▷ Hva er en harddisk og hvordan fungerer den

I dag vil vi se detaljert hva en harddisk er og hva den er til. Det er mulig at vi i dag ikke hadde personlige datamaskiner, hvis det ikke var for oppfinnelsen av lagringsenheter. Videre ville teknologien ikke ha avansert så mye hvis disse støttene ikke eksisterte for å kunne lagre så mye informasjon.

Vi vet at en harddisk ikke er en kritisk enhet for drift av en datamaskin, siden den kan fungere hvis den. Men uten data er nytten av en datamaskin praktisk talt null .

Innholdsindeks

Litt etter litt får harddiskene i denne vondt eller SSD fotfeste over tradisjonelle harddisker, som er de vi kommer til å dekke i denne artikkelen. Dette gir imidlertid fortsatt større lagringskapasitet og mer holdbarhet. Så la oss se hva en harddisk er og hvordan den fungerer

Hva er en harddisk?

Det første vi må gjøre er å definere hva en harddisk er. En harddisk er en enhet for lagring av data på en ikke-flyktig måte, det vil si at den bruker et magnetisk opptakssystem for å lagre digitale data. På denne måten er det mulig å oppbevare den innspilte informasjonen på et medium permanent (derfor er den ikke flyktig). Også kalt HDD-er eller harddiskstasjoner.

Harddisken består av en eller flere stive plater satt inn i en hermetisk boks og forbundet med en felles akse som roterer med høy hastighet. På hver ende, som normalt har sine to ansikter bestemt til lagring, er det to separate lese- / skrivehoder.

Harddisker er en del av sekundærminnet til datamaskinen eller vita i grafen, minne nivå 5 (L5) og nedenfor. Det kalles sekundært minne fordi det er datakilden slik at hovedminnet (RAM-minnet) kan ta dem og jobbe med dem til å sende og motta instruksjoner fra CPU eller prosessor. Dette sekundære minnet vil være det med den største kapasiteten som er tilgjengelig på en datamaskin, og vil heller ikke være flyktig. Hvis vi slår av datamaskinen, blir RAM-en tømt, men ikke en harddisk.

Fysiske komponenter på en harddisk

Før du kjenner til bruken av en harddisk, er det praktisk å liste og definere de forskjellige fysiske komponentene som en harddisk har:

• Retter: vil være der informasjonen er lagret. De er anordnet horisontalt og hver plate består av to flater eller magnetiserte overflater, en øvre og en nedre side. Dette er vanligvis konstruert av metall eller glass. For å lagre informasjonen i dem, har de celler der de kan magnetiseres positivt eller negativt (1 eller 0). Lesehode: det er elementet som gjør lese- eller skrivefunksjonen. Det vil være ett av disse hodene for hvert ansikt eller overflate på platen, så hvis vi har to plater vil det være fire lesehoder. Disse hodene tar ikke kontakt med platene, hvis dette skjer vil skiven bli riper og dataene blir ødelagt. Når oppvasken roterer, opprettes en tynn film av luft som forhindrer telling mellom den og lekehodet (omtrent 3 nm fra hverandre). Mekanisk arm: de vil være elementene som har ansvar for å holde lesehodene. De gir tilgang til informasjonen om oppvasken ved å flytte lesehodene på en lineær måte fra innsiden til utsiden av dem. forskyvningen av disse er veldig rask, selv om de på grunn av mekaniske elementer har ganske mange begrensninger når det gjelder lesehastighet. Motorer: Vi vil ha to motorer inne i en harddisk, en for å rotere platene, normalt med en hastighet på mellom 5000 og 7200 omdreininger per minutt (o / min). Og vi vil også ha en annen for bevegelse av de mekaniske armene Elektronisk krets: i tillegg til mekaniske elementer, inneholder harddisken også en elektronisk krets som er ansvarlig for å styre funksjonene til hodeposisjonering og lesing og skriving av dette. Denne kretsen har også ansvaret for å kommunisere harddisken med resten av datamaskinkomponentene, og oversette posisjonene til cellene på platene til adresser som er forståelige av RAM og CPU-minnet. Cache-minne: nåværende harddisker har en minnebrikke integrert i den elektroniske kretsen som 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. Tilkoblingsporter: På baksiden av disken, og utenfor pakken, er tilkoblingsportene. De består vanligvis av busskontakten til hovedkortet, 12 V strømkontakten og, i tilfelle av IDE-er, med jumper-sporene for valg av master / slave.

