▷ Kas ir cietais disks un kā tas darbojas

Šodien mēs detalizēti redzēsim, kas ir cietais disks un kam tas paredzēts. Iespējams, ka šodien mums nebija personālo datoru, ja tas nebūtu paredzēts glabāšanas ierīču izgudrošanai. Turklāt tehnoloģija nebūtu tik daudz attīstījusies, ja nebūtu šo atbalstu, lai spētu uzglabāt tik daudz informācijas.

Mēs zinām, ka cietais disks nav kritiska ierīce datora darbībai, jo, ja tas darbojas, tas var darboties. Bet bez datiem datora lietderība praktiski nav .

Satura rādītājs

Pamazām cietajos diskos šajā ievainotajā vai SSD diskā tiek gūti panākumi pār tradicionālajiem cietajiem diskiem, kas ir tie, kurus mēs apskatīsim šajā rakstā. Tomēr tas joprojām nodrošina lielāku uzglabāšanas jaudu un lielāku izturību. Tātad, redzēsim, kas ir cietais disks un kā tas darbojas

Kas ir cietais disks?

Pirmais, kas mums būs jādara, ir definēt, kas ir cietais disks. Cietais disks ir ierīce datu glabāšanai nemainīgā veidā, tas ir, digitālo datu glabāšanai tā izmanto magnētisko ierakstīšanas sistēmu. Šādā veidā ierakstīto informāciju ir iespējams pastāvīgi saglabāt datu nesējā (tātad tā nav gaistoša). Saukti arī par HDD vai cietā diska diskdziņiem.

Cietais disks sastāv no vienas vai vairākām stingrām plāksnēm, kas ievietotas hermētiskā kastē un savienotas ar kopēju asi, kas rotē ar lielu ātrumu. Uz katras pīles, kurām parasti ir divas paredzētas uzglabāšanai, ir divas atsevišķas lasīšanas / rakstīšanas galviņas.

Cietie diski ir daļa no datora sekundārās atmiņas vai vita diagrammā, 5. līmeņa (L5) un zemāk. To sauc par sekundāro atmiņu, jo tas ir datu avots, lai galvenā atmiņa (RAM atmiņa) varētu tos ņemt un strādāt ar viņiem, nosūtot un saņemot instrukcijas no CPU vai procesora. Šī sekundārā atmiņa būs tā, kurai ir vislielākā datorā pieejamā ietilpība, un tā arī nebūs gaistoša. Ja mēs izslēgsim datoru, RAM tiks iztukšots, bet ne cietais disks.

Cietā diska fizikālie komponenti

Pirms zināt cietā diska darbību, ir ērti uzskaitīt un definēt dažādas cietā diska fiziskās sastāvdaļas:

• Trauki: atradīsies tur, kur informācija tiek glabāta. Tie ir izvietoti horizontāli, un katru plāksni veido divas virsmas vai magnetizētas virsmas, augšējā un apakšējā virsma. Parasti to izgatavo no metāla vai stikla. Lai tajās glabātu informāciju, viņiem ir šūnas, kurās tās var magnetizēt pozitīvi vai negatīvi (1 vai 0). Lasīšanas galva: tas ir elements, kas veic lasīšanas vai rakstīšanas funkciju. Katrai plāksnes sejai vai virsmai būs viena no šīm galviņām, tāpēc, ja mums ir divas plāksnes, būs četras lasīšanas galviņas. Šīm galviņām nav kontakta ar plāksnēm, ja šādā gadījumā disks tiks saskrāpēts un dati tiks bojāti. Kad trauki griežas, tiek izveidota plāna gaisa plēve, kas neļauj saskaitīties starp to un atskaņošanas galviņu (aptuveni 3 nm attālumā viens no otra). Mehāniskā roka: tie būs elementi, kas atbild par lasīšanas galvu turēšanu. Tie ļauj piekļūt trauku informācijai, lineāri pārvietojot lasīšanas galviņas no iekšpuses uz ārpusi. to pārvietošana notiek ļoti ātri, lai gan mehānisko elementu dēļ tiem ir diezgan daudz ierobežojumu attiecībā uz lasīšanas ātrumu. Dzinēji: cietā diska iekšpusē būs divi motori, viens, lai pagrieztu plāksnes, parasti ar ātrumu no 5000 līdz 7200 apgriezieniem minūtē (apgr./min.). Un mums būs arī vēl viens mehānisko ieroču elektroniskās shēmas kustībai : papildus mehāniskiem elementiem cietajā diskā ir arī elektroniska shēma, kas ir atbildīga par galvas pozicionēšanas, kā arī tās lasīšanas un rakstīšanas funkciju pārvaldību. Šī shēma ir atbildīga arī par cietā diska saziņu ar pārējiem datora komponentiem, plātņu šūnu pozīciju tulkošanu uz adresēm, kas saprotamas RAM un CPU atmiņai. Kešatmiņa: pašreizējiem cietajiem diskiem ir elektroniskajā shēmā integrēta atmiņas mikroshēma, kas kalpo par tiltu informācijas apmaiņai no fiziskajiem šķīvjiem līdz RAM atmiņai. Tas ir kā dinamisks buferis, kas atvieglo piekļuvi fiziskajai informācijai. Savienojuma porti: diska aizmugurē un ārpus paketes ir savienojuma porti. Parasti tos veido kopnes savienotājs ar mātesplati, 12 V barošanas savienotājs un IDE gadījumā ar pārejas spraugām galvenā / pakārtotā atlasīšanai.

Savienojumu tehnoloģijas

Cietajam diskam jābūt savienotam ar datora mātesplati. Ir dažādas savienojuma tehnoloģijas, kas cieto disku parametrus vai laiku nodrošinās.

IDE (integrētā ierīces elektronika):

Pazīstams arī kā ATA vai PATA (Parallel ATA). Vēl nesen tā bija standarta metode cieto disku savienošanai ar mūsu datoriem. Tas ļauj savienot divas vai vairākas ierīces caur paralēlu kopni, kas sastāv no 40 vai 80 kabeļiem.

Šī tehnoloģija ir pazīstama arī kā DMA (Direct Memory Access), jo tā ļauj tiešu savienojumu starp RAM un cieto disku.

Lai divas ierīces savienotu ar vienu un to pašu kopni, tās būs jākonfigurē kā galvenie vai vergi. Šādā veidā pārzinis zinās, kam tas jānosūta vai jālasa dati, un ka informācija netiek šķērsota. Šī konfigurācija tiek veikta, izmantojot pašas ierīces džemperi.

• Galvenais: tai jābūt pirmajai ierīcei, kas savienota ar kopni, parasti cietais disks ir jākonfigurē galvenajā režīmā DC / DVD lasītāja priekšā. Jums arī jākonfigurē galvenais motocikla cietais disks, ja tam ir instalēta operētājsistēma. Vergs: būs sekundārā ierīce, kas savienota ar IDE kopni. Lai būtu vergs, vispirms jābūt meistaram.

IDE savienojuma maksimālais pārsūtīšanas ātrums ir 166 MB / s. saukts arī par Ultra ATA / 166.

SATA (seriālā ATA):

Tas ir pašreizējais saziņas standarts mūsdienu datoros. Šajā gadījumā datu pārraidei paralēlas vietā tiks izmantota seriālā kopne. Tas ir daudz ātrāks nekā tradicionālais IDE un efektīvāks. Turklāt tas pieļauj karstu ierīču savienojumu, un tam ir daudz mazāki un vieglāk vadāmi autobusi.

Pašreizējais standarts ir atrodams SATA 3, kas ļauj pārsūtīt ātrumu līdz 600 MB / s

SCSI (maza datora sistēmas saskarne):

Šis paralēlā tipa interfeiss ir paredzēts cietajiem diskiem ar lielu atmiņas ietilpību un lielu griešanās ātrumu. Šī savienojuma metode tradicionāli tiek izmantota serveriem un lielu uzglabāšanas cieto disku kopām.

