składniki

Co to jest dysk twardy komputera?

Podczas uruchamiania komputera zestaw oprogramowania układowego przechowywanego w układzie BIOS sprawdza sprzęt. Jeśli wszystko jest w porządku, przekazuje kontrolę do programu ładującego systemu operacyjnego. Następnie system operacyjny ładuje się i zaczynasz korzystać z komputera. W tym samym czasie, gdzie był przechowywany system operacyjny przed włączeniem komputera? Jak twój esej, który pisałeś przez całą noc, pozostał nienaruszony po wyłączeniu zasilania komputera? Znowu, gdzie to jest przechowywane?

No dobrze, może posunąłem się za daleko i wszyscy dobrze wiecie, że dane komputerowe są przechowywane na dysku twardym. Niemniej jednak nie wszyscy wiedzą, co to jest i jak działa, a skoro tu jesteś, wnioskujemy, że chcielibyśmy wiedzieć. Cóż, dowiedzmy się!

Co to jest dysk twardy

Tradycyjnie spójrzmy na definicję dysku twardego w Wikipedii:

dysk twardy (śruba, dysk twardy, dysk twardy, HDD, HDD, HMDD) to urządzenie pamięci masowej o dostępie swobodnym oparte na zasadzie zapisu magnetycznego.

Wykorzystywane są w zdecydowanej większości komputerów, a także oddzielnie podłączanych urządzeń do przechowywania kopii zapasowych danych, przechowywania plików itp.

Zastanówmy się trochę. lubię termin dysk twardy ”. Te pięć słów oddaje cały sens. HDD to urządzenie, którego celem jest przechowywanie zapisanych na nim danych przez długi czas. Dyski twarde oparte są na twardych (aluminiowych) dyskach ze specjalną powłoką, na których za pomocą specjalnych głowic zapisywane są informacje.

Nie będę szczegółowo omawiał samego procesu nagrywania - w rzeczywistości jest to fizyka ostatnich klas szkoły i jestem pewien, że nie masz ochoty się w to zagłębiać, a artykuł wcale o tym nie jest.

Zwróć także uwagę na frazę: losowy dostęp ”, co z grubsza oznacza, że my (komputer) możemy w każdej chwili odczytać informacje z dowolnego odcinka linii kolejowej.

Ważne jest, aby pamięć HDD nie była ulotna, to znaczy nie ma znaczenia, czy jest podłączone zasilanie, czy nie, informacje zapisane na urządzeniu nigdzie nie znikną. Jest to istotna różnica między pamięcią stałą komputera a pamięcią tymczasową ().

Patrząc na dysk twardy komputera w prawdziwym życiu, nie zobaczysz żadnych dysków ani głowic, ponieważ wszystko to jest ukryte w szczelnej obudowie (strefa hermetyczna). Zewnętrznie dysk twardy wygląda tak:

Dlaczego komputer potrzebuje dysku twardego?

Zastanów się, czym jest dysk twardy w komputerze, czyli jaką rolę odgrywa w komputerze. Widać, że przechowuje dane, ale jak i co. Tutaj wyróżniamy następujące funkcje dysku twardego:

Przechowywanie systemu operacyjnego, oprogramowania użytkownika i jego ustawień;
Przechowywanie plików użytkownika: muzyki, wideo, obrazów, dokumentów itp.;
Wykorzystanie części miejsca na dysku twardym do przechowywania danych, które nie mieszczą się w pamięci RAM (plik stronicowania) lub przechowywanie zawartości pamięci RAM podczas korzystania z trybu uśpienia;

Jak widać, dysk twardy komputera to nie tylko zrzut zdjęć, muzyki i filmów. Przechowuje cały system operacyjny, a dodatkowo dysk twardy pomaga radzić sobie z obciążeniem pamięci RAM, przejmując niektóre jej funkcje.

Z czego wykonany jest dysk twardy?

Częściowo wspomnieliśmy o komponentach dysku twardego, teraz zajmiemy się tym bardziej szczegółowo. Tak więc główne elementy dysku twardego:

Rama Chroni mechanizmy dysku twardego przed kurzem i wilgocią. Z reguły jest szczelny, aby do środka nie dostała się ta sama wilgoć i kurz;
Dyski (naleśniki) - płyty wykonane z pewnego stopu metali, powlekane obustronnie, na których zapisywane są dane. Liczba płyt może być różna - od jednego (w opcjach budżetowych) do kilku;
Silnik - na wrzecionie, na którym mocowane są naleśniki;
Blok głowy - konstrukcja połączonych ze sobą dźwigni (wahaczy) i głowic. Część dysku twardego, która odczytuje i zapisuje na nim informacje. Na jeden naleśnik używa się pary głów, ponieważ działają zarówno górna, jak i dolna część;
Urządzenie pozycjonujące (Uruchamiacz ) - mechanizm napędzający blok głowic. Składa się z pary trwałych magnesów neodymowych i cewki umieszczonej na końcu jednostki głównej;
Kontroler - elektroniczny mikroukład kontrolujący działanie dysku twardego;
strefa parkowania - miejsce wewnątrz dysku przy dyskach lub na ich wnętrzu, gdzie głowice są opuszczane (parkowane) na czas postoju, aby nie uszkodzić powierzchni roboczej naleśników.

Takie proste urządzenie z dyskiem twardym. Powstała wiele lat temu i od dawna nie dokonywano w niej zasadniczych zmian. I ruszamy dalej.

Jak działa dysk twardy

Po doprowadzeniu zasilania do dysku twardego silnik, na którego wrzecionie zamocowane są naleśniki, zaczyna się rozkręcać. Po osiągnięciu prędkości, z jaką w pobliżu powierzchni dysków powstaje stały strumień powietrza, głowice zaczynają się poruszać.

