Hard Drive - tot ce trebuie să știți

Utilizarea hard disk-ului ca unitate principală de stocare este deja numerotată. Odată cu apariția SSD-urilor foarte rapide, HDD-urile au fost retrogradate în fundal, deși nu sunt mai puțin importante, deoarece sunt ideale pentru stocarea în masă. Unitățile care în prezent ating 16 TB și că pentru puțin peste 60 de euro putem avea 2 TB în calculatorul nostru, ceva care este încă la îndemâna pentru mulți dintre noi dacă este SSD pentru prețul său.

În acest articol vom compila tot ceea ce trebuie să știți despre hard disk-uri, funcționarea lor, caracteristicile și, în special, avantajele și dezavantajele pe care le oferă în comparație cu SSD-urile, ceva care este întotdeauna obligatoriu.

Funcția și componentele interne ale unui hard disk

Numele de hard disk provine de la hard disk- ul englezesc, sau acronimul HDD prin care știm cu toții această unitate de stocare și care este, de asemenea, cea mai clară modalitate de a o diferenția de o SSD (Solic Disk Drive).

Sarcina unui hard disk nu este alta decât furnizarea echipamentului nostru, locul în care sunt stocate toate fișierele, programele și unde este instalat sistemul de operare. Din acest motiv se mai numește și stocare principală, care, spre deosebire de memoria RAM, păstrează fișierele în interior chiar și fără electricitate.

În timp ce SSD-urile sunt realizate integral din componente electronice și stochează informații pe cip format din porți NAND, hard disk-urile au piese mecanice. În ele, o serie de discuri se rotește cu viteză mare astfel încât, folosind capete magnetice, informațiile de pe ele să fie citite și șterse. Să vedem principalele elemente care fac parte dintr-un hard disk.

bucate

Va fi locul unde sunt stocate informațiile. Sunt instalate orizontal și fiecare punte constă din două fețe sau suprafețe de înregistrare magnetizate. Acestea sunt, în mod normal, din metal sau sticlă. Pentru a stoca informațiile din ele, acestea au celule în care pot fi magnetizate pozitiv sau negativ (1 sau 0). Finisarea lor este exact ca o oglindă, în ele sunt stocate o cantitate imensă de date, iar suprafața trebuie să fie perfectă.

Capete de citire

Al doilea element cel mai important este capetele de citire, pe care le avem câte una pentru fiecare față sau suprafață de înregistrare. Aceste capete nu intră într - adevăr în contact cu plăcile, deci nu există uzură. Când vasele se rotesc, se creează o peliculă subțire de aer care împiedică numărarea între ea și capul de joacă (la aproximativ 3 nm distanță). Acesta este unul dintre principalele avantaje față de SSD-urile, ale căror celule se degradează odată cu ștergerea și scrierea.

motoare

Am văzut prezența multor elemente mecanice în interiorul unui hard disk, dar cel care o arată cel mai mult este prezența motoarelor. Cu excepția fanilor, este singurul astfel de articol de pe un PC și principala sursă de hard disk-uri lente. Motorul rotește plăcile cu o anumită viteză, poate fi de 5.400 rpm, 7.200 sau 10.000 rpm pentru cel mai rapid. Până la atingerea acestei viteze, nu veți putea interacționa cu discurile și este o mare sursă de încetinire.

La aceasta se adaugă motorul sau mai degrabă electromagnetul care face ca capetele de citire să se miște pentru a fi amplasate în locul unde se află datele. De asemenea, acest lucru necesită timp, fiind încă o sursă de încetinire.

în cache

Cel puțin unitățile actuale au un cip de memorie încorporat în circuitul electronic. Aceasta acționează ca o punte pentru schimbul de informații de la plăcile fizice la memoria RAM. Este ca un buffer dinamic pentru a ușura accesul la informații fizice și este de obicei de 64 MB.

