Harddisk - alt du trenger å vite

Bruken av harddisken som hovedlagringsenhet er allerede nummerert. Med utseendet til de veldig raske SSD-ene, har HDD-er blitt relatert til bakgrunnen, selv om de ikke er mindre viktige fordi de er ideelle for masselagring. Enheter som for tiden når 16 TB, og at vi for litt over 60 euro kan ha 2 TB på PC-en vår, noe som fremdeles er utenfor rekkevidde for mange av oss hvis det er SSD for sin pris.

I denne artikkelen vil vi sammenstille alt du trenger å vite om harddisker, deres drift, egenskaper og spesielt fordelene og ulempene de tilbyr sammenlignet med SSD-er, noe som alltid er et must.

Funksjon og interne komponenter på en harddisk

Navnet på harddisken kommer fra den engelske harddisken, eller HDD-akronym som vi alle kjenner til denne lagringsenheten og som også er den tydeligste måten å skille den fra en SSD (Solic Disk Drive) på.

Oppgaven til en harddisk er ingen ringere enn å være levering av utstyret vårt, stedet der alle filer, programmer er lagret og hvor operativsystemet er installert. Av den grunn kalles det også hovedlagring, som i motsetning til RAM-minne holder filer inne selv uten strøm.

Mens SSD-er er utelukkende laget av elektroniske komponenter og lagrer informasjon om brikken som består av NAND-porter, har harddisker mekaniske deler. I dem roterer en serie plater med høy hastighet, slik at informasjonen på dem leses og slettes ved hjelp av magnetiske hoder. La oss se hovedelementene som er en del av en harddisk.

servise

Det vil være stedet der informasjonen er lagret. De er installert horisontalt og hvert dekk består av to flater eller magnetiserte opptaksflater. Disse er vanligvis laget av metall eller glass. For å lagre informasjonen i dem, har de celler der de kan magnetiseres positivt eller negativt (1 eller 0). Finishen på dem er akkurat som et speil, i dem er det lagret en enorm mengde data, og overflaten må være perfekt.

Lesehoder

Det nest viktigste elementet er lesehodene, som vi har en for hvert ansikt eller opptaksflate. Disse hodene tar egentlig ikke kontakt med platene, så det er ikke slitasje på dem. Når oppvasken roterer, opprettes en tynn film av luft som forhindrer telling mellom den og lekehodet (omtrent 3 nm fra hverandre). Det er en av hovedfordelene i forhold til SSD-er, hvis celler ødelegges med slettinger og skriver.

motorer

Vi har sett tilstedeværelsen av mange mekaniske elementer inne i en harddisk, men den som viser det mest er tilstedeværelsen av motorer. Bortsett fra fansen, er det det eneste slike på en PC, og den viktigste kilden til treg harddisker. Motoren roterer platene med en viss hastighet, den kan være 5.400 RPM, 7.200 eller 10.000 RPM for de raskeste. Inntil den hastigheten er nådd, vil du ikke kunne samhandle med diskene, og det er en stor kilde til langsomhet.

Til dette legger vi til motoren eller rettere elektromagneten som gjør at lesehodene beveger seg for å være plassert på stedet der dataene er. Dette tar også tid, fordi du er en kilde til langsomhet.

bufret

I det minste aktuelle enheter har en minnebrikke innebygd i den elektroniske kretsen. Dette fungerer som en bro for utveksling av informasjon fra de fysiske platene til RAM-minnet. Det er som en dynamisk buffer for å lette tilgangen til fysisk informasjon og er vanligvis 64 MB.

innkapslet

Innkapslingen er veldig viktig for en harddisk, siden, i motsetning til SSD, må interiøret være helt under trykk slik at det ikke kommer en eneste støvflekk inn. La oss ta i betraktning at platene roterer med en enorm hastighet, og nålen på hodene måler bare noen få mikrometer. Ethvert solid element, uansett hvor bittelitt, kan forårsake irreversibel skade på enheten.

tilkoblinger

For å fullføre har vi hele settet med tilkoblinger på baksiden av pakken, som består av en SATA strømkontakt og en annen for data. Tidligere hadde IDE-harddisker også et panel for å velge driftsmodus, slave eller master hvis stasjonene delte en buss, men nå kobles hver stasjon til en egen port på hovedkortet.

