▷ Co je pevný disk a jak to funguje

Dnes uvidíme podrobně, co je pevný disk a pro co je. Je možné, že dnes jsme neměli osobní počítače, kdyby to nebylo pro vynález úložných zařízení. Kromě toho by technologie neprokročila tolik, kdyby tyto podpory neexistovaly, aby bylo možné ukládat tolik informací.

Víme, že pevný disk není pro provoz počítače kritickým zařízením, protože pokud může, může fungovat. Ale bez dat je užitečnost počítače prakticky nulová .

Index obsahu

Postupně se pevné disky v tomto zranění nebo SSD získávají půdu nad tradičními pevnými disky, kterými se budeme zabývat v tomto článku. To však stále představuje větší skladovací kapacitu a delší životnost. Pojďme se tedy podívat, co je pevný disk a jak to funguje

Co je pevný disk?

První věc, kterou musíme udělat, je definovat, co je pevný disk. Pevný disk je zařízení pro ukládání dat energeticky nezávislým způsobem, to znamená, že k ukládání digitálních dat používá magnetický záznamový systém. Tímto způsobem je možné zaznamenané informace uchovávat trvale na médiu (proto není volatilní). Nazývá se také HDD nebo pevné disky.

Pevný disk se skládá z jedné nebo více tuhých desek vložených do hermetické krabice a spojených společnou osou, která se otáčí vysokou rychlostí. Na každé z kachen, které mají obvykle dvě obličeje určené k uložení, jsou dvě samostatné čtecí / zapisovací hlavy.

Pevné disky jsou součástí sekundární paměti počítače nebo vita v grafu, úrovně paměti 5 (L5) a nižší. Říká se tomu sekundární paměť, protože je zdrojem dat, aby je mohla hlavní paměť (paměť RAM) vzít a pracovat s nimi při odesílání a přijímání pokynů z CPU nebo procesoru. Tato sekundární paměť bude ta s největší kapacitou dostupnou v počítači a nebude také volatilní. Pokud vypneme počítač, RAM bude vyprázdněna, ale ne pevný disk.

Fyzické součásti pevného disku

Než se seznámíte s fungováním pevného disku, je vhodné vypsat a definovat různé fyzické komponenty, které má pevný disk:

• Jídla: bude místo, kde jsou informace uloženy. Jsou uspořádány vodorovně a každá deska se skládá ze dvou ploch nebo magnetizovaných povrchů, horní a dolní plochy. Obvykle je vyroben z kovu nebo skla. Aby v nich mohly být informace uloženy, mají buňky, kde je lze pozitivně nebo negativně magnetizovat (1 nebo 0). Čtecí hlava: je to prvek, který provádí čtení nebo zápis. Jedna z těchto hlav bude pro každou plochu nebo povrch desky, takže pokud budeme mít dvě desky, budou zde čtyři čtecí hlavy. Tyto hlavy se nedotýkají desek, pokud k tomu dojde, disk bude poškrábán a data budou poškozena. Když se nádobí otáčí, vytváří se tenký film vzduchu, který zabraňuje počítání mezi ním a playhead (přibližně 3nm od sebe). Mechanické rameno: budou to prvky, které budou držet čtecí hlavy. Umožňují přístup k informacím o miskách lineárním pohybem čtecích hlav zevnitř ven. jejich přemístění je velmi rychlé, ačkoli vzhledem k tomu, že jsou to mechanické prvky, mají poměrně málo omezení, pokud jde o rychlost čtení. Motory: Budeme mít dva motory uvnitř pevného disku, jeden pro otáčení desek, obvykle rychlostí mezi 5000 a 7200 otáček za minutu (ot / min). A budeme mít také další pro pohyb mechanických ramen Elektronický obvod: pevný disk obsahuje kromě mechanických prvků také elektronický obvod, který je zodpovědný za správu funkcí polohování hlav a jejich čtení a zápisu. Tento obvod má také na starosti komunikaci pevného disku se zbytkem počítačových komponent, převádění pozic buněk desek na adresy srozumitelné paměti RAM a CPU. Paměť cache: aktuální pevné disky mají v elektronickém obvodu integrovaný paměťový čip, který slouží jako můstek pro výměnu informací z fyzických talířů do paměti RAM. Je to jako dynamický buffer pro zjednodušení přístupu k fyzickým informacím. Připojovací porty: Na zadní straně disku a mimo obal jsou připojovací porty. Obvykle se skládají z konektoru sběrnice k základní desce, napájecího konektoru 12 V a v případě IDE se sloty propojek pro výběr master / slave.

