▷ Čo je pevný disk a ako to funguje

Dnes uvidíme podrobne, čo je pevný disk a na čo slúži. Je možné, že dnes sme nemali osobné počítače, keby to nebolo pre vynález úložných zariadení. Okrem toho by táto technológia nebola taká pokročilá, ak by tieto podpory neexistovali, aby bolo možné uložiť toľko informácií.

Vieme, že pevný disk nie je pre fungovanie počítača kritickým zariadením, pretože v prípade, že bude fungovať, môže fungovať. Avšak bez údajov je užitočnosť počítača prakticky nulová .

Index obsahu

Postupne si pevné disky v tomto zranení alebo SSD získavajú pôdu nad tradičnými pevnými diskami, ktorými sa budeme zaoberať v tomto článku. To však stále predstavuje väčšiu skladovaciu kapacitu a dlhšiu životnosť. Pozrime sa, čo je pevný disk a ako to funguje

Čo je to pevný disk?

Prvá vec, ktorú musíme urobiť, je definovať, čo je pevný disk. Pevný disk je zariadenie na nepretržité ukladanie údajov, to znamená, že na ukladanie digitálnych údajov využíva magnetický záznamový systém. Týmto spôsobom je možné uchovávať zaznamenané informácie na médiu natrvalo (teda nie je volatilné). Nazýva sa tiež HDD alebo pevné disky.

Pevný disk sa skladá z jednej alebo viacerých tuhých dosiek vložených do hermetickej škatule a spojených spoločnou osou, ktorá sa otáča vysokou rýchlosťou. Na každej z kačíc, ktoré normálne majú svoje dve plochy určené na uloženie, sú dve samostatné čítacie a zapisovacie hlavy.

Pevné disky sú súčasťou sekundárnej pamäte počítača alebo vita v grafe, úrovne pamäte 5 (L5) a nižšie. Nazýva sa sekundárna pamäť, pretože je to zdroj údajov, aby ich mohla hlavná pamäť (pamäť RAM) vziať a spolupracovať s nimi na odosielaní a prijímaní pokynov z CPU alebo procesora. Táto sekundárna pamäť bude tá, ktorá má najväčšiu kapacitu, ktorá je k dispozícii v počítači, a nebude tiež volatilná. Ak vypneme počítač, RAM bude vyprázdnená, ale nie pevný disk.

Fyzické komponenty pevného disku

Predtým, ako sa oboznámite s prevádzkou pevného disku, je vhodné uviesť a definovať rôzne fyzické komponenty, ktoré má pevný disk:

• Misky: bude miesto, kde sú informácie uložené. Sú usporiadané vodorovne a každá doska sa skladá z dvoch plôch alebo magnetizovaných povrchov, hornej a dolnej plochy. Spravidla je vyrobený z kovu alebo skla. Na uloženie informácií v nich majú bunky, v ktorých môžu byť pozitívne alebo negatívne magnetizované (1 alebo 0). Čítacia hlava: je to prvok, ktorý slúži na čítanie alebo zápis. Jedna z týchto hláv bude pre každú plochu alebo povrch doštičky, takže ak budeme mať dve doštičky, budú tu štyri čítacie hlavy. Tieto hlavy sa nedotýkajú dosiek, ak k tomu dôjde, disk sa poškriabe a údaje sa poškodia. Keď sa taniere otáčajú, vytvára sa tenká vrstva vzduchu, ktorá bráni počítaniu medzi ňou a prehrávacou hlavou (vo vzdialenosti asi 3nm). Mechanické rameno: budú to prvky zodpovedné za držanie čítacích hláv. Umožňujú prístup k informáciám o jedlách tak, že čítacie hlavy pohybujú lineárne zvnútra smerom von z nich. ich posunutie je veľmi rýchle, hoci kvôli mechanickým prvkom majú pomerne málo obmedzení, pokiaľ ide o rýchlosť čítania. Motory: Vo vnútri pevného disku budeme mať dva motory, jeden na otáčanie dosiek, obvykle rýchlosťou 5 000 až 7 200 otáčok za minútu (ot./min.). A budeme mať ešte jeden pre pohyb mechanických ramien. Elektronický obvod: pevný disk obsahuje okrem mechanických prvkov aj elektronický obvod, ktorý je zodpovedný za riadenie funkcií určovania polohy hlavy a jeho čítanie a zápis. Tento obvod je tiež zodpovedný za komunikáciu pevného disku so zvyškom počítačových komponentov, prekladanie pozícií buniek doštičiek na adresy zrozumiteľné RAM a CPU. Pamäť vyrovnávacej pamäte: súčasné pevné disky majú v elektronickom obvode integrovaný pamäťový čip, ktorý slúži ako most na výmenu informácií z fyzických platničiek do pamäte RAM. Je to ako dynamický buffer, ktorý uľahčuje prístup k fyzickým informáciám. Pripojovacie porty: Na zadnej strane disku a mimo obalu sú prepojovacie porty. Zvyčajne pozostávajú z konektora zbernice k základnej doske, napájacieho konektora 12 V av prípade IDE so zásuvkami pre prepojky na výber master / slave.

