Harddisk - alt hvad du har brug for at vide

Brugen af harddisken som hovedlager er allerede nummereret. Da de meget hurtige SSD'er ser ud, er HDD'er blevet henvist til baggrunden, skønt de ikke er mindre vigtige, fordi de er ideelle til masselagring. Enheder, der i øjeblikket når 16 TB, og for lidt over 60 euro kan vi have 2 TB i vores pc, noget der stadig er uden for rækkevidde for mange af os, hvis det er SSD til dets pris.

I denne artikel vil vi sammenstille alt hvad du har brug for at vide om harddiske, deres funktion, egenskaber og især de fordele og ulemper, de tilbyder i forhold til SSD'er, noget der altid er et must.

Funktion og interne komponenter på en harddisk

Navnet på harddisken kommer fra det engelske harddiskdrev, eller HDD-akronym, som vi alle kender denne lagerenhed på, og som også er den klareste måde at differentiere den fra en SSD (Solic Disk Drive).

Opgaven til en harddisk er ingen anden end at være levering af vores udstyr, det sted, hvor alle filer, programmer er gemt, og hvor operativsystemet er installeret. Af denne grund kaldes det også hovedlager, som i modsætning til RAM-hukommelse holder filer inde, selv uden elektricitet.

Mens SSD'er er lavet udelukkende af elektroniske komponenter og gemmer information om chip, der består af NAND-porte, har harddiske mekaniske dele. I dem roterer en række diske med høj hastighed, så information ved hjælp af magnetiske hoveder læses og slettes. Lad os se de vigtigste elementer, der er en del af en harddisk.

fade

Det vil være det sted, hvor informationen gemmes. De er installeret vandret, og hvert dæk består af to flader eller magnetiserede optageflader. Disse er normalt lavet af metal eller glas. For at gemme informationen i dem har de celler, hvor de kan magnetiseres positivt eller negativt (1 eller 0). Finishen på dem er nøjagtigt som et spejl, i dem gemmes en enorm mængde data, og overfladen skal være perfekt.

Læsehoveder

Det andet vigtigste element er læsehovederne, som vi har et for hvert ansigt eller optageflade. Disse hoveder kommer ikke rigtig i kontakt med pladerne, så der er ingen slid på dem. Når skålene roterer, dannes der en tynd luftfilm, der forhindrer, at der tælles mellem det og spillehovedet (ca. 3 nm fra hinanden). Det er en af ​​de største fordele i forhold til SSD'er, hvis celler ødelægges med sletning og skrivning.

motorer

Vi har set tilstedeværelsen af ​​mange mekaniske elementer inde i en harddisk, men den der viser det mest er tilstedeværelsen af ​​motorer. Bortset fra fansen er det det eneste sådanne emne på en pc og den vigtigste kilde til langsomme harddiske. Motoren drejer pladerne med en bestemt hastighed, den kan være 5.400 o / min, 7.200 eller 10.000 o / min for den hurtigste. Indtil denne hastighed er nået, vil du ikke være i stand til at interagere med diskene, og det er en stor kilde til langsomhed.

Til dette tilføjer vi motoren eller rettere elektromagneten, der får læsehovederne til at bevæge sig på det sted, hvor dataene er. Dette tager også tid, da det er endnu en kilde til langsomhed.

cached

I det mindste aktuelle enheder har en hukommelseschip indbygget i det elektroniske kredsløb. Dette fungerer som en bro til udveksling af information fra de fysiske plader til RAM-hukommelsen. Det er som en dynamisk buffer til at lette adgangen til fysisk information og er normalt 64 MB.

indkapslet

Indkapslingen er meget vigtig for en harddisk, da i modsætning til SSD'en skal interiøret være under tryk, så der ikke kommer en enkelt støvflekk ind. Lad os tage højde for, at pladerne roterer med en enorm hastighed, og hovedets nål måler kun et par mikrometer. Ethvert solidt element, uanset hvor lille det er, kan forårsage irreversibel skade på enheden.

tilslutninger

For at afslutte har vi hele sæt forbindelser på bagsiden af ​​pakken, der består af et SATA strømstik og et andet til data. Tidligere havde IDE-harddiske også et panel til valg af driftstilstand, slave eller master, hvis drevene delte en bus, men nu opretter hvert drev forbindelse til en separat port på bundkortet.

