tvrde diskove s velikim kapacitetom pohrane i velikim brzinama rotacije. Ova metoda povezivanja tradicionalno se koristi za poslužitelje i klastere velikih tvrdih diskova za pohranu.

SCSI kontroler može istovremeno raditi sa 7 tvrdih diskova na lančanom spoju do 16 uređaja. Ako je maksimalna brzina prijenosa 20 Mb / s

SAS (serijski priložen SCSI):

To je evolucija SCSI sučelja i, poput SATA, to je sabirnica koja radi u nizu, iako se naredbe tipa SCSI i dalje koriste za interakciju s tvrdim diskovima. Jedna od njegovih svojstava, osim onih koje pruža SATA, je ta što se na isti magistralni uređaj može povezati nekoliko uređaja, a također može osigurati konstantnu brzinu prijenosa za svaki od njih. Moguće je spojiti više od 16 uređaja i imati isto sučelje za povezivanje kao i SATA diskovi.

Njegova brzina je manja od SATA, ali s većim kapacitetom veze. SAS kontroler može komunicirati s SATA diskom, ali SATA kontroler ne može komunicirati s SAS diskom.

Korišteni faktori oblika

Što se tiče faktora oblika, postoji nekoliko vrsta izmjerenih u inčima: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 i 0´85. Iako se najviše koriste 3, 5 i 2, 5 inča.

3, 5 inča:

Njegova mjerenja su 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Velike je veličine kao i CD playeri, iako su viši (41, 4 mm). Ovi tvrdi diskovi su oni koje koristimo u praktično svim stolnim računalima.

2, 5 inča:

Njegova dimenzija su 69, 8 x 9, 5 x 100 mm, a tipična su mjerenja diskete. Ovi tvrdi diskovi koriste se za prijenosna računala koja su kompaktnija, mala i lagana.

Fizička i logička struktura

Uvidjevši fizičke komponente tvrdog diska, moramo znati kako je njegova struktura podataka podijeljena na svaku ploču tvrdog diska. Kao i obično, nije jednostavno slučajno snimanje podataka na disk, oni imaju svoju logičku strukturu koja omogućava pristup određenim informacijama pohranjenim na njima.

Fizička struktura sadržaja

Track (staza)

Svako lice diska podijeljeno je u koncentrične prstenove, od unutarnje do vanjske strane svakog lica. Trag 0 predstavlja vanjski rub tvrdog diska.

cilindar

Oni su skup nekoliko pjesama. Cilindar je formiran od svih krugova koji su vertikalno poravnani na svakoj od ploča i lica. Oni bi tvorili zamišljeni cilindar na tvrdom disku.

sektor

Staze su zauzvrat podijeljene na dijelove luka koji se nazivaju sektori. U ovim su odjeljcima pohranjeni blokovi podataka. Veličina sektora nije fiksna, iako je normalno pronaći je s kapacitetom od 510 B (bajtova), što iznosi 4 KB. U prošlosti je bila određena veličina sektora za svako gazište, što je značilo da su vanjske tračnice većeg promjera izgubljene zbog praznih rupa. To se promijenilo tehnologijom ZBR (Bit Recording by Zones) koja omogućuje učinkovitije korištenje prostora, promjenom broja sektora ovisno o veličini staze (pjesme s većim polumjerom, više sektora)

grozd

Naziva se i jedinica za raspodjelu, to je skupina sektora. Svaka će datoteka zauzeti određeni broj klastera, a nijedna druga datoteka ne može se pohraniti u određeni klaster.

Na primjer, ako imamo klaster 4096 B i datoteku 2700 B, zauzet će jedan klaster i on će također imati prostora u njemu. Ali na njemu se više ne mogu pohraniti datoteke. Kad formatiramo tvrdi disk, možemo mu dodijeliti određenu veličinu klastera, što je manja veličina klastera, to će bolje rasporediti prostor na njemu, posebno za male datoteke. Iako će, naprotiv, biti teže pristupiti podacima za glavu čitanja.

Predlaže se da su 4096 KB klasteri idealni za velike skladišne ​​jedinice.

Logička struktura sadržaja

Logička struktura određuje način na koji su podaci organizirani unutar nje.

Sektor za podizanje sustava (glavni zapis pokretanja):

Općenito nazivano MBR, to je prvi sektor cijelog tvrdog diska, to jest staze 0, sektora 0 cilindra 1. Ovaj prostor pohranjuje tablicu particija koja sadrži sve informacije o početku i kraju particija. Program Mester Boot je također pohranjen, ovaj je program zadužen za čitanje ove particijske tablice i kontrolu nad sustavom za pokretanje aktivne particije. Na taj će se način računalo pokrenuti s operativnog sustava aktivne particije.

Kad imamo nekoliko operativnih sustava instaliranih na različitim particijama, bit će potrebno instalirati bootloader kako bismo mogli odabrati operativni sustav koji želimo pokrenuti.

Pregradni prostor:

Tvrdi disk se može sastojati od cjelovite particije koja pokriva cijeli tvrdi disk ili nekoliko njih. 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.

Svakoj od particija dodijelit će se ime koje se naziva etiketa. U sustavu Windows to će biti slova C: D: C: itd. Da bi particija bila aktivna, ona mora imati format datoteke.

Nerazdjeljeni prostor:

Također može postojati određeni prostor koji još nismo podijelili, to jest da mu nismo dali format datoteke. U ovom slučaju neće biti dostupno za pohranu datoteka.

