Какво е твърд диск и как работи?

Днес ще видим подробно какво е твърд диск и за какво е той. Възможно е днес да нямаме персонални компютри, ако не беше изобретяването на устройства за съхранение. Освен това технологията не би напреднала толкова много, ако не съществуват тези поддръжки, за да може да се съхранява толкова много информация.

Знаем, че твърдият диск не е критично устройство за работата на компютър, тъй като може да работи, ако го има. Но без данни полезността на компютър на практика е нулева .

Индекс на съдържанието

Малко по малко твърдите дискове при това нараняване или SSD се засилва пред традиционните твърди дискове, които са тези, които ще разгледаме в тази статия. Това обаче все пак представлява по-голям капацитет за съхранение и по-голяма издръжливост. Така че нека да видим какво е твърд диск и как работи

Какво е твърд диск?

Първото нещо, което ще трябва да направим, е да определим какво е твърд диск. Твърдият диск е устройство за съхранение на данни по енергонезависим начин, тоест използва магнитна система за запис за съхранение на цифрови данни. По този начин е възможно да се съхранява записаната информация на носител постоянно (следователно тя не е променлива). Нарича се също твърди дискове или твърди дискове.

Твърдият диск е съставен от една или повече твърди плочи, поставени в херметична кутия и съединени от обща ос, която се върти с висока скорост. На всяка от патиците, които обикновено имат своите две лица, предназначени за съхранение, има две отделни глави за четене / запис.

Твърдите дискове са част от вторичната памет на компютъра или vita в графиката, ниво 5 на паметта (L5) и по-ниски. Нарича се вторична памет, защото това е източникът на данни, така че основната памет (RAM памет) да може да ги вземе и да работи с тях за изпращане и получаване на инструкции от процесора или процесора. Тази вторична памет ще бъде тази с най-голям капацитет, налична на компютър и също няма да бъде променлива. Ако изключим компютъра, RAM паметта ще се изпразни, но не и твърд диск.

Физически компоненти на твърд диск

Преди да знаете работата на твърд диск, е удобно да се изброят и дефинират различните физически компоненти, които твърд диск има:

• Ястия: ще бъде мястото, където се съхранява информацията. Те са подредени хоризонтално и всяка плоча се състои от две повърхности или намагнетизирани повърхности, горна и долна страна. Това обикновено е изградено от метал или стъкло. За да съхраняват информацията в тях, те имат клетки, където могат да се намагнетизират положително или отрицателно (1 или 0). Глава за четене: това е елементът, който изпълнява функцията за четене или писане. Ще има по една от тези глави за всяко лице или повърхност на чинията, така че ако имаме две плочи, ще има четири глави за четене. Тези глави не контактуват с плочите, ако това се случи, дискът ще бъде надраскан и данните ще бъдат повредени. Когато чиниите се въртят, се създава тънък филм с въздух, който не позволява броенето между него и игралната площадка (приблизително 3 nm един от друг). Механично рамо: те ще бъдат елементите, които отговарят за държането на четящите глави. Те позволяват достъп до информацията на съдовете, като придвижват главите за четене по линеен начин от вътрешната и външната страна на тях. изместването им е много бързо, въпреки че поради механичните елементи те имат доста ограничения по отношение на скоростта на четене. Двигатели: Ще имаме два двигателя вътре в твърдия диск, един за въртене на плочите, обикновено със скорост между 5000 и 7200 оборота в минута (оборота в минута). И ще имаме и още една за движението на механичните оръжия Електронна верига: освен механичните елементи, твърдият диск съдържа и електронна схема, която отговаря за управлението на функциите на позициониране на главата и четенето и записването на това. Тази схема отговаря и за комуникацията на твърдия диск с останалите компютърни компоненти, превежда позициите на клетките на платките до адреси, разбираеми от паметта на RAM и процесора. Кеш памет: настоящите твърди дискове имат чип памет, интегриран в електронната схема, който служи като мост за обмен на информация от физическите платки към паметта на RAM паметта. Това е като динамичен буфер за облекчаване на достъпа до физическа информация. Портове за връзка: На гърба на диска и извън пакета са портовете за връзка. Те обикновено се състоят от шинен конектор към дънната платка, 12 V конектор за захранване и, в случай на IDE, с джъмперните слотове за избор на главен / подчинен.