Form- og grensesnittfaktorer på en harddisk

Slik sett er informasjonen ganske kort for tiden, siden vi bare finner to formfaktorer. Den første er standarden for stasjonære PC-er, med 3, 5-tommers stasjoner og målinger på 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Den andre er formfaktoren som brukes i 2, 5-tommers bærbare stasjoner som måler 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

Når det gjelder tilkoblingsteknologier, har vi foreløpig ikke så mange HDD-er, for to:

SATA

Dette er kommunikasjonsstandarden i HDD-er for nåværende PC-er som erstatning for IDE. I dette tilfellet blir en seriell buss som bruker AHCI-protokollen brukt i stedet for parallell for å overføre dataene. Det er betydelig raskere enn den tradisjonelle IDE og mer effektiv med maksimale overføringer på 600 MB / s. I tillegg tillater den varme tilkoblinger til enhetene og har mye mindre og mer håndterbare busser. I alle fall kan en gjeldende mekanisk harddisk bare nå maksimalt 400 MB / s ved lesing, mens SATA SSD-er utnytter denne bussen fullt ut.

SAS

Dette er utviklingen av SCSI-grensesnittet, og det er en buss som fungerer serielt som SATA, selv om kommandoer av SCSI-typen fremdeles brukes til å samhandle med harddisker. En av dens egenskaper er at det er mulig å koble til flere enheter på samme buss, og at den også er i stand til å gi en konstant overføringshastighet for hver av dem. Vi kan koble til mer enn 16 enheter, og det har samme tilkoblingsgrensesnitt som SATA-disker, noe som gjør det ideelt for montering av RAID-konfigurasjoner på servere.

Hastigheten er mindre enn SATA, men en viktig funksjon er at SAS-kontrolleren kan kommunisere med en SATA-disk, men en SATA-kontroller kan ikke kommunisere med en SAS-disk.

Fysiske, logiske og funksjonelle deler av harddisken

Vi har allerede sett de grunnleggende delene inni, men dette er bare begynnelsen på å forstå hvordan det faktisk fungerer. Og hvis du vil vite alt om disse harddiskene, er denne delen viktigst, siden den bestemmer hvordan en harddisk fungerer, som kan gjøres på to måter:

CHS (sylinderhode - sektor): Dette systemet er det som ble brukt i de første harddiskene, selv om det ble erstattet av følgende. Ved hjelp av disse tre verdiene er det mulig å plassere lesehodet på stedet der dataene befinner seg. Dette systemet var lett å forstå, men krevde ganske lange posisjonsretninger.

LBA (logisk adressering i blokker): det er den som brukes for øyeblikket, i dette tilfellet deler vi harddisken inn i sektorer og vi tildeler hver og en et unikt nummer, som om det var en minneadresse som spindelen skal befinne seg i. I dette tilfellet vil instruksjonsstrengen være kortere og mer effektiv, og tillate at disken indekseres av systemet.

Oppvaskenes fysiske struktur

La oss se hvordan den fysiske strukturen på harddisken er delt, som vil avgjøre hvordan den fungerer.

• Spor: Sporene er konsentriske ringer som danner plateoverflaten på platen. Sylinder: En sylinder er dannet av alle sporene som er vertikalt på linje på hver av platene og flatene. Det er ikke noe fysisk, men en tenkt sylinder. Sektor: Hvert spor er delt inn i buer som kalles sektorer. I hver sektor blir data lagret, og hvis en av dem forblir ufullstendige, vil de neste dataene gå i neste sektor. ZBR (bit-zone recording) teknologisektorstørrelser vil variere fra innendørs til utendørs spor for å optimalisere plassen. De er vanligvis 4 KB, selv om det kan endres fra operativsystemet. Klynge: Det er en gruppering av sektorer. Hver fil vil inneholde et visst antall klynger, og ingen andre filer kan lagres i en viss klynge.

Logisk struktur på en harddisk

Det morsomme er at den logiske strukturen på harddisken har blitt opprettholdt også for SSD-er, til tross for at den fungerer annerledes.

Boot sektor (MBR eller GPT)

Master Boot Record eller MBR er den første sektoren på harddisken, spor 0, sylinder 0, sektor 1. Her er partisjonstabellen på hele harddisken lagret, og markerer begynnelsen og slutten av dem. Boot Loader er også lagret, der den aktive partisjonen der systemet eller operativsystemene er installert blir samlet. For tiden er den i nesten alle tilfeller erstattet av GPT-partisjonstilen, som vi nå vil se nærmere.

partisjoner

Hver partisjon deler harddisken i et bestemt antall sylindere, og de kan være i størrelse som vi ønsker å tilordne dem. Denne informasjonen vil bli lagret i partisjonstabellen. For tiden er det et konsept med logiske partisjoner, sammen med den dynamiske harddisken, som vi til og med kan bli sammen med to forskjellige harddisker og med tanke på systemet vil det fungere som en.

