Trdi disk - vse kar morate vedeti

Uporaba trdega diska kot glavne enote za shranjevanje je že oštevilčena. S pojavom zelo hitrih diskov so trdi diski prešli v ozadje, čeprav niso manj pomembni, saj so idealni za množično shranjevanje. Enote, ki trenutno dosegajo 16 TB in za nekaj več kot 60 evrov lahko v svojem osebnem računalniku imamo 2 TB, kar je za mnoge od nas še vedno nedosegljivo, če je SSD za svojo ceno.

V tem članku bomo zbrali vse, kar morate vedeti o trdih diskih, njihovem delovanju, značilnostih in predvsem prednosti in slabosti, ki jih ponujajo v primerjavi s SSD diski, kar je vedno nujno.

Funkcije in notranje komponente trdega diska

Ime trdega diska izvira iz angleškega trdega diska ali kratice trdega diska, po kateri vsi poznamo to shranjevalno enoto in ki je tudi najjasnejši način za razlikovanje od SSD (Solic Disk Drive).

Naloga trdega diska je le oskrba z našo opremo, kraj shranjevanja vseh datotek, programov in nameščen operacijski sistem. Zaradi tega se imenuje tudi glavna shramba, ki za razliko od pomnilnika RAM-a hrani datoteke v notranjosti tudi brez električne energije.

Medtem ko so diski v celoti sestavljeni iz elektronskih komponent in hranijo informacije o čipu, sestavljenem iz vrat NAND, imajo trdi diski mehanske dele. V njih se serija diskov vrti z veliko hitrostjo, tako da se z magnetnimi glavami informacije na njih odčitajo in izbrišejo. Poglejmo glavne elemente, ki so del trdega diska.

Jedi

Tu bodo shranjene informacije. Nameščeni so vodoravno in vsaka plošča je sestavljena iz dveh površin ali magnetiziranih snemalnih površin. Običajno so narejeni iz kovine ali stekla. Za shranjevanje informacij v njih so celice, v katerih jih je mogoče magnetizirati pozitivno ali negativno (1 ali 0). Konča jih je točno kot ogledalo, v njih je shranjeno ogromno podatkov in površina mora biti popolna.

Bralne glave

Drugi najpomembnejši element so bralne glave, ki jih imamo po eno za vsak obraz ali snemalno površino. Te glave v resnici ne vzpostavijo stika s ploščami, zato jih na njih ni. Ko se posoda vrti, nastane tanek film zraka, ki preprečuje štetje med njim in igralno ploščo (približno 3 nm narazen). To je ena glavnih prednosti pred SSD-ji, katerih celice se z brisanjem in zapisovanjem razgradijo.

Motorji

Videli smo, da je znotraj trdega diska veliko mehanskih elementov, toda najbolj se pokaže, da so motorji. Razen oboževalcev je edini tak izdelek v osebnem računalniku in glavni vir počasnih trdih diskov. Motor vrti plošče z določeno hitrostjo, najhitreje znaša 5.400 vrtljajev v minuti, 7.200 ali 10.000 vrtljajev na minuto. Dokler te hitrosti ne dosežete, ne boste mogli komunicirati z diski in je odličen vir počasnosti.

Temu dodamo še motor ali bolje elektromagnet, zaradi katerega se bralne glave premikajo, da se nahajajo na mestu, kjer so podatki. Tudi to zahteva čas, saj je še en vir počasnosti.

Predpomnilnik

Vsaj trenutne enote imajo v elektronski tokokrog vgrajen pomnilniški čip. Ta deluje kot most za izmenjavo informacij s fizičnih plošč v pomnilnik RAM. Kot dinamičen medpomnilnik olajša dostop do fizičnih informacij in je običajno 64 MB.

Zaprto

Zapiranje je za HDD zelo pomembno, saj mora biti notranjost, za razliko od SSD-ja, popolnoma pod tlakom, da ne pride niti en sam prah. Upoštevajmo, da se plošče vrtijo z ogromno hitrostjo, igla glav pa meri le nekaj mikrometrov. Vsak trden element, ne glede na to, kako majhen je, lahko napravi nepopravljivo poškoduje.

Povezave

Za zaključek imamo na hrbtni strani paketa celoten sklop povezav, ki je sestavljen iz priključka za napajanje SATA in drugega za podatke. Prej so trdi diski IDE imeli tudi ploščo za izbiro načina delovanja, podrejeni ali nadrejeni, če so pogoni delili vodilo, zdaj pa se vsak pogon priključi na ločena vrata na matični plošči.