încapsulată

Încapsularea este foarte importantă pentru un HDD, deoarece, spre deosebire de SSD, interiorul trebuie presurizat complet, astfel încât să nu intre o singură pulbere de praf. Să luăm în considerare că plăcile se rotesc cu o viteză enormă, iar acul capetelor măsoară doar câțiva micrometri. Orice element solid, indiferent cât de mic, poate provoca daune ireversibile unității.

conexiuni

Pentru a termina avem întregul set de conexiuni din spatele pachetului, care constă dintr-un conector de alimentare SATA și altul pentru date. Anterior, hard disk-urile IDE aveau și un panou pentru selectarea modului de operare, sclav sau master dacă unitățile partajeau un autobuz, dar acum fiecare unitate se conectează la un port separat de pe placa de bază.

Factorii de formă și de interfață pe un HDD

În acest sens, informația este destul de sumară în prezent, deoarece găsim doar doi factori de formă. Primul este standard pentru calculatoarele desktop, cu unități de 3, 5 inch și măsurători de 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Al doilea este factorul de formă utilizat în unitățile pentru notebook - uri de 2, 5 inci, care măsoară 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

În ceea ce privește tehnologiile de conectare, nu avem în prezent prea multe pentru HDD-uri, fiind două:

SATA

Acesta este standardul de comunicare în HDD-urile PC-urilor actuale ca substitut pentru IDE. În acest caz, un bus serial care utilizează protocolul AHCI este utilizat în loc de paralel pentru a transmite datele. Este considerabil mai rapid decât IDE tradițional și mai eficient, cu transferuri maxime de 600 MB / s. În plus, permite conectarea la cald a dispozitivelor și are autobuze mult mai mici și mai ușor de gestionat. În orice caz, un hard disk mecanic curent poate atinge doar maximum 400 MB / s în citire, în timp ce SSD-urile SATA profită din plin de acest bus.

SAS

Aceasta este evoluția interfeței SCSI și este un autobuz care funcționează serial ca SATA, deși comenzile de tip SCSI sunt încă folosite pentru a interacționa cu hard disk-urile. Una dintre proprietățile sale este că este posibilă conectarea mai multor dispozitive pe același autobuz și, de asemenea, este capabilă să ofere o rată de transfer constantă pentru fiecare dintre ele. Putem conecta mai mult de 16 dispozitive și are aceeași interfață de conectare ca și discurile SATA, ceea ce îl face ideal pentru montarea configurațiilor RAID pe servere.

Viteza sa este mai mică decât SATA, dar o caracteristică importantă este că controlerul SAS poate comunica cu un disc SATA, dar un controler SATA nu poate comunica cu un disc SAS.

Părți fizice, logice și funcționale ale hard disk-ului

Am văzut deja părțile de bază în interior, dar acesta este doar începutul să înțelegem cum funcționează de fapt. Și dacă doriți să știți totul despre aceste hard disk-uri, atunci această secțiune este cea mai importantă, deoarece determină modul în care funcționează un hard disk, care poate fi realizat în două moduri:

CHS (cilindru - sector): Acest sistem este cel utilizat în primele hard disk-uri, deși a fost înlocuit cu următorul text. Prin aceste trei valori este posibil să așezați capul de citire în locul unde se află datele. Acest sistem a fost ușor de înțeles, dar a necesitat indicații de poziționare destul de lungi.

LBA (adresare logică în blocuri): este cea utilizată în prezent, în acest caz împărțim hard disk-ul în sectoare și le atribuim fiecărui număr unic, ca și cum ar fi o adresă de memorie în care fusul ar trebui localizat. În acest caz, șirul de instrucțiuni va fi mai scurt și mai eficient și va permite indexarea discului de către sistem.

Structura fizică a vaselor

Să vedem cum este împărțită structura fizică a hard disk-ului, care va determina modul în care funcționează.

