▷ Hvad er en harddisk, og hvordan fungerer den

I dag vil vi se detaljeret, hvad en harddisk er, og hvad den er til. Det er muligt, at vi i dag ikke havde personlige computere, hvis det ikke var til opfindelsen af ​​lagerenheder. Desuden ville teknologien ikke have udviklet sig så meget, hvis disse understøttelser ikke eksisterede for at kunne gemme så meget information.

Vi ved, at en harddisk ikke er en kritisk enhed til drift af en computer, da den kan fungere, hvis den. Men uden data er brugbarheden af ​​en computer næsten nul .

Indholdsindeks

Lidt efter lidt vinder harddiske i dette ondt eller SSD mark over traditionelle harddiske, som det er dem, vi vil dække i denne artikel. Dette giver dog stadig større lagerkapacitet og mere holdbarhed. Så lad os se, hvad en harddisk er, og hvordan den fungerer

Hvad er en harddisk?

Den første ting, vi skal gøre, er at definere, hvad en harddisk er. En harddisk er en enhed til lagring af data på en ikke-flygtig måde, dvs. den bruger et magnetisk optagelsessystem til at gemme digitale data. På denne måde er det muligt at gemme de registrerede oplysninger permanent på et medium (de er derfor ikke ustabile). Også kaldet HDD'er eller harddiskdrev.

Harddisken består af en eller flere stive plader indsat i en hermetisk kasse og forbundet med en fælles akse, der roterer med høj hastighed. På hver af ænderne, der normalt har deres to ansigter bestemt til opbevaring, er der to separate læse / skrivehoveder.

Harddiske er en del af den sekundære hukommelse på computeren eller vita i grafen, hukommelsesniveau 5 (L5) og nedenfor. Det kaldes sekundær hukommelse, fordi det er datakilden, så hovedhukommelsen (RAM-hukommelse) kan tage dem og arbejde med dem til at sende og modtage instruktioner fra CPU'en eller processoren. Denne sekundære hukommelse er den med den største kapacitet, der er tilgængelig på en computer, og den er heller ikke flygtig. Hvis vi slukker for computeren, tømmes RAM'en, men ikke en harddisk.

Fysiske komponenter på en harddisk

Før du kender driften af ​​en harddisk, er det praktisk at liste og definere de forskellige fysiske komponenter, som en harddisk har:

• Retter: vil være det, hvor informationen gemmes. De er arrangeret vandret, og hver plade består af to flader eller magnetiserede overflader, en øvre og en nedre side. Dette er normalt konstrueret af metal eller glas. For at gemme informationen i dem har de celler, hvor de kan magnetiseres positivt eller negativt (1 eller 0). Læsehoved: det er det element, der fungerer som læsning eller skrivning. Der vil være et af disse hoveder til hver flade eller overflade på pladen, så hvis vi har to plader, vil der være fire læsehoveder. Disse hoveder kommer ikke i kontakt med pladerne, hvis dette sker, bliver disken ridset, og dataene vil blive beskadiget. Når skålene roterer, dannes der en tynd luftfilm, der forhindrer, at der tælles mellem det og spillehovedet (ca. 3 nm fra hinanden). Mekanisk arm: de vil være de elementer, der er ansvarlige for at holde læsehovederne. De giver adgang til informationen om opvasken ved at bevæge læsehovederne på en lineær måde fra indersiden til ydersiden af ​​dem. forskydningen af ​​disse er meget hurtig, selvom de på grund af at være mekaniske elementer har ganske mange begrænsninger med hensyn til læsehastighed. Motorer: Vi har to motorer inde i en harddisk, en til at rotere pladerne, normalt med en hastighed på mellem 5000 og 7200 omdrejninger pr. Minut (o / min). Og vi vil også have en anden til bevægelse af de mekaniske arme Elektronisk kredsløb: Ud over mekaniske elementer indeholder harddisken også et elektronisk kredsløb, der er ansvarlig for at styre funktionerne ved hovedpositionering og læsning og skrivning af det. Dette kredsløb er også ansvarlig for at kommunikere harddisken med resten af ​​computerkomponenterne og oversætte placeringerne af cellerne på pladerne til adresser, der er forståelige ved RAM- og CPU-hukommelsen. Cachehukommelse: aktuelle harddiske har en hukommelseschip integreret i det elektroniske kredsløb, der fungerer som en bro til udveksling af information fra de fysiske plader til RAM-hukommelsen. Det er som en dynamisk buffer for at lette adgangen til fysisk information. Forbindelsesporte: På bagsiden af ​​disken og uden for pakken er forbindelsesporte. De består normalt af busstik på bundkortet, 12 V strømstik og, i tilfælde af IDE'er, med jumperpladser til valg af master / slave.