Faktorji oblike in vmesnika na trdem disku

V tem smislu so informacije trenutno precej kratke, saj najdemo le dva tvorbena dejavnika. Prvi je standard za namizne računalnike, s 3, 5-palčnimi pogoni in dimenzijami 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Drugi je oblikovni faktor, ki se uporablja v 2, 5-palčnih prenosnikih, ki merijo 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

Kar zadeva tehnologije povezovanja, za HDD diske trenutno nimamo preveč:

SATA

To je komunikacijski standard na trdih diskih trenutnih osebnih računalnikov kot nadomestek IDE. V tem primeru se namesto vzporedno za prenos podatkov uporablja serijska vodila, ki uporabljajo protokol AHCI. Je bistveno hitrejši od tradicionalnega IDE in učinkovitejši z največjimi prenosi 600 MB / s. Poleg tega omogoča vroče povezave naprav in ima veliko manjše in bolj vodljive vodila. V vsakem primeru lahko trenutni mehanski trdi disk pri branju doseže največ 400 MB / s, medtem ko SATA SSD-ji to prednostjo v celoti izkoristijo.

SAS

To je razvoj vmesnika SCSI in to je vodila, ki deluje serijsko kot SATA, čeprav se ukazi tipa SCSI še vedno uporabljajo za interakcijo s trdimi diski. Ena od njegovih lastnosti je, da je mogoče na isti vodilo povezati več naprav, poleg tega pa je sposobna zagotoviti konstantno hitrost prenosa za vsako od njih. Lahko povežemo več kot 16 naprav in ima enak povezovalni vmesnik kot SATA diske, zato je idealen za namestitev konfiguracij RAID na strežnike.

Njegova hitrost je manjša od SATA, vendar je pomembna značilnost, da lahko krmilnik SAS komunicira s SATA diskom, vendar SATA regulator ne more komunicirati s SAS diskom.

Fizični, logični in funkcionalni deli trdega diska

Osnovne dele smo že videli v notranjosti, vendar je to šele začetek razumevanja, kako dejansko deluje. In če želite vedeti vse o teh trdih diskih, je ta razdelek najpomembnejši, saj določa, kako deluje trdi disk, kar lahko storite na dva načina:

CHS (cilinder - glava - sektor): Ta sistem je tisti, ki se uporablja v prvih trdih diskih, čeprav ga je nadomestilo naslednje. S pomočjo teh treh vrednosti je mogoče bralno glavo postaviti na mesto, kjer se podatki nahajajo. Ta sistem je bil enostavno razumeti, vendar je zahteval precej dolga navodila za pozicioniranje.

LBA (logično naslavljanje v blokih): to je trenutno uporabljeni, v tem primeru trdi disk razdelimo na sektorje in vsakemu dodelimo unikatno številko, kot da bi šlo za spominski naslov, na katerem naj bi bilo vreteno. V tem primeru bo niz navodil krajši in učinkovitejši, sistem pa bo omogočil indeksiranje diska.

Fizična zgradba posode

Poglejmo, kako je razdeljena fizična struktura trdega diska, ki bo določil, kako deluje.

• Skladba: Skladbe so koncentrični obroči, ki tvorijo snemalno površino diska. Cilinder: Cilinder tvorijo vse skladbe, ki so navpično poravnane na vsaki od plošč in ploskev. To ni nekaj fizičnega, ampak namišljeni valj. Sektor: Vsak tir je razdeljen na kose lokov, ki jih imenujemo sektorji. V vsakem sektorju bodo shranjeni podatki in če eden od njih ostane nepopoln, bodo naslednji podatki šli v naslednji sektor. Velikosti tehnološkega sektorja ZBR (snemanje z bitnim območjem) se bodo spreminjale od notranjih do zunanjih skladb, kar bo povečalo prostor. Običajno so 4KB, čeprav se lahko spremeni iz operacijskega sistema. Grozd: Gre za skupino sektorjev. Vsaka datoteka bo zasedala določeno število gruč in nobene druge datoteke ni mogoče shraniti v določeno gručo.

Logična struktura trdega diska

Smešno je, da je bila logična struktura trdega diska ohranjena tudi za SSD diske, čeprav deluje drugače.

Začetni sektor (MBR ali GPT)

Glavni zagonski zapis ali MBR je prvi sektor trdega diska, sled 0, valj 0, sektor 1. Tu je shranjena razdelitvena tabela celotnega trdega diska, ki označuje njihov začetek in konec. Shranjen je tudi Boot Loader, kjer se zbira aktivna particija, na kateri je nameščen sistem ali operacijski sistemi. Trenutno ga je skoraj v vseh primerih zamenjal stil particij GPT, ki ga bomo zdaj podrobneje videli.

Predelne stene

Vsaka particija trdi disk deli na točno določeno število valjev in lahko so velikosti, ki jim jih želimo dodeliti. Te informacije bodo shranjene v razpredelnici. Trenutno obstaja koncept logičnih particij, skupaj z dinamičnim trdim diskom, s katerim lahko celo združimo dva različna trda diska in glede na sistem deluje kot eno.