Ta sekwencja (najpierw tarcze się obracają, a potem głowice zaczynają pracować) jest konieczna, aby głowice zawisły nad płytkami w wyniku przepływu powietrza. Tak, nigdy nie dotykają powierzchni dysków, w przeciwnym razie te ostatnie zostałyby natychmiast uszkodzone. Jednak odległość od powierzchni talerzy magnetycznych do głowic jest tak mała (~10 nm), że nie widać jej gołym okiem.

Po uruchomieniu w pierwszej kolejności odczytywane są informacje serwisowe o stanie dysku twardego oraz inne niezbędne informacje na jego temat, znajdujące się na tzw. ścieżce zerowej. Dopiero wtedy rozpoczyna się praca z danymi.

Informacje na dysku twardym komputera zapisywane są na ścieżkach, które z kolei podzielone są na sektory (taka pizza pokrojona na kawałki). Aby zapisać pliki, kilka sektorów łączy się w klaster, który jest najmniejszym miejscem, w którym można zapisać plik.

Oprócz takiego „poziomego” partycjonowania dysku istnieje również warunkowe „pionowe”. Ponieważ wszystkie głowice są połączone, są one zawsze umieszczane na tym samym numerze ścieżki, każda na osobnej płycie. Tak więc podczas pracy dysku twardego głowice niejako rysują cylinder:

Podczas pracy HDD w rzeczywistości wykonuje dwa polecenia: czytanie i pisanie. Gdy konieczne jest wykonanie polecenia zapisu, obliczany jest obszar na dysku, na którym zostanie wykonany, następnie głowice są pozycjonowane i faktycznie polecenie jest wykonywane. Wynik jest następnie sprawdzany. Oprócz zapisywania danych bezpośrednio na dysku, informacje trafiają również do jego pamięci podręcznej.

Jeśli kontroler otrzyma polecenie odczytu, w pierwszej kolejności sprawdza, czy w pamięci podręcznej znajdują się wymagane informacje. Jeśli go tam nie ma, ponownie obliczane są współrzędne do ustawienia głowic, następnie głowice są ustawiane i odczytywane.

Po zakończeniu prac, gdy zaniknie zasilanie dysku twardego, głowice automatycznie parkują w strefie parkowania.

Tak ogólnie działa dysk twardy komputera. W rzeczywistości wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane, ale przeciętny użytkownik najprawdopodobniej nie potrzebuje takich szczegółów, więc zakończymy tę sekcję i przejdziemy dalej.

Rodzaje dysków twardych i ich producenci

Obecnie na rynku są właściwie trzej główni producenci dysków twardych: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. W pełni pokrywają zapotrzebowanie na urządzenia wszystkich typów i wymagań. Pozostałe firmy albo zbankrutowały, albo zostały przejęte przez kogoś z trzech głównych, albo zmieniły profil.

Jeśli mówimy o rodzajach dysków twardych, można je podzielić w ten sposób:

W przypadku laptopów głównym parametrem jest rozmiar urządzenia 2,5 cala. Dzięki temu można je kompaktowo umieścić w obudowie laptopa;
Na PC - w tym przypadku możliwe jest również użycie dysków twardych 2,5 ″, ale z reguły używane są 3,5 cala;
Zewnętrzne dyski twarde to urządzenia, które są oddzielnie podłączane do komputera PC/laptopa, najczęściej pełniąc funkcję magazynu plików.

Istnieje również specjalny rodzaj dysków twardych - do serwerów. Są one identyczne z konwencjonalnymi komputerami PC, ale mogą różnić się interfejsami do połączeń i większą wydajnością.

Wszystkie inne podziały HDD na typy wynikają z ich cech, dlatego rozważymy je.

Specyfikacje dysku twardego

Tak więc główne cechy dysku twardego komputera:

Tom - wskaźnik maksymalnej możliwej ilości danych, które można zmieścić na dysku. Pierwszą rzeczą, na którą zwykle zwracają uwagę przy wyborze dysku twardego. Liczba ta może osiągnąć 10 TB, chociaż 500 GB - 1 TB jest częściej wybierane na komputer domowy;
Współczynnik kształtu - rozmiar dysku twardego. Najczęstsze to 3,5 i 2,5 cala. Jak wspomniano powyżej, 2.5″ w większości przypadków jest instalowane w laptopach. Są również używane w zewnętrznych dyskach twardych. 3.5″ jest zainstalowany na PC i na serwerze. Współczynnik kształtu ma również wpływ na wielkość, ponieważ na większym dysku można zmieścić więcej danych;
Prędkość wrzeciona - Jak szybko obracają się naleśniki? Najczęstsze to 4200, 5400, 7200 i 10000 obr./min. Ta cecha bezpośrednio wpływa na wydajność, a także cenę urządzenia. Im wyższa prędkość, tym większe obie wartości;
Berło - sposób (rodzaj złącza) podłączenia dysku twardego do komputera. Najpopularniejszym obecnie interfejsem dla wewnętrznych dysków twardych jest SATA (starsze komputery używały IDE). Zewnętrzne dyski twarde są zwykle podłączane przez USB lub FireWire. Oprócz wymienionych istnieją inne interfejsy, takie jak SCSI, SAS;
Objętość bufora (pamięć podręczna) - rodzaj szybkiej pamięci (według typu pamięci RAM) zainstalowanej na kontrolerze HDD, przeznaczonej do tymczasowego przechowywania najczęściej używanych danych. Rozmiar bufora może wynosić 16, 32 lub 64 MB;
Czas dostępu losowego - czas, w którym HDD gwarantuje zapis lub odczyt z dowolnej części dysku. Zmienia się od 3 do 15 ms;