Tilkoblingsteknologier

Harddisken må være koblet til hovedkortet til datamaskinen. Det er forskjellige tilkoblingsteknologier som vil gi egenskaper eller tider til harddisker.

IDE (Integrated Device Electronics):

Også kjent som ATA eller PATA (Parallel ATA). Inntil nylig har det vært standardmetoden for å koble harddisker til datamaskinene våre. Det gjør det mulig å koble to eller flere enheter gjennom en parallell buss som består av 40 eller 80 kabler.

Denne teknologien er også kjent som DMA (Direct Memory Access), siden den tillater direkte forbindelse mellom RAM og harddisken.

For å koble to enheter til samme buss, vil det være nødvendig at de blir konfigurert som mestere eller slaver. På denne måten vil kontrolleren vite hvem den skal sende data eller lese dataene sine, og at det ikke er kryss av informasjon. Denne konfigurasjonen gjøres gjennom en jumper på selve enheten.

• Master: det må være den første enheten som er koblet til bussen, normalt må en harddisk konfigureres i mastermodus foran en DC / DVD-leser. Du må også konfigurere en Master Motorcycle Hard Drive hvis operativsystemet er installert. Slave: vil være den sekundære enheten som er koblet til en IDE-buss. For å være en slave, må det først være en mester.

Maksimal overføringshastighet for en IDE-tilkobling er 166 MB / s. også kalt Ultra ATA / 166.

SATA (Seriell ATA):

Dette er den nåværende kommunikasjonsstandarden på dagens PC-er. I dette tilfellet vil en seriell buss bli brukt i stedet for parallell for å overføre dataene. Det er mye raskere enn den tradisjonelle IDE og mer effektiv. I tillegg tillater den varme tilkoblinger til enhetene og har mye mindre og mer håndterbare busser.

Den gjeldende standarden finnes i SATA 3 som tillater overføringer på opptil 600 MB / s

SCSI (Small Computer System Interface):

Dette paralleltypegrensesnittet er designet for harddisker med høy lagringskapasitet og høye rotasjonshastigheter. Denne tilkoblingsmetoden har tradisjonelt blitt brukt for servere og klynger av store lagrings harddisker.

En SCSI-kontroller kan samtidig jobbe med 7 harddisker på en tusenfryd-tilkobling av opptil 16 enheter. Hvis maksimal overføringshastighet er 20 Mb / s

SAS (Serial tilknyttet SCSI):

Det er utviklingen av SCSI-grensesnittet, og i likhet med SATA er det en buss som fungerer i serier, selv om kommandoer av SCSI-typen fremdeles brukes til å samhandle med harddisker. En av dens egenskaper, i tillegg til de som er gitt av SATA, er at flere enheter kan kobles til på samme buss, og den er også i stand til å gi en konstant overføringshastighet for hver av dem. Det er mulig å koble til mer enn 16 enheter, og det har samme tilkoblingsgrensesnitt som SATA-disker.

Hastigheten er mindre enn SATA, men med større tilkoblingsevne. En SAS-kontroller kan kommunisere med en SATA-disk, men en SATA-kontroller kan ikke kommunisere med en SAS-disk.

Formfaktorer brukt

Når det gjelder formfaktorene, er det flere typer av dem målt i tommer: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 og 0´85. Selv om de mest brukte er 3, 5 og 2, 5 tommer.

3, 5 tommer:

Målingene er 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Det er i samme størrelse som CD-spillere, selv om de er høyere (41, 4 mm). Disse harddiskene er de vi bruker på praktisk talt alle stasjonære datamaskiner.

2, 5 tommer:

Målingene er 69, 8 x 9, 5 x 100 mm, og er de typiske målingene på en diskettstasjon. Disse harddiskene brukes til bærbare datamaskiner, som er mer kompakte, små og lette.

