▷ Ce este un hard disk și cum funcționează

Astăzi vom vedea în detaliu pentru ce este un hard disk și pentru ce este. Este posibil ca astăzi să nu avem computere personale dacă nu a fost inventat dispozitive de stocare. Mai mult, tehnologia nu ar fi avansat la fel de mult dacă aceste suporturi nu ar exista pentru a putea stoca atât de multe informații.

Știm că un hard disk nu este un dispozitiv critic pentru funcționarea unui computer, deoarece poate funcționa. Dar fără date, utilitatea unui computer este practic nulă .

Indice de conținut

Încetul cu încetul, hard disk-urile din acest rău sau SSD câștigă teren față de hard disk-urile tradiționale, care sunt cele pe care le vom acoperi în acest articol. Cu toate acestea, aceasta prezintă încă o capacitate de stocare mai mare și o durabilitate mai mare. Deci, să vedem ce este un hard disk și cum funcționează

Ce este un hard disk?

Primul lucru pe care va trebui să-l facem este să definim ce este un hard disk. Un hard disk este un dispozitiv pentru stocarea datelor într-un mod non-volatil, adică folosește un sistem de înregistrare magnetică pentru stocarea datelor digitale. În acest fel, este posibil să păstrați informațiile înregistrate pe un suport permanent (deci nu sunt volatile). Numite de asemenea HDD-uri sau hard disk-uri.

Discul dur este format dintr-una sau mai multe plăci rigide introduse într-o cutie ermetică și unite de o axă comună care se rotește cu viteză mare. Pe fiecare dintre rațe, care au în mod normal cele două fețe destinate depozitării, există două capete de citire / scriere separate.

Hard disk-urile fac parte din memoria secundară a computerului sau vita în grafic, nivelul de memorie 5 (L5) și mai jos. Se numește memorie secundară, deoarece este sursa de date, astfel încât memoria principală (memoria RAM) le poate prelua și lucra cu ele trimitând și primind instrucțiuni de la procesor sau procesor. Această memorie secundară va fi cea cu cea mai mare capacitate disponibilă pe un computer și, de asemenea, nu va fi volatilă. Dacă oprim computerul, memoria RAM se va goli, dar nu un hard disk.

Componentele fizice ale unui hard disk

Înainte de a cunoaște funcționarea unui hard disk, este convenabil să enumerați și să definiți diferitele componente fizice pe care le are un hard disk:

• Plăci: va fi locul în care informațiile sunt stocate. Sunt aranjate orizontal și fiecare placă este formată din două fețe sau suprafețe magnetizate, o parte superioară și una inferioară. În mod normal, acesta este construit din metal sau sticlă. Pentru a stoca informațiile din ele, acestea au celule în care pot fi magnetizate pozitiv sau negativ (1 sau 0). Cap de citire: este elementul care îndeplinește funcția de citire sau scriere. Va fi unul dintre aceste capete pentru fiecare față sau suprafață a plăcii, deci dacă avem două plăci vor fi patru capete de citire. Aceste capete nu fac contact cu plăcile, dacă se întâmplă, discul va fi zgâriat și datele vor fi corupte. 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). Braț mecanic: vor fi elementele care se ocupă de menținerea capetelor de citire. Acestea permit accesul la informațiile bucatelor prin mișcarea capetelor de citire într-un mod liniar din interior în exteriorul acestora. deplasarea acestora este foarte rapidă, deși datorită faptului că sunt elemente mecanice, acestea au destul de multe limitări în ceea ce privește viteza de citire. Motoare: Vom avea două motoare în interiorul unui hard disk, unul pentru a roti plăcile, în mod normal la o viteză cuprinsă între 5000 și 7200 de rotații pe minut (rpm). Și vom avea și un altul pentru mișcarea brațelor mecanice Circuitul electronic: pe lângă elementele mecanice, hard disk-ul conține și un circuit electronic care este responsabil de gestionarea funcțiilor de poziționare a capului și de citire și scriere a acestuia. Acest circuit este, de asemenea, responsabil de comunicarea hard disk-ului cu restul componentelor calculatorului, traducând pozițiile celulelor plăcilor în adrese inteligibile de memoria RAM și CPU. Memorie cache: hard disk-urile actuale au un cip de memorie integrat în circuitul electronic care servește ca punte pentru schimbul de informații de pe platourile fizice la memoria RAM. Este ca un buffer dinamic pentru a ușura accesul la informații fizice. Porturi de conectare: Pe spatele discului și în afara pachetului se află porturile de conectare. În mod normal, constă din conectorul magistralei de la placa de bază, conectorul de alimentare de 12 V și, în cazul IDE-urilor, cu sloturile pentru selectarea maestrului / sclavului.