SCSI kontrolieris vienlaikus var strādāt ar 7 cietajiem diskiem, izmantojot ne mazāk kā 16 ierīču savienojumu ar ķēdi. Ja maksimālais pārsūtīšanas ātrums ir 20 Mb / s

SAS (seriāli pievienota SCSI):

Tā ir SCSI saskarnes evolūcija, un tāpat kā SATA tā ir kopne, kas darbojas virknē, kaut arī SCSI tipa komandas joprojām tiek izmantotas, lai mijiedarbotos ar cietajiem diskiem. Viena no tās īpašībām papildus tām, kuras nodrošina SATA, ir tāda, ka vairākas kopas var savienot vienā autobusā, un tā arī spēj nodrošināt nemainīgu pārsūtīšanas ātrumu katrai no tām. Ir iespējams savienot vairāk nekā 16 ierīces, un tam ir tāds pats savienojuma interfeiss kā SATA diskiem.

Tā ātrums ir mazāks nekā SATA, bet ar lielāku savienojuma jaudu. SAS kontrolieris var sazināties ar SATA disku, bet SATA kontrolieris nevar sazināties ar SAS disku.

Izmantotie formas faktori

Attiecībā uz formas faktoriem ir vairāki to veidi, kas izmērīti collās: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 un 0´85. Lai arī visbiežāk tiek izmantotas 3, 5 un 2, 5 collas.

3, 5 collas:

Tās izmēri ir 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Tas ir tāda paša izmēra kā CD atskaņotāji, lai arī ir garāki (41, 4 mm). Šie cietie diski ir tie, kurus mēs izmantojam praktiski visos galddatoros.

2, 5 collas:

Tā izmēri ir 69, 8 x 9, 5 x 100 mm, un tie ir tipiski disketes mērījumi. Šie cietie diski tiek izmantoti piezīmjdatoriem, kas ir kompakti, mazi un viegli.

Fiziskā un loģiskā uzbūve

Ieraudzījuši cietā diska fiziskās sastāvdaļas, mums jāzina, kā tā datu struktūra ir sadalīta katrā cietā diska plāksnē. Kā parasti, tas nav tikai jautājums par informācijas nejaušu ierakstīšanu diskā, viņiem ir sava loģiskā struktūra, kas ļauj piekļūt noteiktai informācijai, kas uz tiem tiek glabāta.

Satura fiziskā struktūra

Trase

Katra diska virsma ir sadalīta koncentriskos gredzenos no katras sejas iekšpuses uz ārpusi. Ieraksts 0 apzīmē cietā diska ārējo malu.

Cilindrs

Tie ir vairāku dziesmu komplekts. Balonu veido visi apļi, kas ir vertikāli izlīdzināti katrā plāksnē un virsmā. Tie veidos iedomātu cilindru cietajā diskā.

Nozare

Sliedes savukārt ir sadalītas loka gabalos, ko sauc par sektoriem. Šajās sadaļās tiek glabāti datu bloki. Sektoru lielums nav noteikts, lai gan tas ir normāli, ja to atrod ar 510 B (baitu) ietilpību, kas ir 4 KB. Agrāk katra protektora sektori bija fiksēti, kas nozīmēja, ka ārējie sliedes ar lielāku diametru tika izniekotas tukšu caurumu dēļ. Tas mainījās ar ZBR (bitu ierakstīšana pa zonām) tehnoloģiju, kas ļauj efektīvāk izmantot vietu, mainot sektoru skaitu atkarībā no celiņa lieluma (celiņi ar lielāku rādiusu, vairāk sektoru)

Klastera

Saukta arī par sadales vienību, tā ir nozaru grupa. Katrs fails aizņem noteiktu klasteru skaitu, un nevienu citu failu nevar uzglabāt noteiktā klasterī.

Piemēram, ja mums ir 4096 B klasteris un 2700 B fails, tas aizņems vienu klasteru, un tajā būs arī vieta. Bet tajā vairs nevar saglabāt failus. Formatējot cieto disku, tam varam piešķirt noteiktu klastera izmēru, jo mazāks klastera izmērs, jo labāk tam tiks atvēlēta vieta, īpaši maziem failiem. Lai gan tieši pretēji, būs grūtāk piekļūt lasāmgalvas datiem.