Razlika med MBR in GPT

Trenutno sta na voljo dve vrsti particijskih tabel za trdi disk ali SSD, tiste vrste MBR ali vrste GPT (Global Unique Identifier). Slog razdelitve GPT je bil implementiran za sisteme vmesnikov EFI ali Extensible Firmware, ki je nadomestil stari BIOS sistem računalnikov. Medtem ko BIOS za upravljanje trdega diska uporablja MBR, je GPT usmerjen v lastniški sistem UEFI. Najboljše od tega, da ta sistem vsaki particiji dodeli edinstven GUID, je tako, kot da gre za MAC naslov, alokator pa je tako dolg, da bi lahko vse particije na svetu enolično poimenovali, tako da praktično odpravlja fizične omejitve s trdega diska v smislu particioniranja.

To je prva in najbolj vidna razlika pri MBR. Čeprav ta sistem omogoča samo ustvarjanje 4 primarnih particij na trdem disku z največ 2 TB, v GPT ni teoretičnih omejitev za njihovo ustvarjanje. To omejitev nekako naredi operacijski sistem in Windows trenutno podpira 128 primarnih particij.

Druga razlika je v sistemu za zagon. Z GPT lahko UEFI BIOS sam ustvari svoj lastni zagonski sistem in pri vsakem zagonu dinamično zazna vsebino diska. To nam omogoča popoln zagon računalnika, tudi če trdi disk zamenjamo z drugim z drugo logično distribucijo. Namesto tega MBR ali stari BIOSi potrebujejo izvedljiv program, da prepoznajo aktivno particijo in lahko začnejo z zagonom.

Na srečo skoraj vsi trenutni trdi diski HDD in SSD prihajajo predkonfigurirani s sistemom particij GPT in v vsakem primeru lahko iz sistema samega ali v ukaznem načinu z Diskpartom spremenimo ta sistem pred namestitvijo sistema Windows.

Datotečni sistemi na trdem disku

Za zaključek delovanja trdega diska se moramo naučiti, kateri so glavni uporabljeni datotečni sistemi. So temeljni del uporabnika in možnosti shranjevanja.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

Če ne upošteva prisotnosti sistema FAT, saj je v trenutnih sistemih za shranjevanje praktično neuporaben, je FAT32 njegov predhodnik. Ta sistem omogoča dodelitev 32-bitnih naslovov grozdam, zato teoretično podpira velikosti pomnilnika 8 TB. Resničnost je, da Windows omeji to zmogljivost na 128 GB z velikostjo datotek, ki ne presega 4 GB, zato gre za sistem, ki uporablja le majhne pomnilniške USB.

Windows je za premagovanje omejitev FAT32 ustvaril sistem exFAT, ki podpira teoretične velikosti datotek do 16 EB (Exabajti) in teoretične velikosti pomnilnika 64 ZB (Zettabytes)

Ta sistem uporablja sistem Windows za namestitev sistema in upravljanje datotek na trdem disku. Trenutno podpira 16TB, 256TB datoteke kot največjo velikost glasnosti, za oblikovanje pa lahko konfigurirate različne velikosti grozda. Gre za sistem, ki za konfiguracijo glasnosti porabi veliko prostora, zato priporočamo velikosti particij, večje od 10 GB.

Gre za Applov lastni datotečni sistem in nadomešča tradicionalni HFS z dodajanjem podpor za večje datoteke in večje količine. Te velikosti znašajo največ 8 EB.

Zdaj imamo opravka z lastnim datotečnim sistemom Linuxa, ki je trenutno v različici EXT4. Podprte velikosti datoteke so največ 16TB, velikost glasnosti pa 1 EB.

Končno je ReFS še en sistem, ki ga je patentiral Microsoft in ki naj bi bil evolucija NTFS. Izveden je bil s sistemom Windows Server 2012, vendar ga nekateri Windows 10 za poslovne distribucije trenutno podpirajo. Ta sistem se pri NTFS izboljšuje v več pogledih, na primer z izvajanjem zaščite pred degradacijo podatkov, popravljanjem in odpovedjo ter odvečnostjo, podporo RAID, preverjanje integritete podatkov ali odstranitev chkdsk Podpira velikosti datotek 16 EB in velikost glasnosti 1 YB (Yottabyte)

Kaj je RAID

Tesno povezane s konceptom datotečnih sistemov so tudi konfiguracije RAID. V resnici obstajajo prenosni računalniki ali osebni računalniki, ki že imajo konfiguracijo RAID 0 za svojo kapaciteto shranjevanja.

RAID pomeni Redundantni niz neodvisnih diskov in je sistem za shranjevanje podatkov, ki uporablja več shranjevalnih enot. V njih se podatki porazdelijo, kot da gre za eno samo enoto, ali pa se presnemajo, da se zagotovi celovitost podatkov pred napakami. Te enote za shranjevanje so lahko trdi ali mehanski trdi diski, SSD ali trdi diski, celo M.2.