Tehnologii de conectare

Discul dur trebuie conectat la placa de bază a computerului. Există diferite tehnologii de conectare care vor oferi caracteristici sau perioade pentru hard disk-uri.

IDE (Integrated Device Electronics):

Cunoscut și sub denumirea de ATA sau PATA (paralel ATA). Până de curând a fost metoda standard de conectare a hard disk-urilor la calculatoarele noastre. Permite conectarea a două sau mai multe dispozitive printr-un bus paralel care este format din 40 sau 80 de cabluri.

Această tehnologie este cunoscută și ca DMA (Acces direct la memorie), deoarece permite conexiunea directă între RAM și hard disk.

Pentru a conecta două dispozitive la același autobuz, va fi necesar ca acestea să fie configurate ca stăpâni sau sclavi. În acest fel, controlorul va ști cui cui ar trebui să trimită date sau să le citească datele și că nu există o trecere a informațiilor. Această configurație se face printr-un jumper pe dispozitivul în sine.

• Master: trebuie să fie primul dispozitiv conectat la autobuz, în mod normal, un hard disk trebuie configurat în modul master în fața unui cititor DC / DVD. De asemenea, trebuie să configurați un hard disk de motocicletă principală dacă are sistemul de operare instalat. Slave: va fi dispozitivul secundar conectat la o magistrala IDE. Pentru a fi un sclav, trebuie să existe mai întâi un stăpân.

Viteza maximă de transfer a unei conexiuni IDE este de 166 MB / s. numit și Ultra ATA / 166.

SATA (serial ATA):

Acesta este standardul actual de comunicare pe calculatoarele actuale. În acest caz, un bus serial va fi utilizat în loc de paralel pentru a transmite datele. Este mult mai rapid decât IDE-ul tradițional și mai eficient. În plus, permite conectarea la cald a dispozitivelor și are autobuze mult mai mici și mai ușor de gestionat.

Standardul actual se găsește în SATA 3 care permite transferuri de până la 600 MB / s

SCSI (Small Computer System Interface):

Această interfață de tip paralel este proiectată pentru hard disk-uri cu capacitate mare de stocare și viteze mari de rotație. Această metodă de conectare a fost utilizată în mod tradițional pentru servere și grupuri de hard disk-uri de stocare mari.

Un controler SCSI poate lucra simultan cu 7 hard disk-uri la o conexiune cu lanț de margarete de până la 16 dispozitive. Dacă viteza maximă de transfer este de 20 Mb / s

SAS (SCSI atașat în serie):

Este evoluția interfeței SCSI și, la fel ca SATA, este un autobuz care funcționează în serie, deși comenzile de tip SCSI sunt încă folosite pentru interacțiunea cu hard disk-urile. Una dintre proprietățile sale, pe lângă cele furnizate de SATA, este că mai multe dispozitive pot fi conectate pe același autobuz și este, de asemenea, capabil să ofere o rată de transfer constantă pentru fiecare dintre ele. Este posibil să conectați mai mult de 16 dispozitive și are aceeași interfață de conectare ca și discurile SATA.

Viteza sa este mai mică decât SATA, dar cu o capacitate de conectare mai mare. Un controler SAS poate comunica cu un disc SATA, dar un controler SATA nu poate comunica cu un disc SAS.

Factorii de formă folosiți

În ceea ce privește factorii de formă, există mai multe tipuri măsurate în inci: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 și 0´85. Deși cele mai utilizate sunt cele de 3.5 și 2.5 inch.

3.5 inci:

Măsurătorile sale sunt 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Are aceeași dimensiune ca și playerele CD, deși sunt mai înalte (41, 4 mm). Aceste hard disk-uri sunt cele pe care le folosim în practic toate computerele desktop.

2, 5 inci:

Măsurătorile sale sunt 69, 8 x 9, 5 x 100 mm și sunt măsurătorile tipice ale unei unități de dischetă. Aceste hard disk-uri sunt utilizate pentru computerele notebook, care sunt mai compacte, mici și mai ușoare.