Fysisk og logisk struktur

Etter å ha sett de fysiske komponentene på en harddisk, må vi vite hvordan datastrukturen er delt inn i hver plate på harddisken. Som vanlig handler det ikke bare om å registrere informasjonen tilfeldig på disken, de har sin egen logiske struktur som gir tilgang til spesifikk informasjon som er lagret på dem.

Innholdets fysiske struktur

Track (spor)

Hver av ansiktene på platen er delt inn i konsentriske ringer, fra innsiden til utsiden av hvert ansikt. Spor 0 representerer den ytre kanten av harddisken.

sylinder

De er settet med flere spor. En sylinder dannes av alle sirklene som er vertikalt på linje på hver av platene og flatene. De ville danne en imaginær sylinder på harddisken.

sektoren

Sporene er i sin tur delt inn i buer som heter sektorer. Disse seksjonene er der datablokkene er lagret. Størrelsen på sektorene er ikke fast, selv om det er normalt å finne den med en kapasitet på 510 B (byte), som utgjør 4 KB. Tidligere var størrelsen på sektorene for hver slitebane fast, noe som medførte at de ytre sporene med større diameter ble bortkastet på grunn av at de hadde tomme hull. Dette endret seg med ZBR-teknologien (Bit Recording by Zones) som gjør det mulig å bruke plassen mer effektivt, ved å variere antall sektorer avhengig av sporets størrelse (spor med større radius, flere sektorer)

Cluster

Også kalt en tildelingsenhet, er det en gruppering av sektorer. Hver fil vil inneholde et visst antall klynger, og ingen andre filer kan lagres i en viss klynge.

For eksempel, hvis vi har en 4096 B-klynge og en 2700 B-fil, vil den okkupere en enkelt klynge, og den vil også ha plass i den. Men ikke flere filer kan lagres på den. Når vi formaterer en harddisk, kan vi tilordne en viss klyngestørrelse til den, jo mindre klyngestørrelse, desto bedre blir plassen på den tildelt, spesielt for små filer. Selv om det tvert imot vil være vanskeligere å få tilgang til dataene for lesehodet.

Det antydes at 4096 KB klynger er ideelle for store lagringsenheter.

Logisk struktur av innholdet

Den logiske strukturen bestemmer måten dataene er organisert i.

Boot sektor (Master Boot Record):

Også generelt kalt MBR, er det den første sektoren på hele harddisken, det vil si spor 0, sylinder 0 sektor 1. Denne plassen lagrer partisjonstabellen som inneholder all informasjon om start og slutt på partisjonene. Mester Boot-programmet er også lagret, dette programmet er ansvarlig for å lese denne partisjonstabellen og gi kontroll til oppstartssektoren til den aktive partisjonen. På denne måten vil datamaskinen starte fra operativsystemet til den aktive partisjonen.

Når vi har flere operativsystemer installert på forskjellige partisjoner, vil det være nødvendig å installere en bootloader slik at vi kan velge operativsystemet vi vil starte.

Skilleplass:

Harddisken kan bestå av en fullstendig partisjon som dekker hele harddisken, eller flere av dem. 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.

Hver av partisjonene vil få tildelt et navn som heter en etikett. I Windows vil det være bokstavene C: D: C:, etc. For at en partisjon skal være aktiv, må den ha et filformat.

Upartisjonert plass:

Det kan også være en viss plass som vi ennå ikke har delt opp, det vil si at vi ikke har gitt den et filformat. I dette tilfellet vil det ikke være tilgjengelig for lagring av filer.

Adresseringssystem

Adresseringssystemet gjør det mulig å plassere lesehodet på det nøyaktige stedet der dataene vi har tenkt å lese befinner seg.

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

LBA (logisk blokkering): i dette tilfellet deler vi harddisken inn i sektorer og tildeler hver enkelt et unikt nummer. I dette tilfellet vil instruksjonskjeden være kortere og mer effektiv. Det er metoden som for tiden brukes.

Filsystemer

For å lagre filer på en harddisk, må den vite hvordan dette vil bli lagret. Derfor må vi definere et filsystem.

FAT (File Allocate Table):

Det er basert på å lage en filtildelingstabell som er indeksen til disken. Klynger som brukes av hver fil, lagres, så vel som gratis og defekte eller fragmenterte klynger. På denne måten, hvis filene er distribuert i ikke sammenhengende klynger, vil vi gjennom denne tabellen kunne vite hvor de er.