Tilslutningsteknologier

Harddisken skal være tilsluttet computerens bundkort. Der er forskellige forbindelsesteknologier, der giver harddiske egenskaber eller tider.

IDE (Integrated Device Electronics):

Også kendt som ATA eller PATA (Parallel ATA). Indtil for nylig har det været standardmetoden til at forbinde harddiske til vores computere. Det giver mulighed for at forbinde to eller flere enheder gennem en parallel bus, der består af 40 eller 80 kabler.

Denne teknologi kaldes også DMA (Direct Memory Access), da den tillader direkte forbindelse mellem RAM og harddisken.

For at forbinde to enheder til den samme bus, er det nødvendigt, at de konfigureres som mestre eller slaver. På denne måde vil controlleren vide, hvem den skal sende data eller læse dens data, og at der ikke er nogen informationskrydsning. Denne konfiguration udføres via en jumper på selve enheden.

• Master: det skal være den første enhed, der er tilsluttet bussen, normalt skal en harddisk konfigureres i mastertilstand foran en DC / DVD-læser. Du skal også konfigurere en Master Motorcykel-harddisk, hvis operativsystemet er installeret. Slave: vil være den sekundære enhed, der er tilsluttet en IDE-bus. For at være en slave skal der først være en mester.

Den maksimale overførselshastighed for en IDE-forbindelse er 166 MB / s. også kaldet Ultra ATA / 166.

SATA (Seriel ATA):

Dette er den aktuelle kommunikationsstandard på nutidens pc'er. I dette tilfælde bruges en seriel bus i stedet for parallel til transmission af dataene. Det er meget hurtigere end den traditionelle IDE og mere effektiv. Derudover tillader det varme forbindelser på enhederne og har meget mindre og mere håndterbare busser.

Den aktuelle standard findes i SATA 3, der tillader overførsler på op til 600 MB / s

SCSI (interface til lille computersystem):

Denne parallel-type interface er designet til harddiske med høj lagerkapacitet og høje rotationshastigheder. Denne forbindelsesmetode er traditionelt blevet brugt til servere og klynger af store lagringsharddiske.

En SCSI-controller kan samtidig arbejde med 7 harddiske på en daisy-chain-forbindelse på op til 16 enheder. Hvis den maksimale overførselshastighed er 20 Mb / s

SAS (Seriel vedhæftet SCSI):

Det er udviklingen af ​​SCSI-interface, og ligesom SATA er det en bus, der fungerer i serier, selvom kommandoer af typen SCSI stadig bruges til at interagere med harddiske. En af dens egenskaber, udover dem, der leveres af SATA, er, at flere enheder kan tilsluttes på den samme bus, og det er også i stand til at tilvejebringe en konstant overførselshastighed for hver af dem. Det er muligt at tilslutte mere end 16 enheder, og det har den samme forbindelsesgrænseflade som SATA-diske.

Dets hastighed er mindre end SATA, men med større forbindelseskapacitet. En SAS-controller kan kommunikere med en SATA-disk, men en SATA-controller kan ikke kommunikere med en SAS-disk.

Brugte formfaktorer

Med hensyn til formfaktorer er der flere typer af dem målt i tommer: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 og 0´85. Selvom de mest anvendte er 3, 5 og 2, 5 tommer.

3, 5 tommer:

Målingerne er 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Det er i samme størrelse som CD-afspillere, selvom de er højere (41, 4 mm). Disse harddiske er dem, vi bruger i stort set alle stationære computere.

2, 5 tommer:

Målingerne er 69, 8 x 9, 5 x 100 mm og er de typiske målinger på et diskettedrev. Disse harddiske bruges til bærbare computere, som er mere kompakte, små og lette.