• Pista: piesele sunt inele concentrice care formează suprafața de înregistrare a discului. Cilindru: un cilindru este format din toate șinele care sunt aliniate vertical pe fiecare dintre plăci și fețe. Nu este ceva fizic, ci un cilindru imaginar. Sector: Fiecare piesă este împărțită în bucăți de arcade numite sectoare. În fiecare sector, datele vor fi stocate, iar dacă una dintre ele rămâne incompletă, următoarele date vor intra în următorul sector. Dimensiunile sectorului tehnologiei ZBR (înregistrare în zona de biți) vor varia de la piese interioare la exterioare pentru a optimiza spațiul. De obicei sunt 4KB, deși poate fi schimbat din sistemul de operare. Cluster: este o grupare de sectoare. Fiecare fișier va ocupa un anumit număr de clustere și niciun alt fișier nu poate fi stocat într-un anumit cluster.

Structura logică a unui hard disk

Lucrul amuzant este că structura logică a hard disk-ului a fost menținută și pentru SSD-uri, în ciuda funcționării diferite.

Sectorul de încărcare (MBR sau GPT)

Master Boot Record sau MBR este primul sector al hard disk-ului, pista 0, cilindrul 0, sectorul 1. Aici este stocată tabela de partiție a întregului hard disk, marcând începutul și sfârșitul acestora. Încărcătorul de încărcare este, de asemenea, stocat, unde este colectată partiția activă unde este instalat sistemul sau sistemele de operare. În prezent a fost înlocuit în aproape toate cazurile de stilul de partiție GPT, pe care îl vom vedea acum mai detaliat.

partiții

Fiecare partiție împarte hard disk-ul într-un număr specific de cilindri și acestea pot fi de dimensiunea pe care dorim să le atribuim. Aceste informații vor fi stocate în tabelul de partiții. În prezent, există un concept de partiții logice, împreună cu hard disk-ul dinamic, cu care putem alătura chiar și două hard disk-uri diferite și, având în vedere sistemul, acesta va funcționa ca unul singur.

Diferența dintre MBR și GPT

În prezent, există două tipuri de tabele de partiții disponibile pentru un HDD sau SSD, cele de tip MBR sau cele de tip GPT (Global Unique Identifier). Stilul de partiționare GPT a fost implementat pentru sistemele EFI sau Extensible Firmware Interface, care a înlocuit vechiul sistem BIOS al computerelor. Deci, în timp ce BIOS folosește MBR pentru a gestiona hard disk-ul, GPT este orientat către a fi sistemul proprietar pentru UEFI. Cel mai bine, acest sistem atribuie un GUID unic fiecărei partiții, este ca și cum ar fi o adresă MAC, iar alocatorul este atât de lung încât toate partițiile din lume ar putea fi numite în mod unic, eliminând practic limitările fizice de pe un hard disk din punct de vedere al compartimentării.

Aceasta este prima și cea mai vizibilă diferență cu MBR. Deși acest sistem vă permite să creați doar 4 partiții primare pe un hard disk cu maximum 2 TB, în GPT nu există o limitare teoretică pentru a le crea. Sistemul de operare va fi cumva cel care face această limitare, iar Windows acceptă în prezent 128 de partiții primare.

A doua diferență constă în sistemul de pornire. Cu GPT, BIOS-ul UEFI în sine își poate crea propriul sistem de bootare, detectând dinamic conținutul discului de fiecare dată când pornim. Aceasta ne permite să pornească perfect un computer, chiar dacă schimbăm hard disk-ul pentru altul cu o altă distribuție logică. În schimb, MBR-urile sau BIOS-urile vechi au nevoie de un executabil pentru a identifica partiția activă și pentru a putea începe pornirea.

Din fericire, aproape toate hard disk-urile HDD și SSD actuale sunt preconfigurate cu sistemul de partiție GPT și, în orice caz, din sistemul propriu sau în modul de comandă cu Diskpart, putem modifica acest sistem înainte de a instala Windows.