Tiek ierosināts, ka 4096 KB klasteri ir ideāli piemēroti lielām glabāšanas vienībām.

Satura loģiskā struktūra

Loģiskā struktūra nosaka veidu, kādā dati tiek organizēti tajā.

Sāknēšanas sektors (Master Boot Record):

Parasti to sauc arī par MBR, tas ir visa cietā diska pirmais sektors, tas ir, 0. ieraksts, 0. cilindra 0. sektors. Šajā telpā tiek glabāta nodalījumu tabula, kurā ir visa informācija par nodalījumu sākumu un beigām. Tiek saglabāta arī programma Mester Boot, šī programma ir atbildīga par šīs nodalījumu tabulas lasīšanu un aktīvās nodalījuma sāknēšanas sektora vadības nodrošināšanu. Tādā veidā dators tiks sāknēts no aktīvā nodalījuma operētājsistēmas.

Kad mums ir vairākas operētājsistēmas, kas instalētas dažādos nodalījumos, būs jāinstalē sāknēšanas ielādētājs, lai mēs varētu izvēlēties operētājsistēmu, kuru vēlamies ielādēt.

Starpsienu telpa:

Cietais disks var būt izveidots no pilnīga nodalījuma, kas aptver visu cieto disku vai vairākus no tiem. Katrs nodalījums sadala cieto disku noteiktā skaitā cilindru, un tie var būt izmēri, ko mēs viņiem vēlamies piešķirt. Šī informācija tiks saglabāta nodalījumu tabulā.

Katram nodalījumam tiks piešķirts nosaukums, ko sauc par etiķeti. Operētājsistēmā Windows tie būs burti C: D: C: utt. Lai nodalījums būtu aktīvs, tam jābūt faila formātam.

Nedalīta telpa:

Var būt arī zināma atstarpe, kuru mēs vēl neesam sadalījuši, tas ir, ka mēs neesam tai piešķīruši faila formātu. Šajā gadījumā failus nevarēs saglabāt.

Adresācijas sistēma

Adresācijas sistēma ļauj nolasīšanas galviņu novietot tieši tajā vietā, kur atrodas dati, kurus mēs plānojam lasīt.

CHS (cilindru galviņas sektors): šī bija pirmā izmantotā adresācijas sistēma. Izmantojot šīs trīs vērtības, bija iespējams novietot lasīšanas galviņu vietā, kur atrodas dati. Šī sistēma bija viegli saprotama, taču tai bija nepieciešami diezgan gari pozicionēšanas virzieni.

LBA (loģiskā bloka adresēšana): šajā gadījumā cieto disku mēs sadalām sektoros un katram piešķiram unikālu numuru. Šajā gadījumā instrukciju ķēde būs īsāka un efektīvāka. Tā ir šobrīd izmantotā metode.

Failu sistēmas

Lai failus glabātu cietajā diskā, tam jāzina, kā tas tiks saglabāts, tāpēc mums jādefinē failu sistēma.

FAT (File Allocate Table):

Tā pamatā ir failu piešķiršanas tabulas izveidošana, kas ir diska indekss. Tiek saglabāti katra faila izmantotie klasteri, kā arī brīvi un kļūdaini vai sadrumstaloti klasteri. Tādā veidā, ja faili tiek izplatīti blakus esošajās kopās, izmantojot šo tabulu, mēs varēsim uzzināt, kur tie atrodas.

Šī failu sistēma nevar darboties ar nodalījumiem, kas lielāki par 2 GB

FAT 32:

Šī sistēma noņem 2 GB FAT ierobežojumus un lielākai ietilpībai ļauj mazāku klasteru izmēru. USB atmiņas diskdziņi parasti izmanto šo failu sistēmu, jo tā ir vispiederīgākā dažādām operētājsistēmām un multimediju ierīcēm, piemēram, audio vai video atskaņotājiem.

Viens ierobežojums, kas mums ir, ir tas, ka mēs nevarēsim saglabāt failus, kas lielāki par 4 GB.