Fysisk og logisk struktur

Når vi har set de fysiske komponenter på en harddisk, må vi vide, hvordan dens datastruktur er opdelt i hver plade på harddisken. Som sædvanligt er det ikke blot et spørgsmål om at optage informationen tilfældigt på disken, de har deres egen logiske struktur, der giver adgang til specifikke oplysninger, der er gemt på dem.

Indholdets fysiske struktur

Track (spor)

Hver af skiverne på disken er opdelt i koncentriske ringe fra indersiden til ydersiden af ​​hvert flade. Spor 0 repræsenterer den ydre kant af harddisken.

cylinder

De er sæt med flere spor. En cylinder dannes af alle cirkler, der er lodret på linje på hver af pladerne og fladerne. De ville danne en imaginær cylinder på harddisken.

sektor

Sporene er på sin side opdelt i buer, der kaldes sektorer. Disse sektioner er hvor datablokkene gemmes. Størrelsen på sektorerne er ikke fast, selvom det er normalt at finde den med en kapacitet på 510 B (bytes), hvilket udgør 4 KB. Tidligere blev størrelsen på sektorerne for hver slidbane fastgjort, hvilket betød, at de ydre spor med en større diameter blev spildt på grund af at have tomme huller. Dette ændrede sig med ZBR-teknologien (Bit Recording by Zones), der gør det muligt at bruge pladsen mere effektivt ved at variere antallet af sektorer afhængigt af størrelsen på sporet (spor med større radius, flere sektorer)

Cluster

Også kaldet en tildelingsenhed, det er en gruppering af sektorer. Hver fil optager et bestemt antal klynger, og ingen andre filer kan gemmes i en bestemt klynge.

For eksempel, hvis vi har en 4096 B-klynge og en 2700 B-fil, vil den besætte en enkelt klynge, og den vil også have plads i den. Men ikke flere filer kan gemmes på det. Når vi formaterer en harddisk, kan vi tildele en bestemt klyngestørrelse til den, jo mindre klyngestørrelse, desto bedre bliver pladsen på den allokeret, især til små filer. Selvom det tværtimod vil være vanskeligere at få adgang til dataene for læsehovedet.

Det antydes, at 4096 KB-klynger er ideelle til store lagerenheder.

Indholdets logiske struktur

Den logiske struktur bestemmer, hvordan dataene er organiseret inde i dem.

Boot sektor (Master Boot Record):

Også generelt kaldet MBR, det er den første sektor på hele harddisken, det vil sige spor 0, cylinder 0-sektor 1. Denne plads gemmer partitionstabellen, der indeholder alle oplysninger om start og slutning af partitionerne. Mester Boot-programmet gemmes også, dette program er ansvarligt for at læse denne partitionstabel og give kontrol til boot-sektoren for den aktive partition. På denne måde starter computeren fra operativsystemet til den aktive partition.

Når vi har flere operativsystemer installeret på forskellige partitioner, er det nødvendigt at installere en bootloader, så vi kan vælge det operativsystem, vi vil starte.

Skilleplads:

Harddisken kan bestå af en komplet partition, der dækker hele harddisken eller flere af dem. 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.

Hver af partitionerne tildeles et navn kaldet en etiket. I Windows vil det være bogstaver C: D: C: osv. For at en partition skal være aktiv, skal den have et filformat.

Upartitioneret plads:

Der kan også være en vis plads, som vi endnu ikke har delt op, det vil sige, at vi ikke har givet den et filformat. I dette tilfælde er det ikke tilgængeligt at gemme filer.

Adresseringssystem

Adresseringssystemet tillader, at læsehovedet placeres på det nøjagtige sted, hvor de data, vi agter at læse, er placeret.

CHS (cylinderhoved - sektor): Dette var det første adresseringssystem, der blev brugt. Ved hjælp af disse tre værdier var 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 blokering): i dette tilfælde deler vi harddisken i sektorer og tildeler hver enkelt et unikt nummer. I dette tilfælde vil instruktionskæden være kortere og mere effektiv. Det er den metode, der i øjeblikket bruges.

Filsystemer

For at gemme filer på en harddisk skal den vide, hvordan dette gemmes, og derfor skal vi definere et filsystem.