Technologie připojení

Pevný disk musí být připojen k základní desce počítače. Existují různé technologie připojení, které budou pevným diskům poskytovat charakteristiky nebo časy.

IDE (Integrated Device Electronics):

Také známý jako ATA nebo PATA (Parallel ATA). Až donedávna to byl standardní způsob připojení pevných disků k našim počítačům. Umožňuje připojení dvou nebo více zařízení prostřednictvím paralelní sběrnice, která se skládá ze 40 nebo 80 kabelů.

Tato technologie se také nazývá DMA (Direct Memory Access), protože umožňuje přímé spojení mezi RAM a pevným diskem.

Pro připojení dvou zařízení ke stejné sběrnici bude nutné, aby byla nakonfigurována jako master nebo slave. Tímto způsobem bude správce vědět, komu má posílat data nebo číst jeho data a že nedochází k žádnému křížení informací. Tato konfigurace se provádí pomocí propojky na samotném zařízení.

• Master: musí to být první zařízení připojené ke sběrnici, obvykle musí být pevný disk nakonfigurován v režimu Master před čtečkou DC / DVD. Pokud máte nainstalován operační systém, musíte také nakonfigurovat pevný disk Master Motorcycle Hard Drive. Slave: bude sekundární zařízení připojené k sběrnici IDE. Abyste byli otrokem, musí nejprve existovat pán.

Maximální přenosová rychlost připojení IDE je 166 MB / s. nazýváno také Ultra ATA / 166.

SATA (Serial ATA):

Toto je současný komunikační standard na dnešních počítačích. V tomto případě bude pro přenos dat použita paralelní sběrnice. Je mnohem rychlejší než tradiční IDE a účinnější. Kromě toho umožňuje horká připojení zařízení a má mnohem menší a spravovatelnější sběrnice.

Aktuální standard se nachází v SATA 3, který umožňuje přenosy až 600 MB / s

SCSI (rozhraní malého počítače):

Toto rozhraní paralelního typu je určeno pro pevné disky s vysokou úložnou kapacitou a vysokými otáčkami. Tato metoda připojení se tradičně používá pro servery a klastry velkých pevných disků.

Řadič SCSI může současně pracovat se 7 pevnými disky na připojení sedmikráskového řetězce až 16 zařízení. Pokud je maximální přenosová rychlost 20 Mb / s

SAS (sériově připojený SCSI):

Je to vývoj rozhraní SCSI a podobně jako SATA je to sběrnice, která pracuje v sérii, i když příkazy typu SCSI se stále používají k interakci s pevnými disky. Jednou z jeho vlastností, kromě vlastností poskytovaných SATA, je to, že na stejnou sběrnici může být připojeno několik zařízení a je také schopna zajistit konstantní přenosovou rychlost pro každé z nich. Je možné připojit více než 16 zařízení a má stejné připojovací rozhraní jako disky SATA.

Jeho rychlost je menší než SATA, ale s větší kapacitou připojení. Řadič SAS může komunikovat s diskem SATA, ale řadič SATA nemůže komunikovat s diskem SAS.

Použité formové faktory

Pokud jde o tvarové faktory, existuje několik typů měřených v palcích: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 a 0´85. Ačkoli nejpoužívanější jsou 3, 5 a 2, 5 palce.

3, 5 palce:

Jeho rozměry jsou 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Má stejnou velikost jako CD přehrávače, i když jsou vyšší (41, 4 mm). Tyto pevné disky používáme prakticky ve všech stolních počítačích.

2, 5 palce:

Její rozměry jsou 69, 8 x 9, 5 x 100 mm a jsou typickými rozměry disketové jednotky. Tyto pevné disky se používají pro notebooky, které jsou kompaktnější, malé a lehké.

Fyzická a logická struktura

Poté, co jsme viděli fyzické součásti pevného disku, musíme vědět, jak je jeho datová struktura rozdělena na každou desku pevného disku. Jako obvykle nejde jen o náhodný záznam informací na disk, ale mají vlastní logickou strukturu, která umožňuje přístup ke konkrétním informacím, které jsou na nich uloženy.