Sustav adresiranja

Sustav adresiranja omogućava da se glava za čitanje postavi na točno mjesto na kojem se nalaze podaci koje namjeravamo pročitati.

CHS (cilindar - glava): Ovo je prvi korišteni sustav adresiranja. Pomoću ove tri vrijednosti bilo je moguće postaviti glavu za čitanje na mjesto gdje se nalaze podaci. Ovaj je sustav lako razumljiv, ali zahtijeva prilično duge upute za pozicioniranje.

LBA (adresiranje logičkog bloka): u ovom slučaju tvrdi disk dijelimo na sektore i svakom dodijelimo jedinstveni broj. U ovom će slučaju lanac pouka biti kraći i učinkovitiji. To je metoda koja se trenutno koristi.

Datotečni sustavi

Da biste spremili datoteke na tvrdi disk, potrebno je znati kako će se to pohraniti, stoga moramo definirati datotečni sustav.

FAT (tablica dodjele datoteka):

Temelji se na stvaranju tablice raspodjele datoteka koja je indeks diska. Spremljeni su klasteri koje koristi svaka datoteka, kao i slobodni i neispravni ili fragmentirani klasteri. Na ovaj način, ako su datoteke distribuirane u nekonstruktivnim klasterima, kroz ovu tablicu moći ćemo znati gdje su.

Ovaj datotečni sustav ne može raditi sa particijama većim od 2 GB

MAST 32:

Ovaj sustav uklanja ograničenje od 2 GB FAT i omogućuje manje veličine klastera za veće kapacitete. USB diskovi za pohranu obično koriste ovaj datotečni sustav jer je najkompatibilniji za različite operativne sustave i multimedijske uređaje poput audio ili video playera.

Jedno ograničenje koje imamo jest da nećemo biti u mogućnosti spremati datoteke veće od 4 GB.

NTFS (Novi tehnološki datotečni sustav):

To je datotečni sustav koji se koristi za Windows operativne sustave nakon Windows NT-a. Ograničena su datoteka i particije FAT sustava, a također i veća sigurnost pohranjenih datoteka jer podržava šifriranje datoteka i konfiguraciju njihovih dozvola. Uz to omogućuje dodjelu različitih veličina klastera za različite veličine particija.

Ograničenje ovog datotečnog sustava je što nije u potpunosti kompatibilan sa Linuxom ili Mac OS-om u starijim verzijama. I iznad svega, ne podržavaju ga multimedijski uređaji poput audio i video playera ili televizora.

HFS (hijerarhijski datotečni sustav):

Sustav koji je Apple razvio za svoje MAC operativne sustave. To je hijerarhijski datotečni sustav koji dijeli volumen ili particiju na logičke blokove od 512 B. Ti su blokovi grupirani u blokove raspodjele.

EXT Prošireni datotečni sustav):

To je datotečni sustav koji koriste operacijski sustavi Linux. Trenutno se nalazi u svojoj Ext4 verziji. Ovaj sustav može raditi s velikim particijama i optimizirati fragmentaciju datoteke.

Jedna od njegovih najistaknutijih karakteristika je to što je sposoban za datotečne sustave prije ovog i kasnije.

Kako znati je li tvrdi disk dobar

Postoje različite mjere koje određuju kapacitet tvrdog diska s obzirom na performanse i brzinu. To se moraju uzeti u obzir da biste znali usporediti performanse jednog tvrdog diska s drugim.

• Brzina rotacije: brzina je kojom se rotiraju ploče tvrdog diska. Pri većim brzinama imat ćemo veće brzine prijenosa podataka, ali i veću buku i grijanje. Najbolji način je kupiti IDE ili SATA pogon s više od 5400 o / min. Ako je u pitanju SCSI, onda je naznačeno da ima više od 7200 okr / min. Veća rotacija također postiže niže prosječne latencije. Prosječna kašnjenje: vrijeme je koje će trebati da glava za čitanje bude u navedenom sektoru. Igračka ploča mora čekati da se disk okrene da bi pronašao sektor. Stoga je pri većim okretajima manje kašnjenje. Prosječno vrijeme pretraživanja: vrijeme koje je potrebno da se reprodukcija priđe do naznačenog zapisa. To je između 8 i 12 milisekundi Vrijeme pristupa: vrijeme koje čitatelju treba da pristupi sektoru. To je zbroj prosječnog kašnjenja i prosječnog vremena pretraživanja. Vrijeme između 9 i 12 milisekundi. Vrijeme pisanja / čitanja: Ovo vrijeme ovisi o svim drugim faktorima i o veličini datoteke. Cache memory: Memorija čvrstog tipa poput RAM-a koja privremeno pohranjuje podatke koji se čitaju s diska. Na taj se način povećava brzina čitanja. Što više memorije čine cache, brže će biti čitanje / pisanje. (vrlo je važno) Kapacitet pohrane: očito je riječ o količini dostupnog prostora za pohranu podataka. Što više, to bolje. Komunikacijsko sučelje: način na koji se podaci prenose s diska u memoriju. Sučelje SATA III trenutno je najbrže za ovu vrstu tvrdih diskova.

Ako također želite detaljno znati više o hardveru, preporučujemo naše članke:

• Zašto NIJE potrebno defragmentirati SSD?

Ovim završavamo objašnjenjem kako je tvrdi disk i kako funkcionira. Nadamo se da je bio vrlo koristan za vas i već ste shvatili važnost dobrog tvrdog diska.