Dette filsystemet kan ikke fungere med partisjoner større enn 2 GB

FAT 32:

Dette systemet fjerner 2 GB FAT-begrensningen, og tillater mindre klyngestørrelser for større kapasiteter. USB-lagringsstasjoner bruker vanligvis dette filsystemet fordi det er det mest kompatible for forskjellige operativsystemer og multimedieenheter som lyd- eller videospillere.

En begrensning vi har er at vi ikke vil kunne lagre filer som er større enn 4 GB.

NTFS (New Technology File System):

Det er filsystemet som brukes til Windows-operativsystemer etter Windows NT. Begrensningene på filer og partisjoner i FAT-systemene blir eliminert, og også all større sikkerhet for de lagrede filene, siden det støtter filkryptering og konfigurasjon av tillatelser til disse. I tillegg tillater det tildeling av forskjellige klyngestørrelser for forskjellige partisjonstørrelser.

Begrensningen i dette filsystemet er at det ikke er fullt kompatibelt med Linux eller Mac OS i eldre versjoner. Og fremfor alt støttes det ikke av multimedieenheter som lyd- og videospillere eller TV.

HFS (hierarkisk filsystem):

System utviklet av Apple for sine MAC-operativsystemer. Det er et hierarkisk filsystem som deler et volum eller en partisjon i logiske blokker på 512 B. Disse blokkene er gruppert i tildelingsblokker.

EXT Utvidet filsystem):

Det er filsystemet som brukes av Linux-operativsystemer. Den er for tiden i sin Ext4-versjon. Dette systemet er i stand til å jobbe med store partisjoner og optimalisere filfragmentering.

En av de mest fremragende funksjonene er at den er i stand til filsystemer før dette og senere.

Hvordan vite om en harddisk er bra

Det er forskjellige tiltak som bestemmer kapasiteten til en harddisk med tanke på ytelse og hastighet. Disse må tas med i betraktningen for å vite hvordan du kan sammenligne ytelsen til en harddisk til en annen.

• Rotasjonshastighet: det er hastigheten som platene på harddisken roterer. Ved høyere hastigheter vil vi ha høyere dataoverføringshastigheter, men også større støy og oppvarming. Den beste måten er å kjøpe en IDE- eller SATA-stasjon med mer enn 5400 o / min. Hvis det er SCSI, indikeres det at den har mer enn 7200 o / min. Høyere rotasjon oppnår også lavere gjennomsnittlig latenstid. Gjennomsnittlig latenstid: det er tiden det vil ta lesehodet å være i den angitte sektoren. Spillhodet må vente på at disken roterer for å finne sektoren. Derfor, ved høyere omdreininger, lavere forsinkelse. Gjennomsnittlig søketid: tid det tar spillehodet å komme til det angitte sporet. Det er mellom 8 og 12 millisekunder Tilgangstid: tid det tar for leseren å få tilgang til sektoren. Det er summen av gjennomsnittlig latenstid og gjennomsnittlig søketid. Tid mellom 9 og 12 millisekunder. Skrive- / lesetid: Denne tiden avhenger av alle andre faktorer og i tillegg til filstørrelsen. Bufferminne: Fast type minne som RAM som midlertidig lagrer dataene som leses fra disken. På denne måten øker lesehastigheten. Jo mer hurtigminne, desto raskere blir lese / skrive. (veldig viktig) Lagringskapasitet: det er åpenbart mengden ledig plass til å lagre data. Jo mer jo bedre. Kommunikasjonsgrensesnitt: Måten data blir overført fra disk til minne. SATA III-grensesnittet er det raskeste for øyeblikket for denne typen harddisker.

Hvis du også vil vite mer om maskinvare i detalj, anbefaler vi artiklene våre:

• Hvorfor er det IKKE nødvendig å defragmentere en SSD?

Med dette avslutter vi vår forklaring på hvordan en harddisk er og hvordan den fungerer. Forhåpentligvis har det vært veldig nyttig for deg, og du forstår allerede viktigheten av å ha en god harddisk.