Form og interfacefaktorer på en HDD

I denne forstand er informationen ganske kort for tiden, da vi kun finder to formfaktorer. Den første er standarden til stationære pc'er med 3, 5-tommer drev og målinger på 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Den anden er den formfaktor, der bruges i 2, 5-tommer notebook- drev, der måler 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

Hvad angår forbindelsesteknologier, har vi ikke for mange i øjeblikket til HDD'er, idet vi er to:

SATA

Dette er kommunikationsstandarden i HDD'er på nuværende pc'er som en erstatning for IDE. I dette tilfælde bruges en seriel bus ved hjælp af AHCI-protokollen i stedet for parallel til transmission af dataene. Det er betydeligt hurtigere end den traditionelle IDE og mere effektiv med maksimale overførsler på 600 MB / s. Derudover tillader det varme forbindelser på enhederne og har meget mindre og mere håndterbare busser. Under alle omstændigheder kan en nuværende mekanisk harddisk kun nå maksimalt 400 MB / s ved læsning, mens SATA SSD'er drager fuld fordel af denne bus.

SAS

Dette er udviklingen af ​​SCSI-grænsefladen, og det er en bus, der fungerer seriøst som SATA, selvom kommandoer af typen SCSI stadig bruges til at interagere med harddiske. En af dens egenskaber er, at det er muligt at forbinde flere enheder på den samme bus, og det er også i stand til at tilvejebringe en konstant overførselshastighed for hver af dem. Vi kan tilslutte mere end 16 enheder, og det har den samme forbindelsesgrænseflade som SATA-diske, hvilket gør den ideel til montering af RAID-konfigurationer på servere.

Dets hastighed er mindre end SATA, men en vigtig funktion er, at SAS-controlleren kan kommunikere med en SATA-disk, men en SATA-controller kan ikke kommunikere med en SAS-disk.

Fysiske, logiske og funktionelle dele af harddisken

Vi har allerede set de grundlæggende dele indeni, men dette er kun begyndelsen til at forstå, hvordan det faktisk fungerer. Og hvis du vil vide alt om disse harddiske, er dette afsnit det vigtigste, da det bestemmer, hvordan en harddisk fungerer, hvilket kan gøres på to måder:

CHS (cylinderhoved - sektor): Dette system er det, der blev brugt i de første harddiske, selvom det blev erstattet af følgende. Ved hjælp af disse tre værdier er det muligt at placere læsehovedet på det sted, hvor dataene er placeret. Dette system var let at forstå, men krævede ret lange positioneringsvejledninger.

LBA (logisk adressering i blokke): det er den, der i øjeblikket bruges, i dette tilfælde deler vi harddisken i sektorer, og vi tildeler hver enkelt et unikt nummer, som om det var en hukommelsesadresse, hvor spindlen skal være placeret. I dette tilfælde vil instruktionsstrengen være kortere og mere effektiv og tillader, at disken indekseres af systemet.

Opvaskernes fysiske struktur

Lad os se, hvordan den fysiske struktur på harddisken er delt, hvilket vil bestemme, hvordan den fungerer.

• Spor: Sporene er de koncentriske ringe, der udgør optagefladen på disken. Cylinder: En cylinder dannes af alle sporene, der er lodret på linje på hver af pladerne og fladerne. Det er ikke noget fysisk, men en imaginær cylinder. Sektor: Hvert spor er opdelt i buer, kaldet sektorer. I hver sektor lagres en data, og hvis en af ​​dem forbliver ufuldstændige, vil de næste data gå i den næste sektor. ZBR (bit-zone-optagelse) teknologisektorstørrelser varierer fra indendørs til udendørs spor for at optimere plads. De er normalt 4 KB, selvom det kan ændres fra operativsystemet. Klynge: Det er en gruppering af sektorer. Hver fil optager et bestemt antal klynger, og ingen andre filer kan gemmes i en bestemt klynge.

Logisk struktur på en harddisk

Den sjove ting er, at harddiskens logiske struktur også er blevet opretholdt for SSD'er på trods af, at de fungerer forskelligt.

Bootsektor (MBR eller GPT)

Master Boot Record eller MBR er den første sektor på harddisken, spor 0, cylinder 0, sektor 1. Her gemmes partitionstabellen på hele harddisken, der markerer begyndelsen og slutningen af ​​dem. Boot Loader gemmes også, hvor den aktive partition, hvor systemet eller operativsystemerne er installeret, indsamles. På nuværende tidspunkt er det i næsten alle tilfælde erstattet af GPT-partitionstil, som vi nu vil se mere detaljeret.

skillevægge

Hver partition opdeler harddisken i et specifikt antal cylindre, og de kan være i den størrelse, som vi vil tildele dem. Disse oplysninger gemmes i partitionstabellen. I øjeblikket er der et koncept med logiske partitioner sammen med den dynamiske harddisk, som vi endda kan slå sammen med to forskellige harddiske, og i betragtning af systemet fungerer det som en.