Технологии за свързване

Твърдият диск трябва да бъде свързан към дънната платка на компютъра. Има различни технологии за свързване, които ще предоставят характеристики или времена на твърдите дискове.

IDE (интегрирана електроника на устройството):

Известен също като ATA или PATA (Parallel ATA). Доскоро това беше стандартният метод за свързване на твърди дискове към нашите компютри. Той позволява свързване на две или повече устройства чрез паралелна шина, която е съставена от 40 или 80 кабела.

Тази технология е известна още като DMA (директен достъп до паметта), тъй като позволява директната връзка между RAM паметта и твърдия диск.

За да свържете две устройства към една и съща шина, ще е необходимо те да бъдат конфигурирани като главни или робски. По този начин администраторът ще знае на кого трябва да изпраща данни или да чете своите данни и че няма пресичане на информация. Тази конфигурация се извършва чрез джъмпер на самото устройство.

• Главно: трябва да е първото устройство, свързано към шината, обикновено твърд диск трябва да бъде конфигуриран в главен режим пред DC / DVD четец. Трябва също да конфигурирате твърд диск на главния мотоциклет, ако на него е инсталирана операционната система. Slave: ще бъде вторичното устройство, свързано към IDE шина. За да бъдеш роб, първо трябва да има господар.

Максималната скорост на предаване на IDE връзка е 166 MB / s. наричана още Ultra ATA / 166.

SATA (сериен ATA):

Това е настоящият стандарт за комуникация на днешните персонални компютри. В този случай се използва серийна шина вместо паралелна за предаване на данните. Той е много по-бърз от традиционния IDE и по-ефективен. В допълнение, той позволява горещи връзки на устройствата и има много по-малки и по-управляеми шини.

Настоящият стандарт е открит в SATA 3, който позволява трансфери до 600 MB / s

SCSI (Малък компютърен системен интерфейс):

Този интерфейс от паралелен тип е предназначен за твърди дискове с голям капацитет за съхранение и висока скорост на въртене. Този метод на свързване традиционно се използва за сървъри и клъстери на големи твърди дискове за съхранение.

Контролерът SCSI може едновременно да работи със 7 твърди диска при свързване на маргаритка до 16 устройства. Ако максималната скорост на предаване е 20 Mb / s

SAS (сериен прикачен SCSI):

Това е еволюцията на SCSI интерфейса и подобно на SATA, това е шина, която работи последователно, въпреки че командите от тип SCSI все още се използват за взаимодействие с твърди дискове. Едно от неговите свойства, в допълнение към тези, предоставени от SATA, е, че на една и съща шина могат да бъдат свързани няколко устройства, а също така е в състояние да осигури постоянна скорост на трансфер за всяко от тях. Възможно е да свържете повече от 16 устройства и той има същия интерфейс за връзка като SATA дисковете.

Скоростта му е по-малка от SATA, но с по-голям капацитет за връзка. SAS контролерът може да комуникира със SATA диск, но SATA контролерът не може да комуникира със SAS диск.

Използвани фактори на формата

По отношение на форм-факторите има няколко вида от тях, измерени в инчове: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 и 0´85. Въпреки че най-използваните са 3, 5 и 2, 5 инча.

3, 5 инча:

Размерите му са 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Той е със същия размер като CD плейърите, въпреки че са по-високи (41.4 мм). Тези твърди дискове са тези, които използваме на практика на всички настолни компютри.

2, 5 инча:

Размерите му са 69, 8 x 9, 5 x 100 mm и са типичните измервания на дискета. Тези твърди дискове се използват за преносими компютри, които са по-компактни, малки и леки.

Физическа и логическа структура

След като видяхме физическите компоненти на твърдия диск, трябва да знаем как структурата му на данни е разделена на всяка плоча на твърдия диск. Както обикновено, не е просто да се записва информацията на случаен принцип на диска, те имат своя собствена логическа структура, която позволява достъп до конкретна информация, съхранявана на тях.