Forskjell mellom MBR og GPT

For øyeblikket er det to typer partisjonstabeller tilgjengelig for en HDD eller SSD, de av typen MBR eller de av typen GPT (Global Unique Identifier). GPT-partisjoneringsstilen ble implementert for EFI eller Extensible Firmware Interface-systemer, som har erstattet det gamle BIOS-systemet. Så mens BIOS bruker MBR for å administrere harddisken, er GPT rettet mot å være det proprietære systemet for UEFI. Det beste av alt er at dette systemet tildeler en unik GUID til hver partisjon, det er som en MAC-adresse, og tildeleren er så lang at alle partisjonene i verden kan navngis unikt, og praktisk talt eliminere fysiske begrensninger fra en harddisk når det gjelder partisjonering.

Dette er den første og mest synlige forskjellen med MBR. Selv om dette systemet bare lar deg lage fire primære partisjoner på en harddisk med maksimalt 2 TB, er det i GPT ingen teoretisk begrensning for å lage dem. Det vil være operativsystemet som på en eller annen måte gjør denne begrensningen, og Windows støtter foreløpig 128 primære partisjoner.

Den andre forskjellen ligger i startsystemet. Med GPT kan UEFI BIOS selv lage sitt eget oppstartssystem, og dynamisk oppdage innholdet på disken hver gang vi starter. Dette lar oss starte en datamaskin perfekt, selv om vi bytter harddisk for en annen med en annen logisk distribusjon. I stedet trenger MBR eller gamle BIOSer en kjørbar for å identifisere den aktive partisjonen og kunne starte oppstart.

Heldigvis er nesten alle nåværende HDD- og SSD-harddisker forhåndskonfigurert med GPT-partisjonssystemet, og i alle fall fra selve systemet eller i kommandomodus med Diskpart kan vi endre dette systemet før vi installerer Windows.

Filsystemer på en harddisk

For å fullføre med bruken av en harddisk, må vi lære hva som er de viktigste filsystemene som brukes. De er en grunnleggende del av brukeren og lagringsmulighetene.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

Når du ignorerer tilstedeværelsen av FAT-systemet, da det praktisk talt er ubrukelig i gjeldende lagringssystemer, er FAT32 forgjengeren. Dette systemet gjør det mulig å tilordne 32-biters adresser til klynger, så i teorien støtter det lagringsstørrelser på 8 TB. Realiteten er at Windows begrenser denne kapasiteten til 128 GB med filstørrelser som ikke er større enn 4 GB, så det er et system som bare små USB-lagringsstasjoner bruker.

For å overvinne begrensningene til FAT32, opprettet Windows exFAT-systemet, som støtter teoretiske filstørrelser på opptil 16 EB (eksabyte) og teoretiske lagringsstørrelser på 64 ZB (zettabyte)

Dette systemet er det som brukes av Windows for å installere systemet og administrere filene på harddisken. Den støtter for øyeblikket 16 TB, 256 TB filer som maksimal volumstørrelse, og du kan konfigurere forskjellige klyngestørrelser for formatering. Det er et system som bruker mye plass for volumkonfigurasjonen, så partisjonstørrelser større enn 10 GB anbefales.

Det er Apples eget filsystem og erstatter det tradisjonelle HFS ved å legge til støtte for større filer og større volumer. Disse størrelsene er maksimalt 8 EB.

Nå har vi å gjøre med Linux sitt eget filsystem, for tiden i sin EXT4- versjon. De støttede filstørrelsene er maksimalt 16 TB og 1 EB som volumstørrelse.

Endelig er ReFS et annet system patentert av Microsoft og bestemt til å være utviklingen av NTFS. Det ble implementert med Windows Server 2012, men noen Windows 10 for forretningsdistribusjoner støtter for øyeblikket. Dette systemet forbedrer NTFS på mange måter, for eksempel ved å implementere beskyttelse mot forringelse av data, fikse og feile og redundans, RAID-støtte, verifisere dataintegritet eller fjerning av chkdsk. Støtter filstørrelser på 16 EB og volumstørrelser på 1 YB (Yottabyte)

Hva er en RAID

Og nært knyttet til konseptet med filsystemer er RAID-konfigurasjoner. Det er faktisk bærbare datamaskiner eller PC-er som allerede har en RAID 0-konfigurasjon for lagringskapasiteten.