FAT (File Allocate Table):

Det er baseret på at oprette en filtildelingstabel, der er indeks for disken. Klynger, der bruges af hver fil, gemmes såvel som frie og defekte eller fragmenterede klynger. På denne måde, hvis filerne distribueres i ikke sammenhængende klynger, vil vi gennem denne tabel kunne vide, hvor de er.

Dette filsystem kan ikke arbejde med partitioner, der er større end 2 GB

FAT 32:

Dette system fjerner 2 GB FAT-begrænsningen og tillader mindre klyngestørrelser for større kapacitet. USB-lagringsdrev bruger normalt dette filsystem, fordi det er det mest kompatible til forskellige operativsystemer og multimedieenheder såsom lyd- eller videoafspillere.

En begrænsning, vi har, er, at vi ikke kan gemme filer, der er større end 4 GB.

NTFS (nyt teknologifilsystem):

Det er det filsystem, der bruges til Windows-operativsystemer efter Windows NT. Begrænsningerne for filer og partitioner i FAT-systemerne er elimineret og også alle større sikkerhed for de lagrede filer, da det understøtter filkryptering og konfiguration af tilladelser til disse. Derudover tillader det allokering af forskellige klyngestørrelser til forskellige partitionsstørrelser.

Begrænsningen af ​​dette filsystem er, at det ikke er fuldt kompatibelt med Linux eller Mac OS i ældre versioner. Og frem for alt understøttes det ikke af multimedieenheder som lyd- og videoafspillere eller tv.

HFS (hierarkisk filsystem):

System udviklet af Apple til sine MAC-operativsystemer. Det er et hierarkisk filsystem, der deler en volumen eller en partition i logiske blokke på 512 B. Disse blokke er grupperet i allokeringsblokke.

EXT Udvidet filsystem):

Det er det filsystem, der bruges af Linux-operativsystemer. Det er i øjeblikket i sin Ext4-version. Dette system er i stand til at arbejde med store partitioner og optimere filfragmentering.

En af dets mest fremragende funktioner er, at det er i stand til filsystemer før dette og senere.

Hvordan man ved, om en harddisk er god

Der er forskellige mål, der bestemmer kapaciteten på en harddisk med hensyn til ydeevne og hastighed. Disse skal tages i betragtning for at vide, hvordan man sammenligner ydelsen på en harddisk til en anden.

• Rotationshastighed: det er den hastighed, som pladerne på harddisken roterer på. Ved højere hastigheder har vi højere dataoverførselshastigheder, men også større støj og opvarmning. Den bedste måde er at købe et IDE- eller SATA-drev med mere end 5400 o / min. Hvis det er SCSI, vises det, at det har mere end 7200 o / min. Højere rotation opnår også lavere gennemsnitlig latenstid. Gennemsnitlig latenstid: det er det tidspunkt, det tager at læsehovedet være i den angivne sektor. Afspilningshovedet skal vente på, at disken roterer for at finde sektoren. Derfor ved lavere omdrejninger pr. Minut lavere latens. Gennemsnitlig søgetid: tid det tager playheaden at komme til det angivne spor. Det er mellem 8 og 12 millisekunder Adgangstid: tid det tager for læseren at få adgang til sektoren. Det er summen af ​​den gennemsnitlige latenstid og den gennemsnitlige søgetid. Tid mellem 9 og 12 millisekunder. Skriv / læsetid: Denne tid afhænger af alle andre faktorer og ud over filstørrelsen. Cachehukommelse: Hukommelse i fast type, såsom RAM, der midlertidigt gemmer de data, der læses fra disken. På denne måde øges læsehastigheden. Jo mere cachehukommelse, desto hurtigere bliver læse / skrivning. (meget vigtigt) Lagringskapacitet: det er åbenbart den mængde plads, der er til rådighed til at gemme data. Jo mere, jo bedre. Kommunikationsgrænseflade: Måden data overføres fra disk til hukommelse. SATA III-interface er i øjeblikket den hurtigste til denne type harddiske.

Hvis du også ønsker at vide mere om hardware i detaljer, anbefaler vi vores artikler:

• Hvorfor er det IKKE nødvendigt at defragmentere en SSD?

Med dette afslutter vi vores forklaring af, hvordan en harddisk er, og hvordan den fungerer. Forhåbentlig har det været meget nyttigt for dig, og du forstår allerede vigtigheden af ​​at have en god harddisk.