Физическа структура на съдържанието

Track (песен)

Всяко от лицата на диска е разделено на концентрични пръстени, от вътрешната страна до външната страна на всяко лице. Track 0 представлява външния ръб на твърдия диск.

цилиндър

Те са набор от няколко песни. Цилиндър е оформен от всички кръгове, които са вертикално подравнени на всяка от плочите и лицата. Те биха образували въображаем цилиндър на твърдия диск.

сектор

Следите от своя страна са разделени на парчета дъга, наречени сектори. В тези раздели се съхраняват блоковете с данни. Размерът на секторите не е фиксиран, въпреки че е нормално да го намерите с капацитет 510 B (байта), който възлиза на 4 KB. По-рано размерът на секторите за всеки протектор е фиксиран, което означава, че външните коловози с по-голям диаметър са пропилени поради празни дупки. Това се промени с технологията ZBR (Bit Recording by Zones), която позволява използването на пространството по-ефективно, като променя броя на секторите в зависимост от размера на пистата (песни с по-голям радиус, повече сектори)

струпване

Наричана още единица за разпределение, тя е групиране на сектори. Всеки файл ще заеме определен брой клъстери и никой друг файл не може да се съхранява в определен клъстер.

Например, ако имаме 4096 B клъстер и 2700 B файл, той ще заема един клъстер и той също ще има място в него. Но на него не могат да се съхраняват повече файлове. Когато форматираме твърд диск, можем да му присвоим определен размер на клъстера, колкото по-малък е размерът на клъстера, толкова по-добре ще бъде разпределено пространството върху него, особено за малки файлове. Въпреки че, напротив, ще бъде по-трудно да се получи достъп до данните за четящата глава.

Предполага се, че 4096 KB клъстери са идеални за големи единици за съхранение.

Логическа структура на съдържанието

Логическата структура определя начина, по който се организират данните вътре в нея.

Сектор за зареждане (Основен запис на обувка):

Обикновено наричан MBR, това е първият сектор на целия твърд диск, тоест пътека 0, цилиндър 0 сектор 1. Това пространство съхранява таблицата на дяловете, която съдържа цялата информация за началото и края на дяловете. Програмата Mester Boot също се съхранява, тази програма отговаря за четенето на тази таблица на дяловете и предоставя контрол на стартовия сектор на активния дял. По този начин компютърът ще се зарежда от операционната система на активния дял.

Когато имаме няколко операционни системи, инсталирани на различни дялове, ще е необходимо да инсталираме bootloader, така че да можем да изберем операционната система, която искаме да стартираме.

Разделително пространство:

Твърдият диск може да бъде съставен от пълен дял, който обхваща целия твърд диск или няколко от тях. Всеки дял разделя твърдия диск на определен брой цилиндри и те могат да бъдат с размера, който искаме да им зададем. Тази информация ще се съхранява в таблицата на дяловете.

На всеки от дяловете ще бъде присвоено име, наречено етикет. В Windows това ще са букви C: D: C: и т.н. За да бъде дял активен, той трябва да има файлов формат.

Неразделено пространство:

Възможно е също така да има определено пространство, което все още не сме разделили, тоест да не сме му дали файлов формат. В този случай няма да е достъпно за съхраняване на файлове.

Система за адресиране

Системата за адресиране позволява главата за четене да бъде поставена на точното място, където се намират данните, които възнамеряваме да четем.

CHS (цилиндър - глава - сектор): Това беше първата използвана система за адресиране. Чрез тези три стойности беше възможно да се постави четящата глава на мястото, където се намират данните. Тази система беше лесна за разбиране, но изискваше доста дълги указания за позициониране.

LBA (адресиране на логически блок): в този случай разделяме твърдия диск на сектори и присвояваме на всеки един уникален номер. В този случай веригата с инструкции ще бъде по-къса и по-ефективна. Това е методът, който се използва в момента.

Файлови системи

За да съхранявате файлове на твърд диск, трябва да знаете как ще се съхраняват това. Следователно трябва да определим файлова система.