Fyzická struktura obsahu

Sledovat

Každá z čelních ploch disku je rozdělena do soustředných prstenců, zevnitř do vnější strany každé plochy. Stopa 0 představuje vnější okraj pevného disku.

Válec

Jedná se o soubor několika skladeb. Válec je tvořen všemi kruhy, které jsou svisle vyrovnány na každé z desek a ploch. Na pevném disku by vytvořili imaginární válec.

Sektor

Dráhy jsou zase rozděleny na oblouky zvané sektory. V těchto sekcích jsou ukládány datové bloky. Velikost sektorů není pevná, i když je normální najít ji s kapacitou 510 B (bajtů), což činí 4 KB. V minulosti byla velikost sektorů pro každý běhoun pevná, což znamenalo, že vnější dráhy s větším průměrem byly zbytečné kvůli prázdným otvorům. To se změnilo s technologií ZBR (Bit Recording by Zones), která umožňuje efektivnější využití prostoru tím, že mění počet sektorů v závislosti na velikosti stopy (stopy s větším poloměrem, více sektorů)

Cluster

Také se nazývá alokační jednotka, jedná se o seskupení sektorů. Každý soubor bude zabírat určitý počet klastrů a žádný jiný soubor nemůže být uložen v určitém klastru.

Pokud například máme klastr 4096 B a soubor 2700 B, zabírá jeden klastr a bude v něm také místo. Na něm však nelze ukládat žádné další soubory. Když naformátujeme pevný disk, můžeme mu přiřadit určitou velikost klastru, čím menší je velikost klastru, tím lépe bude přiděleno místo na něm, zejména pro malé soubory. Ačkoli bude naopak obtížnější získat přístup k datům pro čtecí hlavu.

Navrhuje se, že klastry 4096 KB jsou ideální pro velké úložné jednotky.

Logická struktura obsahu

Logická struktura určuje způsob, jakým jsou v něm data organizována.

Boot sektor (Master Boot Record):

Obecně se také nazývá MBR, jedná se o první sektor celého pevného disku, tj. O sektor 0, stopa 0, válec 0. Tento prostor ukládá tabulku oddílů, která obsahuje všechny informace o začátku a konci oddílů. Program Mester Boot je také uložen, tento program je zodpovědný za čtení této tabulky oddílů a poskytuje kontrolu spouštěcímu sektoru aktivního oddílu. Tímto způsobem se počítač zavede z operačního systému aktivního oddílu.

Pokud máme na různých diskových oddílech nainstalováno několik operačních systémů, bude nutné nainstalovat bootloader, abychom mohli zvolit operační systém, který chceme zavést.

Prostor oddílu:

Pevný disk může být tvořen úplným oddílem, který pokrývá celý pevný disk nebo několik z nich. Každý oddíl rozdělí pevný disk na určitý počet válců a může to být velikost, kterou jim chceme přiřadit. Tyto informace budou uloženy v tabulce oddílů.

Každému oddílu bude přidělen název nazvaný popisek. Ve Windows to budou písmena C: D: C: atd. Aby byl oddíl aktivní, musí mít formát souboru.

Nepřiřazený prostor:

Může také existovat určitý prostor, který jsme dosud nerozdělili, to znamená, že jsme mu nedali formát souboru. V takovém případě nebude možné ukládat soubory.

Adresovací systém

Adresovací systém umožňuje, aby byla čtecí hlava umístěna na přesném místě, kde jsou umístěna data, která máme v úmyslu číst.

CHS (sektor hlavy válců): Toto byl první systém adresování, který byl použit. Těmito třemi hodnotami bylo možné umístit čtecí hlavu na místo, kde se data nacházejí. Tento systém byl snadno pochopitelný, ale vyžadoval poměrně dlouhé směrování.

LBA (adresování logických bloků): v tomto případě rozdělíme pevný disk do sektorů a každému z nich přiřadíme jedinečné číslo. V takovém případě bude instrukční řetězec kratší a efektivnější. Je to metoda, která se v současnosti používá.

Souborové systémy

Aby bylo možné ukládat soubory na pevný disk, musí vědět, jak budou uloženy, a proto musíme definovat systém souborů.