Structura fizică și logică

După ce am văzut componentele fizice ale unui hard disk, trebuie să știm cum structura datelor sale este împărțită în fiecare placă a hard disk-ului. Ca de obicei, nu este pur și simplu o problemă de a înregistra informația la întâmplare pe disc, ci au o structură logică proprie care permite accesul la informații specifice stocate pe ele.

Structura fizică a conținutului

Track (track)

Fiecare dintre fețele discului este împărțită în inele concentrice, de la interior la exteriorul fiecărei fețe. Pista 0 reprezintă marginea exterioară a hard disk-ului.

cilindru

Ele sunt setul mai multor piese. Un cilindru este format din toate cercurile care sunt aliniate vertical pe fiecare dintre plăci și fețe. Ei ar forma un cilindru imaginar pe hard disk.

sector

Piesele la rândul lor sunt împărțite în bucăți de arc numite sectoare. Aceste secțiuni sunt în care sunt stocate blocurile de date. Mărimea sectoarelor nu este fixă, deși este normal să o găsești cu o capacitate de 510 B (octeți), care se ridică la 4 KB. În trecut, dimensiunile sectoarelor pentru fiecare banda de rulare erau fixate, ceea ce însemna că șinele exterioare cu un diametru mai mare erau pierdute din cauza găurilor goale. Aceasta s-a schimbat cu tehnologia ZBR (Înregistrare prin biți) care permite utilizarea spațiului mai eficient, prin variația numărului de sectoare în funcție de dimensiunea piesei (piese cu o rază mai mare, mai multe sectoare)

grup

Numită și unitate de alocare, 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.

De exemplu, dacă avem un cluster 4096 B și un fișier 2700 B, acesta va ocupa un singur cluster și va avea și spațiu în el. Dar nu mai pot fi stocate fișiere pe el. Când formatăm un hard disk, îi putem atribui o anumită dimensiune a clusterului, cu cât dimensiunea clusterului este mai mică, cu atât spațiul de pe acesta va fi alocat, mai ales pentru fișierele mici. Deși, dimpotrivă, va fi mai dificil să accesați datele pentru capul de lectură.

Se sugerează că grupurile de 4096 KB sunt ideale pentru unitățile mari de stocare.

Structura logică a conținutului

Structura logică determină modul în care datele sunt organizate în interiorul acesteia.

Sectorul de bootare (Master Boot Record):

Numit în general MBR, este primul sector al întregului hard disk, adică pista 0, sectorul 0 cilindru 1. Acest spațiu stochează tabelul partițiilor care conține toate informațiile despre începutul și sfârșitul partițiilor. Programul Mester Boot este de asemenea stocat, acest program este responsabil de citirea acestui tabel de partiții și de a oferi control sectorului de pornire al partiției active. În acest fel, computerul va porni din sistemul de operare al partiției active.

Când avem mai multe sisteme de operare instalate pe diferite partiții, va fi necesară instalarea unui bootloader, astfel încât să putem alege sistemul de operare pe care dorim să-l inițiem.

Spațiu de partiție:

Hard disk-ul poate fi format dintr-o partiție completă care acoperă întregul hard disk sau mai multe dintre ele. 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.

Fiecare dintre partiții va primi un nume numit etichetă. În Windows vor fi litere C: D: C: etc. Pentru ca o partiție să fie activă, trebuie să aibă un format de fișier.

Spațiu nepartitionat:

Este posibil să existe și un anumit spațiu pe care nu l-am repartizat încă, adică nu i-am dat un format de fișier. În acest caz, nu va fi disponibil pentru stocarea fișierelor.

Sistem de adresare

Sistemul de adrese permite plasarea capului de citire în locul exact unde se află datele pe care intenționăm să le citim.

CHS (cilindru - sector): Acesta a fost primul sistem de adresare utilizat. Prin aceste trei valori a fost 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 (adresarea blocului logic): în acest caz, împărțim hard disk-ul în sectoare și le atribuim fiecărui număr unic. În acest caz, lanțul de instrucțiuni va fi mai scurt și mai eficient. Este metoda folosită în prezent.

Sisteme de fișiere

Pentru a stoca fișierele pe un hard disk, trebuie să știm cum va fi stocat acest lucru. Prin urmare, trebuie să definim un sistem de fișiere.