NTFS (jaunās tehnoloģijas failu sistēma):

Tā ir failu sistēma, ko Windows operētājsistēmām izmanto pēc Windows NT. Ir atcelti FAT sistēmu failu un nodalījumu ierobežojumi, kā arī visa saglabāto failu lielāka drošība, jo tas atbalsta failu šifrēšanu un to atļauju konfigurēšanu. Turklāt tas ļauj sadalīt dažādus klasteru izmērus dažādiem nodalījumu izmēriem.

Šīs failu sistēmas ierobežojums ir tāds, ka tā nav pilnībā savietojama ar Linux vai Mac OS vecākās versijās. Un, pats galvenais, to neatbalsta tādas multimediju ierīces kā audio un video atskaņotāji vai TV.

HFS (hierarhiskā failu sistēma):

Sistēma, ko Apple izstrādājusi savām MAC operētājsistēmām. Tā ir hierarhiska failu sistēma, kas tilpumu vai nodalījumu sadala loģiskos blokos ar 512 B. Šie bloki tiek grupēti sadales blokos.

EXT paplašinātā failu sistēma):

Tā ir failu sistēma, ko izmanto Linux operētājsistēmas. Pašlaik tā ir Ext4 versijā. Šī sistēma spēj strādāt ar lieliem nodalījumiem un optimizēt failu sadrumstalotību.

Viena no izcilākajām funkcijām ir tā, ka tā spēj failu sistēmas pirms šīs un vēlāk.

Kā zināt, vai cietais disks ir labs

Ir dažādi pasākumi, kas nosaka cietā diska ietilpību veiktspējas un ātruma ziņā. Tie ir jāņem vērā, lai zinātu, kā salīdzināt viena cita cietā diska veiktspēju.

• Rotācijas ātrums: tas ir ātrums, ar kādu griežas cietā diska plāksnes. Lielākā ātrumā mums būs lielāks datu pārsūtīšanas ātrums, kā arī lielāks troksnis un apkure. Labākais veids ir iegādāties IDE vai SATA disku ar lielāku nekā 5400 apgr./min. Ja tas ir SCSI, tiek norādīts, ka tam ir vairāk nekā 7200 apgr./min. Augstāka rotācija nodrošina arī zemāku vidējo latentumu. Vidējais latentums: tas ir laiks, kurā lasīšanas galviņai jāatrodas norādītajā sektorā. Atskaņošanas galviņai jāgaida diska griešanās, lai atrastu sektoru. Tāpēc ar lielāku apgriezienu skaitu zemāks latentums. Vidējais meklēšanas laiks : laiks, līdz atskaņošanas galviņai nokļūst norādītajā celiņā. Tas ir no 8 līdz 12 milisekundēm. Piekļuves laiks : lasītājam vajadzīgs laiks, lai piekļūtu nozarei. Tā ir vidējā latentuma un vidējā meklēšanas laika summa. Laiks no 9 līdz 12 milisekundēm. Rakstīšanas / lasīšanas laiks : Šis laiks ir atkarīgs no visiem citiem faktoriem un papildus faila lielumam. Kešatmiņas atmiņa: cietā tipa atmiņa, piemēram, operatīvā atmiņa, kas īslaicīgi saglabā no diska nolasītos datus. Tādā veidā palielinās lasīšanas ātrums. Jo vairāk kešatmiņas, jo ātrāk lasīšana / rakstīšana notiks. (Ļoti svarīgi) Glabāšanas jauda: acīmredzot tas ir vietas daudzums, kas pieejams datu glabāšanai. Jo vairāk, jo labāk. Komunikācijas saskarne: veids, kā dati tiek pārsūtīti no diska uz atmiņu. SATA III saskarne ir ātrākā šobrīd šāda veida cietajiem diskiem.

Ja vēlaties arī uzzināt vairāk par aparatūru, iesakām mūsu rakstus:

• Kāpēc SSD nav nepieciešams defragmentēt?

Ar to mēs pabeidzam skaidrojumu par to, kā ir cietais disks un kā tas darbojas. Cerams, ka tas jums ir bijis ļoti noderīgs, un jūs jau saprotat, cik svarīgi ir nodrošināt labu cieto disku.