FAT (File Allocate Table):

Je založen na vytvoření alokační tabulky souborů, která je indexem disku. Klastry používané v každém souboru jsou uloženy, stejně jako volné a vadné nebo fragmentované klastry. Tímto způsobem, pokud jsou soubory distribuovány v nesousedících klastrech, budeme v této tabulce vědět, kde jsou.

Tento systém souborů nemůže pracovat s oddíly většími než 2 GB

FAT 32:

Tento systém odstraňuje omezení FAT 2 GB a umožňuje větší velikosti clusteru pro větší kapacitu. Úložné jednotky USB obvykle používají tento souborový systém, protože je nejkompatibilnější pro různé operační systémy a multimediální zařízení, jako jsou audio nebo video přehrávače.

Jedno omezení, které máme, je, že nebudeme moci ukládat soubory větší než 4 GB.

NTFS (New Technology File System):

Je to systém souborů používaný pro operační systémy Windows po Windows NT. Omezení souborů a oddílů systémů FAT jsou odstraněna a také větší zabezpečení uložených souborů, protože podporuje šifrování souborů a konfiguraci oprávnění těchto souborů. Kromě toho umožňuje přidělení různých velikostí klastrů pro různé velikosti oddílů.

Omezení tohoto systému souborů je v tom, že není ve starších verzích plně kompatibilní s Linuxem nebo Mac OS. A především to není podporováno multimediálními zařízeními, jako jsou audio a video přehrávače nebo TV.

HFS (Hierarchical File System):

Systém vyvinutý společností Apple pro jeho operační systémy MAC. Jedná se o hierarchický systém souborů, který rozděluje svazek nebo oddíl na logické bloky 512 B. Tyto bloky jsou seskupeny do alokačních bloků.

EXT Rozšířený systém souborů):

Je to souborový systém používaný operačními systémy Linux. Aktuálně je ve verzi Ext4. Tento systém je schopen pracovat s velkými oddíly a optimalizovat fragmentaci souborů.

Jednou z jeho nejvýraznějších vlastností je, že je schopen souborových systémů před tím a později.

Jak zjistit, zda je pevný disk dobrý

Kapacitu pevného disku z hlediska výkonu a rychlosti určují různá opatření. Tyto informace je třeba vzít v úvahu, abyste mohli vědět, jak porovnat výkon jednoho pevného disku jiného.

• Rychlost otáčení: je rychlost, při které se desky pevného disku otáčí. Při vyšších rychlostech budeme mít vyšší rychlost přenosu dat, ale také větší hluk a vytápění. Nejlepší způsob je koupit disk IDE nebo SATA s více než 5400 ot / min. Pokud se jedná o SCSI, znamená to, že má více než 7200 ot / min. Vyšší rotace také dosahuje nižší průměrné latence. Průměrná latence: je to doba, po kterou bude čtecí hlava v označeném sektoru. Přehrávací hlava musí počkat, až se disk otočí, aby našel sektor. Proto při vyšších ot / min nižší latence. Průměrná doba vyhledávání: čas, který hraje přehrávací hlava, než se dostane na vyznačenou stopu. Je to mezi 8 a 12 milisekundami Čas přístupu: čas, který čtenáři potřebují k přístupu do sektoru. Je to součet průměrné latence a průměrné doby vyhledávání. Čas mezi 9 a 12 milisekundami. Čas zápisu / čtení: Tento čas závisí na všech ostatních faktorech a kromě velikosti souboru. Paměť mezipaměti: Pevná paměť typu RAM, která dočasně ukládá data načtená z disku. Tímto způsobem se zvyšuje rychlost čtení. Čím více paměti cache, tím rychlejší bude čtení / zápis. (velmi důležité) Úložná kapacita: samozřejmě je to množství místa, které je k dispozici pro ukládání dat. Čím více, tím lépe. Komunikační rozhraní: Způsob přenosu dat z disku do paměti. Rozhraní SATA III je v současnosti pro tento typ pevných disků nejrychlejší.

Pokud se chcete podrobněji seznámit také s hardwarem, doporučujeme naše články:

• Proč NENÍ nutné defragmentovat SSD?

Tímto dokončíme vysvětlení toho, jak je pevný disk a jak to funguje. Doufejme, že to pro vás bylo velmi užitečné a vy již chápete důležitost dobrého pevného disku.