FAT (tabel alocare fișiere):

Se bazează pe crearea unui tabel de alocare a fișierelor care este indicele discului. Clusterile utilizate de fiecare fișier sunt stocate, precum și clustere gratuite și defecte sau fragmentate. În acest fel, dacă fișierele sunt distribuite în grupuri neconjugate, prin acest tabel vom putea ști unde sunt.

Acest sistem de fișiere nu poate funcționa cu partiții mai mari de 2 GB

GRAFUL 32:

Acest sistem elimină limitarea FAT de 2 GB și permite dimensiuni mai mici de cluster pentru capacități mai mari. Unitățile de stocare USB utilizează în mod normal acest sistem de fișiere, deoarece este cel mai compatibil pentru diferite sisteme de operare și dispozitive multimedia, cum ar fi playere audio sau video.

O limitare pe care o avem este că nu vom putea stoca fișiere mai mari de 4 GB.

NTFS (noul sistem de fișiere tehnologice):

Este sistemul de fișiere utilizat pentru sistemele de operare Windows după Windows NT. Limitările pentru fișiere și partiții ale sistemelor FAT sunt eliminate și, de asemenea, o mai mare securitate pentru fișierele stocate, deoarece acceptă criptarea fișierelor și configurarea permisiunilor acestora. În plus, permite alocarea de diferite dimensiuni de cluster pentru diferite dimensiuni de partiție.

Limitarea acestui sistem de fișiere este că nu este complet compatibil cu Linux sau Mac OS în versiunile mai vechi. Și, mai presus de toate, nu este suportat de dispozitive multimedia, cum ar fi playere audio și video sau TV.

HFS (sistem de fișiere ierarhice):

Sistem dezvoltat de Apple pentru sistemele sale de operare MAC. Este un sistem de fișiere ierarhic care împarte un volum sau o partiție în blocuri logice de 512 B. Aceste blocuri sunt grupate în blocuri de alocare.

Sistem de fișiere extins EXT):

Este sistemul de fișiere folosit de sistemele de operare Linux. În prezent se află în versiunea sa Ext4. Acest sistem este capabil să lucreze cu partiții mari și să optimizeze fragmentarea fișierului.

Una dintre caracteristicile sale cele mai remarcabile este că este capabil de sisteme de fișiere înainte de aceasta și ulterior.

Cum să știți dacă un hard disk este bun

Există diferite măsuri care determină capacitatea unui hard disk în ceea ce privește performanța și viteza. Acestea trebuie luate în considerare pentru a ști cum să comparați performanțele unui hard disk cu altul.

• Viteza de rotație: este viteza cu care se rotesc plăcile hard disk-ului. La viteze mai mari vom avea rate de transfer de date mai mari, dar și mai mare zgomot și încălzire. Cel mai bun mod este să cumpărați o unitate IDE sau SATA cu mai mult de 5400 rpm. Dacă este SCSI, este indicat că are mai mult de 7200 rpm. De asemenea, o rotație mai mare atinge o latență medie mai mică. Latența medie: este timpul pe care capul de citire va dura să fie în sectorul indicat. Playhead-ul trebuie să aștepte rotirea discului pentru a găsi sectorul. Prin urmare, la turații mai mari, latență mai mică. Timpul mediu de căutare: timpul necesar pentru a ajunge la pista indicată. Este cuprins între 8 și 12 milisecunde Timp de acces: este nevoie pentru cititor să acceseze sectorul. Este suma latenței medii și a timpului mediu de căutare. Timp cuprins între 9 și 12 milisecunde. Timp de scriere / citire: acest timp depinde de toți ceilalți factori și pe lângă dimensiunea fișierului. Memorie cache: memorie de tip solid, cum ar fi memoria RAM, care stochează temporar datele citite de pe disc. În acest fel viteza de citire crește. Cu cât memoria cache este mai mare, cu atât citirea / scrierea va fi mai rapidă. (foarte important) Capacitatea de stocare: este, în mod evident, spațiul disponibil pentru stocarea datelor. Cu cât cu atât mai bine. Interfață de comunicare: Modul în care datele sunt transferate de pe disc în memorie. Interfața SATA III este cea mai rapidă în prezent pentru acest tip de hard disk-uri.

Dacă doriți să aflați mai multe detalii despre hardware, vă recomandăm articolele noastre:

• De ce NU este necesară defragmentarea unui SSD?

Cu aceasta terminăm explicația noastră despre cum este un hard disk și cum funcționează. Sperăm că v-a fost foarte util și înțelegeți deja importanța de a avea un hard disk bun.