FAT (Таблица за разпределение на файлове):

Тя се основава на създаването на таблица за разпределение на файлове, която е индексът на диска. Клъстерите, използвани от всеки файл, се съхраняват, както и свободни и дефектни или фрагментирани клъстери. По този начин, ако файловете се разпределят в непрекъснати клъстери, чрез тази таблица ще можем да знаем къде се намират.

Тази файлова система не може да работи с дялове, по-големи от 2 GB

Мазнини 32:

Тази система премахва ограничението за FAT от 2 GB и позволява по-малки размери на клъстери за по-голям капацитет. USB устройствата за съхранение обикновено използват тази файлова система, тъй като тя е най-съвместима за различни операционни системи и мултимедийни устройства, като аудио или видео плейъри.

Едно ограничение, което имаме е, че няма да можем да съхраняваме файлове, по-големи от 4 GB.

NTFS (Нова технологична файлова система):

Това е файловата система, използвана за операционни системи Windows след Windows NT. Ограниченията за файлове и дялове на FAT системите са елиминирани, а също така и по-голяма сигурност за съхранените файлове, тъй като той поддържа криптиране на файлове и конфигуриране на разрешенията за тях. В допълнение, той позволява разпределението на различни размери на клъстери за различни размери на дяла.

Ограничението на тази файлова система е, че тя не е напълно съвместима с Linux или Mac OS в по-старите версии. И най-вече, тя не се поддържа от мултимедийни устройства като аудио и видео плейъри или телевизия.

HFS (йерархична файлова система):

Система, разработена от Apple за своите MAC операционни системи. Това е йерархична файлова система, която разделя обем или дял на логически блокове от 512 Б. Тези блокове са групирани в разпределителни блокове.

EXT разширена файлова система):

Това е файловата система, използвана от операционните системи Linux. В момента той е в своята версия Ext4. Тази система е в състояние да работи с големи дялове и да оптимизира фрагментацията на файловете.

Една от най-забележителните му характеристики е, че е способна на файлови системи преди това и по-късно.

Как да разбера дали твърд диск е добър

Има различни мерки, които определят капацитета на твърдия диск по отношение на производителността и скоростта. Те трябва да бъдат взети под внимание, за да знаете как да сравните производителността на един твърд диск с друг.

• Скорост на въртене: това е скоростта, с която се въртят плочите на твърдия диск. При по-висока скорост ще имаме по-високи скорости на пренос на данни, но също така и по-голям шум и отопление. Най-добрият начин е да закупите IDE или SATA устройство с повече от 5400 об / мин. Ако това е SCSI, е указано, че той има повече от 7200 оборота в минута. По-високото въртене постига и по-ниска средна латентност. Средна латентност: времето, което ще отнеме четещата глава, ще бъде в посочения сектор. Игралната площадка трябва да изчака дискът да се завърти, за да намери сектора. Следователно, при по-високи обороти, по-ниска латентност. Средно време за търсене: време, необходимо за игра, за да стигне до посочената песен. Това е между 8 и 12 милисекунди Време за достъп: време, което отнема на читателя за достъп до сектора. Той е сумата от средната латентност и средното време за търсене. Време между 9 и 12 милисекунди. Време за запис / четене: Това време зависи от всички други фактори и в допълнение към размера на файла. Кеш памет: памет от твърд тип като RAM, която временно съхранява данните, които се четат от диска. По този начин се увеличава скоростта на четене. Колкото повече кеш памет, толкова по-бързо ще бъде четене / запис. (много важно) Капацитетът на съхранение: очевидно това е количеството налично пространство за съхранение на данни. Колкото повече, толкова по-добре. Комуникационен интерфейс: начинът, по който данните се прехвърлят от диска в паметта. Интерфейсът SATA III е най-бързият в момента за този тип твърди дискове.

Ако искате също да знаете повече за хардуера подробно, препоръчваме нашите статии:

• Защо НЕ е необходимо дефрагментиране на SSD?

С това завършваме нашето обяснение за това как е твърд диск и как работи. Дано да е било много полезно за вас и вече разбирате колко е важно да имате добър твърд диск.