Technológie pripojenia

Pevný disk musí byť pripojený k základnej doske počítača. Existujú rôzne technológie pripojenia, ktoré poskytnú pevnému disku charakteristiky alebo časy.

IDE (Integrated Device Electronics):

Tiež známy ako ATA alebo PATA (Parallel ATA). Až donedávna to bol štandardný spôsob pripojenia pevných diskov k našim počítačom. Umožňuje pripojenie dvoch alebo viacerých zariadení cez paralelnú zbernicu pozostávajúcu zo 40 alebo 80 káblov.

Táto technológia je známa aj ako DMA (Direct Memory Access), pretože umožňuje priame spojenie medzi RAM a pevným diskom.

Na pripojenie dvoch zariadení k tej istej zbernici bude potrebné, aby boli nakonfigurované ako master alebo slave. Týmto spôsobom bude kontrolór vedieť, komu má posielať údaje alebo čítať jeho údaje a že neexistuje žiadny prechod informácií. Táto konfigurácia sa vykonáva pomocou prepojky na samotnom zariadení.

• Master: musí to byť prvé zariadenie pripojené k zbernici, zvyčajne musí byť pevný disk nakonfigurovaný v režime Master pred čítačkou DC / DVD. Ak máte nainštalovaný operačný systém, musíte tiež nakonfigurovať pevný disk Master Motorcycle Hard Drive. Slave: bude sekundárne zariadenie pripojené k zbernici IDE. Ak chcete byť otrokom, musí byť najprv pán.

Maximálna prenosová rýchlosť pripojenia IDE je 166 MB / s. tiež nazývaný Ultra ATA / 166.

SATA (Serial ATA):

Toto je súčasný komunikačný štandard na dnešných počítačoch. V tomto prípade sa na prenos údajov použije namiesto paralelnej sériovej zbernice. Je to oveľa rýchlejšie ako tradičné IDE a efektívnejšie. Okrem toho umožňuje horúce pripojenie zariadení a má oveľa menšie a lepšie spravovateľné autobusy.

Aktuálny štandard sa nachádza v SATA 3, ktorý umožňuje prenosy až do 600 MB / s

SCSI (rozhranie malého počítača):

Toto rozhranie paralelného typu je navrhnuté pre pevné disky s vysokou úložnou kapacitou a vysokou rýchlosťou rotácie. Táto metóda pripojenia sa tradične používa pre servery a klastre veľkých pevných diskov.

Radič SCSI môže súčasne pracovať so 7 pevnými diskami na prepojení až do 16 zariadení. Ak je maximálna rýchlosť prenosu 20 Mb / s

SAS (sériové pripojenie SCSI):

Je to vývoj rozhrania SCSI a podobne ako SATA je to zbernica, ktorá pracuje sériovo, aj keď príkazy typu SCSI sa stále používajú na interakciu s pevnými diskami. Jednou z jeho vlastností je okrem vlastností, ktoré poskytuje spoločnosť SATA, že niekoľko zariadení môže byť pripojených k jednej zbernici a je tiež schopné zaistiť konštantnú prenosovú rýchlosť pre každé z nich. Je možné pripojiť viac ako 16 zariadení a má rovnaké pripojenie ako disky SATA.

Jeho rýchlosť je menšia ako SATA, ale s väčšou kapacitou pripojenia. Radič SAS môže komunikovať s diskom SATA, ale radič SATA nemôže komunikovať s diskom SAS.

Použité formové faktory

Pokiaľ ide o tvarové faktory, je ich niekoľko palcov: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 a 0´85. Najčastejšie sa však používajú 3, 5 a 2, 5 palca.

3, 5 palca:

Jeho rozmery sú 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Má rovnakú veľkosť ako prehrávače CD, hoci sú vyššie (41, 4 mm). Tieto pevné disky používame prakticky vo všetkých stolových počítačoch.

2, 5 palca:

Jeho rozmery sú 69, 8 x 9, 5 x 100 mm a sú typickými meraniami disketovej mechaniky. Tieto pevné disky sa používajú pre prenosné počítače, ktoré sú kompaktnejšie, malé a ľahké.

Fyzická a logická štruktúra

Keď sme videli fyzické súčasti pevného disku, musíme vedieť, ako je jeho dátová štruktúra rozdelená na každú dosku pevného disku. Ako obvykle, nejde iba o náhodný záznam informácií na disk, ale majú svoju vlastnú logickú štruktúru, ktorá umožňuje prístup k špecifickým informáciám, ktoré sú na nich uložené.