Forskel mellem MBR og GPT

I øjeblikket er der to typer partitionstabeller tilgængelige for en HDD eller SSD, dem af typen MBR eller dem af typen GPT (Global Unique Identifier). GPT-partitioneringstilen blev implementeret til EFI eller Extensible Firmware Interface-systemer, som har erstattet det gamle BIOS-system af computere. Så mens BIOS bruger MBR til at styre harddisken, er GPT rettet mod at være det proprietære system for UEFI. Det bedste af alt er, at dette system tildeler en unik GUID til hver partition, det er som en MAC-adresse, og tildeleren er så lang, at alle partitioner i verden kunne navngives unikt, hvilket praktisk talt eliminerer fysiske begrænsninger fra en harddisk med hensyn til partitionering.

Dette er den første og mest synlige forskel med MBR. Selvom dette system kun tillader dig at oprette 4 primære partitioner på en harddisk med højst 2 TB, er der i GPT ingen teoretisk begrænsning for at oprette dem. Det vil være operativsystemet, der på en eller anden måde gør denne begrænsning, og Windows understøtter i øjeblikket 128 primære partitioner.

Den anden forskel ligger i startsystemet. Med GPT kan UEFI BIOS selv oprette et eget boot-system, der dynamisk registrerer indholdet på disken, hver gang vi starter. Dette giver os mulighed for at starte en computer perfekt, selvom vi skifter harddisk til en anden med en anden logisk distribution. I stedet har MBR eller gamle BIOSer brug for en eksekverbar for at identificere den aktive partition og være i stand til at starte opstart.

Heldigvis er næsten alle nuværende HDD- og SSD-harddiske forudkonfigureret med GPT-partitionssystemet, og under alle omstændigheder fra selve systemet eller i kommandotilstand med Diskpart kan vi ændre dette system, før vi installerer Windows.

Filsystemer på en harddisk

For at afslutte med betjeningen af ​​en harddisk, må vi lære, hvad der er de vigtigste filsystemer, der bruges. De er en grundlæggende del af brugeren og lagringsmulighederne.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

I ignorerer tilstedeværelsen af ​​FAT-systemet, da det praktisk taget er nytteløst i nuværende lagringssystemer, er FAT32 dens forgænger. Dette system gør det muligt at tildele 32-bit adresser til klynger, så i teorien understøtter det lagringsstørrelser på 8 TB. Virkeligheden er, at Windows begrænser denne kapacitet til 128 GB med filstørrelser, der ikke er større end 4 GB, så det er et system, som kun små USB-lagringsdrev bruger.

For at overvinde begrænsningerne af FAT32 oprettede Windows exFAT-systemet, der understøtter teoretiske filstørrelser på op til 16 EB (eksabyte) og teoretiske lagringsstørrelser på 64 ZB (zettabytes)

Dette system er det, der bruges af Windows til at installere systemet og styre filerne på harddisken. Det understøtter i øjeblikket 16 TB, 256 TB filer som den maksimale lydstyrke, og du kan konfigurere forskellige klyngestørrelser til formatering. Det er et system, der bruger meget plads til din lydstyrkekonfiguration, så der anbefales partitionsstørrelser på over 10 GB.

Det er Apples eget filsystem og erstatter det traditionelle HFS ved at tilføje support til større filer og større mængder. Disse størrelser er højst 8 EB.

Nu beskæftiger vi os med Linux eget filsystem, i øjeblikket i dens EXT4- version. De understøttede filstørrelser er maksimalt 16 TB og 1 EB som volumenstørrelse.

Endelig er ReFS et andet system, der er patenteret af Microsoft og bestemt til at være udviklingen af ​​NTFS. Det blev implementeret med Windows Server 2012, men nogle Windows 10 til forretningsdistribution understøtter i øjeblikket det. Dette system forbedrer NTFS i mange henseender, for eksempel ved at implementere beskyttelse mod dataforringelse, rettelse og fiasko og redundans, RAID support, dataintegritetsverifikation eller fjernelse af chkdsk. Understøtter filstørrelser på 16 EB og volumenstørrelser på 1 YB (Yottabyte)

Hvad er en RAID

Og tæt knyttet til konceptet med filsystemer er RAID-konfigurationer. Der er faktisk bærbare computere eller pc'er, der allerede har en RAID 0-konfiguration for deres lagerkapacitet.