Sisteme de fișiere de pe un hard disk

Pentru a termina operarea unui hard disk, trebuie să aflăm care sunt principalele sisteme de fișiere utilizate. Ele sunt o parte fundamentală a utilizatorului și a posibilităților de stocare.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

Ignorând prezența sistemului FAT, deoarece este practic inutil în sistemele de stocare actuale, FAT32 este predecesorul său. Acest sistem permite atribuirea de adrese pe 32 de biți pentru clustere, deci, în teorie, acceptă dimensiuni de stocare de 8 TB. Realitatea este că Windows limitează această capacitate la 128 GB, cu dimensiuni de fișiere nu mai mari de 4 GB, deci este un sistem pe care îl folosesc doar unități mici de stocare USB.

Pentru a depăși limitările FAT32, Windows a creat sistemul exFAT, care acceptă dimensiuni teoretice de fișiere de până la 16 EB (Exabytes) și dimensiuni teoretice de stocare de 64 ZB (Zettabytes)

Acest sistem este cel folosit de Windows pentru instalarea sistemului și gestionarea fișierelor de pe hard disk. În prezent acceptă fișiere de 16 TB, 256 TB ca dimensiune maximă a volumului și puteți configura diferite dimensiuni de cluster pentru formatare. Este un sistem care folosește mult spațiu pentru configurarea volumului dvs., de aceea sunt recomandate dimensiuni de partiții mai mari de 10 GB.

Este propriul sistem de fișiere Apple și înlocuiește HFS tradițional prin adăugarea de suport pentru fișiere mai mari și volume mai mari. Aceste dimensiuni sunt la maximum 8 EB.

Acum avem de-a face cu propriul sistem de fișiere Linux, în prezent în versiunea sa EXT4. Mărimile de fișiere acceptate sunt de maxim 16 TB și 1 EB ca mărime a volumului.

În cele din urmă, ReFS este un alt sistem patentat de Microsoft și destinat să fie evoluția NTFS. Acesta a fost implementat cu Windows Server 2012, dar unele Windows 10 pentru distribuțiile de afaceri îl acceptă în prezent. Acest sistem se îmbunătățește prin NTFS în multe privințe, de exemplu prin implementarea protecției împotriva degradării datelor, remedierea și eșecul și redundanța, suport RAID, verificarea integrității datelor sau eliminarea chkdsk. Suportă dimensiunile fișierelor de 16 EB și volumul de 1 YB (Yottabyte)

Ce este un RAID

Și strâns legate de conceptul de sisteme de fișiere sunt configurațiile RAID. De fapt, există laptopuri sau PC-uri care au deja o configurație RAID 0 pentru capacitatea lor de stocare.

RAID reprezintă Redundant Array of Independent Discs și este un sistem de stocare a datelor care folosește mai multe unități de stocare. În ele, datele sunt distribuite ca și cum ar fi o singură unitate sau sunt reproduse pentru a asigura integritatea datelor împotriva eșecurilor. Aceste unități de stocare pot fi HDD sau hard disk-uri mecanice, SSD sau unități în stare solidă, chiar M.2.

În prezent există un număr mare de niveluri RAID, care constă în configurarea și asocierea acestor hard disk-uri în moduri diferite. De exemplu, RAID 0 se alătură două sau mai multe discuri într-unul pentru a distribui datele pe toate. Este ideal pentru extinderea spațiului de stocare prin vizualizarea unui singur hard disk în sistem, de exemplu, două HDD 1TB pot forma un singur 2TB. Pe de altă parte, RAID 1 este exact opusul, este o configurație cu două sau mai multe discuri oglindite, astfel încât datele să fie replicate pe fiecare dintre ele.

Avantajele și dezavantajele unui HDD versus un SSD

Și, în sfârșit, vom rezuma și explica principalele diferențe dintre un hard disk mecanic și o unitate solid. Pentru aceasta, avem deja un articol în care sunt explicați în detaliu toți acești factori, astfel încât vom face doar o sinteză rapidă.