Fyzická štruktúra obsahu

Track (skladba)

Každá z čelných strán disku je rozdelená na sústredné krúžky, zvnútra smerom von z každej strany. Stopa 0 predstavuje vonkajší okraj pevného disku.

valec

Sú súborom niekoľkých skladieb. Valec je tvorený všetkými kruhmi, ktoré sú vertikálne zarovnané na každej doske a plochách. Na pevnom disku by vytvorili imaginárny valec.

sektor

Dráhy sú zase rozdelené na kusy oblúka nazývané sektory. V týchto sekciách sa ukladajú dátové bloky. Veľkosť sektorov nie je pevne stanovená, hoci je normálne nájsť ju s kapacitou 510 B (bajtov), ​​čo predstavuje 4 KB. V minulosti bola veľkosť sektorov pre každý behúň fixovaná, čo znamenalo, že vonkajšie dráhy s väčším priemerom boli zbytočné kvôli prázdnym otvorom. Toto sa zmenilo s technológiou ZBR (Bit Recording by Zones), ktorá umožňuje efektívnejšie využitie priestoru zmenou počtu sektorov v závislosti od veľkosti stopy (stopy s väčším polomerom, viac sektorov).

zhluk

Nazýva sa aj alokačná jednotka a je zoskupením sektorov. Každý súbor bude zaberať určitý počet klastrov a žiadny iný súbor nemôže byť uložený v určitom klastri.

Napríklad, ak máme klaster 4096 B a súbor 2700 B, zaberá jeden klaster a bude mať v ňom aj miesto. Na ňom však nie je možné ukladať žiadne ďalšie súbory. Keď naformátujeme pevný disk, môžeme mu priradiť určitú veľkosť klastra, čím menšia je veľkosť klastra, tým lepšie bude miesto na ňom alokované, najmä pre malé súbory. Naopak, bude mať ťažší prístup k údajom pre čítaciu hlavu.

Navrhuje sa, že klastre 4096 kB sú ideálne pre veľké úložné jednotky.

Logická štruktúra obsahu

Logická štruktúra určuje spôsob organizácie údajov v nej.

Boot sektor (hlavný zavádzací záznam):

Všeobecne sa tiež nazýva MBR, je to prvý sektor celého pevného disku, tj stopa 0, sektor valca 0. Tento priestor ukladá tabuľku oddielov, ktorá obsahuje všetky informácie o začiatku a konci oddielov. Uložený je tiež program Mester Boot, ktorý je zodpovedný za čítanie tejto tabuľky oddielov a poskytovanie riadenia spúšťaciemu sektoru aktívneho oddielu. Týmto spôsobom sa počítač zavedie z operačného systému aktívneho oddielu.

Ak máme na rôznych oddieloch nainštalovaných niekoľko operačných systémov, bude potrebné nainštalovať zavádzač, aby sme mohli zvoliť operačný systém, ktorý chceme zaviesť.

Rozdeľovací priestor:

Pevný disk môže pozostávať z úplného oddielu, ktorý pokrýva celý pevný disk alebo niekoľko z nich. Každý oddiel rozdelí pevný disk na určitý počet valcov a môže to byť veľkosť, ktorú im chceme priradiť. Tieto informácie sa uložia do tabuľky oddielov.

Každému oddielu bude pridelený názov nazývaný štítok. Vo Windows to budú písmená C: D: C: atď. Aby bol oddiel aktívny, musí mať formát súboru.

Nepridelený priestor:

Môže existovať aj určitá medzera, ktorú sme ešte nerozdelili, to znamená, že sme jej nedali formát súboru. V takom prípade nebude možné súbory ukladať.

Adresovací systém

Adresovací systém umožňuje, aby bola čítacia hlava umiestnená na presnom mieste, kde sa nachádzajú údaje, ktoré chceme čítať.

CHS (sektor hlavy valca): Toto bol prvý adresovací systém, ktorý sa použil. Prostredníctvom týchto troch hodnôt bolo možné umiestniť čítaciu hlavu na miesto, kde sa údaje nachádzajú. Tento systém bol ľahko zrozumiteľný, ale vyžadoval pomerne dlhé smery polohovania.

LBA (adresovanie logického bloku): v tomto prípade rozdelíme pevný disk na sektory a každému pridelíme jedinečné číslo. V takom prípade bude inštruktážny reťazec kratší a efektívnejší. V súčasnosti sa používa metóda.

Systém súborov

Aby bolo možné ukladať súbory na pevný disk, musí vedieť, ako budú uložené, a preto musíme definovať systém súborov.