Trenutno obstaja veliko število RAID ravni, ki je sestavljena iz konfiguracije in povezovanja teh trdih diskov na različne načine. Na primer, RAID 0 združi dva ali več diskov v enega za distribucijo podatkov o vseh njih. Idealen je za razširitev pomnilnika z ogledom samo enega trdega diska v sistemu, na primer dva 1TB HDD-ja lahko tvorita en sam 2TB. Po drugi strani je RAID 1 ravno nasprotno, gre za konfiguracijo z dvema ali več zrcalnimi diski, tako da se podatki shranijo na vsako od njih.

Prednosti in slabosti HDD-ja v primerjavi s SSD-jem

In na koncu bomo povzeli in razložili glavne razlike med mehanskim trdim diskom in SSD diskom. Za to že imamo članek, v katerem so vsi ti dejavniki podrobno razloženi, zato bomo le naredili hitro sintezo.

Izjemne prednosti

• Zmogljivost: To je ena glavnih prednosti, ki jo ima trdi disk pred SSD-om, in to ne ravno zato, ker so SSD diski majhni, temveč zato, ker njihovi stroški precej narastejo. Vemo, da je trdi disk počasnejši od SSD-ja, 400MB / s v primerjavi s 5000MB / s na najhitrejših pogonih, vendar je njegova zmogljivost shranjevanja na pogon popolna za uporabo kot podatkovno skladišče. Trenutno so na voljo 3, 5-palčni trdi diski do 16TB. Nizki stroški na GB: Posledično je od zgoraj navedenega cena na GB veliko nižja na trdem disku kot na SSD-ju, zato lahko kupimo veliko večje enote, vendar po nižji ceni. Trdi disk z 2 TB najdemo po ceni približno 60 evrov, medtem ko 2 TB M.2 SSD znaša vsaj 220 evrov ali več. Rok uporabnosti: In tretja prednost trdega diska je rok uporabe plošč. Pazite, da ne omenjate njegove trajnosti in odpornosti, ampak kolikokrat lahko zapišemo in izbrišemo celice, kar je na mehanskih trdih diskih praktično neomejeno. Na SSD diskih je število omejenih na nekaj tisoč, zaradi česar so veliko manj privlačne možnosti za baze podatkov in strežnike.

Slabosti

• So zelo počasni: s pojavom SSD-jev so mehanski trdi diski postali najpočasnejša naprava v računalniku, tudi pod USB 3.1. S tem so skorajda uporabne možnosti za namestitev operacijskega sistema, ki je namenjen samo podatkom, če resnično želimo hiter računalnik. Govorimo o številkah, ki HD postavljajo 40-50 krat počasneje kot SSD, to ni neumnost. Fizična velikost in hrup: Ker je mehanski in ima plošče, je njihova velikost v primerjavi z M.2 SSD, ki meri le 22 × 80 mm, precej velika. Podobno imajo motorne in mehanske glave precej hrupne, še posebej, če so datoteke razdrobljene. Razdrobljenost: razdelitev skladb povzroči, da se podatki sčasoma razdrobijo. Z drugimi besedami, disk bo zapolnil sektorje, ki so bili ob izbrisu prazni, zato mora bralna glava narediti veliko skokov, da lahko preberete celotno datoteko. V SSD-ju, ki je pomnilnik elektronskih celic, so vsi dostopni z isto hitrostjo, tako kot pomnilnik RAM-a tudi ta problem ne obstaja.

Sklep o trdem disku

Na ta način pridemo do konca našega članka, ki poglobljeno razvija temo mehanskega trdega diska. Brez dvoma gre za elemente, ki vsaj za večino uporabnikov igrajo nekoliko manj pomembno vlogo, saj imajo na trgu SSD diske s celo 2 TB. Vendar so še vedno zvezdniška možnost za množično shranjevanje, saj za to ne potrebujemo toliko hitrosti, ampak veliko prostora.

Predstavljajte si, kaj bi se zgodilo, če bi imeli en sam 512 ali 256 GB SSD in bi radi shranili 4K filme, namestili igre ali smo ustvarjalci vsebine. Če želimo hitrost, moramo za SSD porabiti bogastvo, medtem ko bi nas 20 TB s trdim diskom stalo približno 600 evrov, medtem ko bi to naredili s SSD SATA, bi nas lahko stalo približno 2000 evrov, če so NVMe, pa je bolje, da tega sploh ne izračunamo.

Zdaj vam puščamo nekaj člankov, ki vam bodo koristili za dopolnitev informacij, in seveda z našimi vodniki.

Koliko trdih diskov imate na računalniku in kakšne vrste so? Ali uporabljate SSD in HDD?