RAID står for Redundant Array of Independent Disks og det er et datalagringssystem som bruker flere lagringsenheter. I dem distribueres dataene som om det var en enkelt enhet, eller de blir replikert for å sikre integriteten til dataene mot feil. Disse lagringsenhetene kan være enten HDD eller mekaniske harddisker, SSD eller solid state-stasjoner, til og med M.2.

For tiden er det et stort antall RAID-nivåer, som består av å konfigurere og knytte disse harddiskene på forskjellige måter. For eksempel kobler RAID 0 to eller flere disker til en for å distribuere dataene på dem alle. Det er ideelt for å utvide lagring ved bare å se en harddisk i systemet, for eksempel kan to 1 TB HDD-er danne en enkelt 2 TB. På den annen side er RAID 1 akkurat det motsatte, det er en konfigurasjon med to eller flere speilede disker, slik at dataene blir kopiert på hver av dem.

Fordeler og ulemper med en harddisk kontra en SSD

Og til slutt vil vi oppsummere og forklare hovedforskjellene mellom en mekanisk harddisk og en solid state-stasjon. For dette har vi allerede en artikkel der alle disse faktorene er forklart i detalj, så vi vil bare lage en rask syntese.

Enestående fordeler

• Kapasitet: Dette er en av hovedfordelene som en harddisk har i forhold til en SSD, og ​​det er ikke nettopp fordi SSD-er er små, men fordi kostnadene deres stiger mye. Vi vet at en harddisk er tregere enn en SSD, 400 MB / s mot 5000 MB / s på de raskeste stasjonene, men lagringskapasiteten per stasjon er perfekt for bruk som datavarehus. For tiden er det 3, 5 ”HDD-stasjoner opp til 16 TB. Lav pris per GB: Følgelig, fra ovennevnte, er kostnaden per GB mye lavere på en HDD enn på en SSD, slik at vi kan kjøpe mye større enheter, men til en lavere pris. En 2 TB harddisk er funnet til en pris av rundt 60 euro, mens en 2 TB M.2 SSD er minst 220 euro eller mer. Holdbarhet: Og den tredje fordelen med en harddisk er holdbarheten til plattene dine. Vær nøye med å ikke nevne holdbarhet og motstand, men antallet ganger vi kan skrive og slette celler, som praktisk talt er ubegrenset på mekaniske harddisker. På SSD-er er antallet begrenset til noen tusen, noe som gjør dem til mye mindre attraktive alternativer for databaser og servere.

ulemper

• De er veldig trege: med bruk av SSD-er har mekaniske harddisker blitt den tregeste enheten på en datamaskin selv under USB 3.1. Dette gjør dem til et nærmest engangsalternativ for å installere et operativsystem, og er bare beregnet på data hvis vi virkelig vil ha en rask datamaskin. Vi snakker om figurer som plasserer en HD 40-50 ganger saktere enn en SSD, det er ikke tull. Fysisk størrelse og støy: Ved å være mekanisk og ha fat, er størrelsen ganske stor sammenlignet med M.2 SSD som bare måler 22 × 80 mm. Tilsvarende, med å ha motor og mekaniske hoder, gjør dem ganske støyende, spesielt når filer er fragmentert. Fragmentering: fordelingen i spor fører til at dataene blir mer fragmenterte over tid. Med andre ord, disken vil fylle ut sektorene som har blitt stående tomme når de er slettet, så lesehodet må gjøre mange hopp for å kunne lese en fullstendig fil. I en SSD, som er et minne om elektroniske celler, er alle tilgjengelige med samme hastighet, akkurat som RAM-minnet, dette problemet eksisterer ikke.

Konklusjon på harddisker

På denne måten kommer vi til slutten av artikkelen vår som utvikler i dybden temaet for den mekaniske harddisken. Uten tvil er de elementer som i det minste for flertallet av brukerne spiller en litt mer mindre rolle ved å ha SSD-er på til og med 2 TB på markedet. Men de er fortsatt stjernemuligheten for masselagring, siden vi trenger ikke så mye fart, men mye plass for det.

Se for deg hva som ville skje hvis vi har en enkelt 512 eller 256 GB SSD og vi vil lagre 4K-filmer, installere spill eller vi er innholdsskapere. Hvis vi ønsker hastighet, må vi bruke en formue på SSD, mens det å koste 20 TB med HDD vil koste oss rundt 600 euro, mens det å gjøre det med SSD SATA kan koste oss rundt 2000 euro, og hvis de er NVMe bedre, ikke engang beregne det.

Vi overlater deg nå med noen artikler som vil være nyttige for å utfylle informasjonen, og selvfølgelig med våre guider.

Hvor mange harddisker har du på PCen din, og hvilken type er de? Bruker du SSD og HDD?