RAID står for Redundant Array of Independent Disks, og det er et datalagringssystem, der bruger flere lagringsenheder. I dem distribueres dataene som om det var en enkelt enhed, eller de replikeres for at sikre integriteten af ​​dataene mod fejl. Disse lagringsenheder kan være enten HDD eller mekaniske harddiske, SSD eller solid state drev, endda M.2.

I øjeblikket er der et stort antal RAID-niveauer, som består i at konfigurere og tilknytte disse harddiske på forskellige måder. For eksempel slutter RAID 0 to eller flere diske til en for at distribuere dataene på dem alle. Det er ideelt til at udvide lagring ved kun at se en harddisk i systemet, for eksempel kan to 1 TB HDD'er danne en enkelt 2 TB. På den anden side er RAID 1 netop det modsatte, det er en konfiguration med to eller flere spejlede diske, så dataene bliver gentaget på hver af dem.

Fordele og ulemper ved en HDD versus en SSD

Og til sidst vil vi sammenfatte og forklare de vigtigste forskelle mellem en mekanisk harddisk og et faststofdrev. Til dette har vi allerede en artikel, hvor alle disse faktorer er forklaret detaljeret, så vi vil kun lave en hurtig syntese.

Fremragende fordele

• Kapacitet: Dette er en af ​​de største fordele, som en harddisk har i forhold til en SSD, og ​​det er ikke netop fordi SSD'er er små, men fordi deres omkostninger stiger meget. Vi ved, at en HDD er langsommere end en SSD, 400MB / s vs. 5000MB / s på de hurtigste drev, men dens lagerkapacitet pr. Drev er perfekt til brug som datavarehus. I øjeblikket er der 3, 5 ”HDD-drev op til 16 TB. Lav pris pr. GB: Som følge heraf er prisen pr. GB meget lavere på en HDD end på en SSD, så vi kan købe meget større enheder, men til en lavere pris. En harddisk på 2 TB findes til en pris på ca. 60 euro, mens en 2 TB M.2 SSD er mindst 220 euro eller mere. Opbevaringstid: Og den tredje fordel ved en HDD er dine tallerkenes holdbarhed. Vær forsigtig med ikke at nævne dens holdbarhed og modstand, men snarere antallet af gange, vi kan skrive og slette celler, hvilket er praktisk taget ubegrænset på mekaniske harddiske. På SSD'er er antallet begrænset til et par tusinde, hvilket gør dem langt mindre attraktive til databaser og servere.

ulemper

• De er meget langsomme: med ankomsten af ​​SSD'er er mekaniske harddiske blevet den langsomste enhed på en computer selv under USB 3.1. Dette gør dem til en næsten engangsindstilling til at installere et operativsystem, der kun er bestemt til data, hvis vi virkelig ønsker en hurtig computer. Vi taler om tal, der placerer en HD 40-50 gange langsommere end en SSD, det er ikke noget vrøvl. Fysisk størrelse og støj: Da de er mekaniske og har plader, er deres størrelse ret stor sammenlignet med M.2 SSD, der kun måler 22 × 80 mm. Tilsvarende gør dem med motor og mekaniske hoveder ret støjende, især når filer er fragmenterede. Fragmentering: fordelingen i spor får dataene til at blive mere fragmenterede med tiden. Med andre ord vil disken udfylde de sektorer, der er blevet tomt, når de slettes, så læsehovedet skal gøre mange spring for at læse en komplet fil. I en SSD, som er en hukommelse for elektroniske celler, er alle dem tilgængelige med samme hastighed, ligesom RAM-hukommelsen, dette problem findes ikke.

Konklusion om harddiske

På denne måde kommer vi til slutningen af ​​vores artikel, der uddyber emnet for den mekaniske harddisk. Uden tvivl er de elementer, som i det mindste for størstedelen af ​​brugerne spiller en lidt mere mindre rolle ved at have SSD'er på endda 2 TB på markedet. Men de er stadig stjernemuligheden for masselagring, da vi ikke har brug for så meget hastighed, men meget plads.

Forestil dig hvad der ville ske, hvis vi har en enkelt 512 eller 256 GB SSD, og ​​vi vil gemme 4K-film, installere spil eller vi er indholdsskabere. Hvis vi ønsker hastighed, skal vi bruge en formue på SSD, mens det at koste 20 TB med HDD ville koste os ca. 600 euro, mens det at gøre det med SSD SATA kunne koste os omkring 2000 euro, og hvis de er NVMe, bedes du ikke engang beregne det.

Vi overlader dig nu med nogle artikler, der kommer godt med til at supplere informationen, og selvfølgelig med vores guider.

Hvor mange harddiske har du på din pc, og hvilken type er de? Bruger du SSD og HDD?