FAT (tabuľka alokácie súborov):

Je založená na vytvorení alokačnej tabuľky súborov, ktorá je indexom disku. Sú uložené klastre použité v každom súbore, ako aj bezplatné a chybné alebo fragmentované klastre. Týmto spôsobom, ak budú súbory distribuované v nesusediacich klastroch, prostredníctvom tejto tabuľky budeme vedieť, kde sú.

Tento súborový systém nemôže pracovať s oddielmi väčšími ako 2 GB

FAT 32:

Tento systém odstraňuje obmedzenie FAT na 2 GB a umožňuje väčšiu kapacitu klastra. Úložné jednotky USB bežne používajú tento systém súborov, pretože je najkompatibilnejší pre rôzne operačné systémy a multimediálne zariadenia, ako sú prehrávače zvuku alebo videa.

Jedným obmedzením, ktoré máme, je to, že nebudeme môcť ukladať súbory väčšie ako 4 GB.

NTFS (nový systém technologických súborov):

Je to súborový systém používaný pre operačné systémy Windows po Windows NT. Obmedzenia súborov a oddielov systémov FAT sú eliminované a tiež všetky vyššie zabezpečenie uložených súborov, pretože podporujú šifrovanie súborov a konfiguráciu ich oprávnení. Okrem toho umožňuje pridelenie rôznych veľkostí klastrov pre rôzne veľkosti oddielov.

Obmedzením tohto systému súborov je, že nie je úplne kompatibilný s operačným systémom Linux alebo Mac OS v starších verziách. A predovšetkým to nie je podporované multimediálnymi zariadeniami, ako sú audio a video prehrávače alebo televízia.

HFS (hierarchický systém súborov):

Systém vyvinutý spoločnosťou Apple pre jeho operačné systémy MAC. Je to hierarchický súborový systém, ktorý rozdeľuje zväzok alebo oddiel na logické bloky 512 B. Tieto bloky sú zoskupené do alokačných blokov.

EXT Rozšírený systém súborov):

Je to súborový systém používaný operačnými systémami Linux. Momentálne je vo verzii Ext4. Tento systém je schopný pracovať s veľkými oddielmi a optimalizovať fragmentáciu súborov.

Jednou z jeho najvýraznejších vlastností je, že je schopný súborových systémov pred tým a neskôr.

Ako zistiť, či je pevný disk dobrý

Kapacita pevného disku je rôzna z hľadiska výkonu a rýchlosti. Tieto informácie je potrebné vziať do úvahy, aby ste vedeli, ako porovnať výkon jedného pevného disku druhého.

• Rýchlosť otáčania: je rýchlosť, pri ktorej sa dosky pevného disku otáčajú. Pri vyšších rýchlostiach budeme mať vyššie rýchlosti prenosu dát, ale tiež väčší hluk a kúrenie. Najlepším spôsobom je kúpiť disk IDE alebo SATA s rýchlosťou viac ako 5400 ot / min. Ak je to SCSI, znamená to, že má viac ako 7200 ot / min. Vyššia rotácia tiež dosahuje nižšiu priemernú latenciu. Priemerná latencia: je to doba, po ktorú bude čítacia hlava v označenom sektore. Prehrávač musí počkať, kým sa disk otočí, aby našiel sektor. Preto pri vyšších otáčkach za minútu nižšia latencia. Priemerný čas vyhľadávania: čas, ktorý hracia hlava potrebuje na to, aby sa dostala na vyznačenú skladbu. Je to 8 až 12 milisekúnd Čas prístupu: čas, ktorý potrebuje čitateľ na prístup do sektora. Je to súčet priemernej latencie a priemerného času vyhľadávania. Čas medzi 9 a 12 milisekundami. Čas zápisu / čítania: Tento čas závisí od všetkých ostatných faktorov a od veľkosti súboru. Pamäť vyrovnávacej pamäte: Pamäť pevného typu, napríklad RAM, ktorá dočasne ukladá údaje načítané z disku. Týmto spôsobom sa zvyšuje rýchlosť čítania. Čím viac pamäte cache, tým rýchlejšie bude čítanie / zápis. (veľmi dôležité) Úložná kapacita: samozrejme je to množstvo priestoru, ktorý je k dispozícii na ukladanie údajov. Čím viac, tým lepšie. Komunikačné rozhranie: Spôsob prenosu údajov z disku na pamäť. Rozhranie SATA III je momentálne najrýchlejšie pre tento typ pevných diskov.

Ak sa chcete dozvedieť viac o hardvéri podrobne, odporúčame naše články:

• Prečo NIE JE potrebné defragmentovať SSD?

Týmto dokončujeme naše vysvetlenie toho, ako je pevný disk a ako to funguje. Dúfajme, že to bolo pre vás veľmi užitočné a vy už chápete dôležitosť dobrého pevného disku.