Avantaje deosebite

• Capacitate: Acesta este unul dintre principalele avantaje pe care le are un hard disk față de un SSD și nu tocmai pentru că SSD-urile sunt mici, ci pentru că costul lor crește mult. Știm că un HDD este mai lent decât un SSD, 400MB / s față de 5000MB / s pe cele mai rapide unități, dar capacitatea sa de stocare pe unitate este perfectă pentru utilizarea ca depozit de date. În prezent există unități HDD de 3, 5 ”până la 16 TB. Cost redus per GB: în consecință, din cele de mai sus, costul pe GB este mult mai mic pe un HDD decât pe un SSD, deci putem cumpăra unități mult mai mari, dar la un preț mai mic. Un hard disk de 2 TB se găsește la un preț de aproximativ 60 de euro, în timp ce un SSD de 2 TB M.2 este de cel puțin 220 de euro sau mai mult. Perioada de valabilitate: Iar al treilea avantaj al unui HDD este perioada de valabilitate a platourilor tale. Aveți grijă să nu menționați durabilitatea și rezistența, ci mai degrabă numărul de ori în care putem scrie și șterge celule, care este practic nelimitat pe hard disk-urile mecanice. Pe SSD-urile, numărul este limitat la câteva mii, ceea ce le face opțiuni mult mai puțin atractive pentru baze de date și servere.

dezavantaje

• Sunt foarte lente: odată cu apariția SSD-urilor, hard disk-urile mecanice au devenit cel mai lent dispozitiv dintr-un computer chiar sub USB 3.1. Acest lucru le face o opțiune aproape de unică folosință pentru instalarea unui sistem de operare, fiind destinate doar datelor, dacă dorim cu adevărat un computer rapid. Vorbim despre cifre care plasează un HD 40-50 de ori mai lent decât un SSD, nu este o prostie. Dimensiunea fizică și zgomotul: Fiind mecanice și având platouri, dimensiunea lor este destul de mare în comparație cu M.2 SSD care măsoară doar 22 × 80mm. În mod similar, având un motor și capete mecanice le face destul de zgomotoase, mai ales când fișierele sunt fragmentate. Fragmentare: distribuția pe piese face ca datele să devină mai fragmentate în timp. Cu alte cuvinte, discul va completa sectoarele care au fost lăsate goale la ștergere, deci capul de citire trebuie să facă multe salturi pentru a citi un fișier complet. Într-un SSD, fiind o memorie a celulelor electronice, toate sunt accesibile cu aceeași viteză, la fel ca și memoria RAM, această problemă nu există.

Concluzie pe hard disk-uri

În acest fel ajungem la finalul articolului nostru care dezvoltă în profunzime subiectul hard disk-ului mecanic. Fără îndoială, ele sunt elemente care cel puțin pentru majoritatea utilizatorilor joacă un rol ceva mai minor, prin faptul că au SSD-uri de chiar 2 TB pe piață. Dar ele sunt încă opțiunea vedetă pentru stocarea în masă, deoarece pentru asta nu avem nevoie de atâta viteză, ci de mult spațiu.

Imaginați-vă ce s-ar întâmpla dacă avem un singur SSD de 512 sau 256 GB și dorim să economisim filme 4K, să instalăm jocuri sau să fim creatori de conținut. Dacă ne dorim viteză, trebuie să cheltuim o avere, pe SSD, în timp ce să avem 20 de TB cu HDD ne-ar costa aproximativ 600 de euro, în timp ce o facem cu SSD SATA ne-ar putea costa aproximativ 2000 de euro și dacă sunt NVMe mai bine nici măcar să nu o calculăm.

Vă lăsăm acum cu câteva articole care vor veni la îndemână pentru a completa informațiile și bineînțeles cu ghidurile noastre.

Câte hard disk-uri aveți pe computer și ce tip sunt? Folosești SSD și HDD?