Harde schijf - alles wat u moet weten

Inhoudsopgave:
- Functie en interne componenten van een harde schijf
- Gerechten
- Hoofden lezen
- Motoren
- Cache
- Ingekapseld
- Aansluitingen
- Vorm- en interfacefactoren op een harde schijf
- Fysieke, logische en functionele onderdelen van de harde schijf
- Fysieke structuur van de gerechten
- Logische structuur van een harde schijf
- Verschil tussen MBR en GPT
- Bestandssystemen op een harde schijf
- Wat is een RAID
- Voor- en nadelen van een harde schijf versus een SSD
- Uitstekende voordelen
- Nadelen
- Conclusie op harde schijven
Het gebruik van de harde schijf als hoofdopslageenheid is al genummerd. Met het verschijnen van de zeer snelle SSD 's zijn HDD's naar de achtergrond gedegradeerd, hoewel ze niet minder belangrijk zijn omdat ze ideaal zijn voor massaopslag. Units die momenteel 16 TB bereiken, en dat we voor iets meer dan 60 euro 2 TB in onze pc kunnen hebben, iets dat voor velen van ons nog steeds onbereikbaar is als het SSD is voor zijn prijs.
In dit artikel verzamelen we alles wat u moet weten over harde schijven, hun werking, kenmerken en vooral de voor- en nadelen die ze bieden in vergelijking met SSD's, iets dat altijd een must is.
Functie en interne componenten van een harde schijf
De naam van de harde schijf komt van de Engelse harde schijf, of HDD-acroniem waarmee we allemaal deze opslageenheid kennen en die ook de duidelijkste manier is om hem te onderscheiden van een SSD (Solic Disk Drive).
De taak van een harde schijf is niets anders dan het leveren van onze apparatuur, de plaats waar alle bestanden, programma's zijn opgeslagen en waar het besturingssysteem is geïnstalleerd. Om deze reden wordt het ook hoofdopslag genoemd, dat, in tegenstelling tot RAM-geheugen, bestanden binnenhoudt, zelfs zonder elektriciteit.
Terwijl SSD's volledig zijn gemaakt van elektronische componenten en informatie opslaan op een chip die bestaat uit NAND-poorten, hebben harde schijven mechanische onderdelen. Daarin roteren een reeks schijven met hoge snelheid, zodat de informatie erop met behulp van magnetische koppen wordt gelezen en gewist. Laten we eens kijken naar de belangrijkste elementen die deel uitmaken van een harde schijf.
Gerechten
Het is de plaats waar de informatie wordt opgeslagen. Ze zijn horizontaal geïnstalleerd en elk deck bestaat uit twee vlakken of magnetische opname-oppervlakken. Deze zijn normaal gesproken gemaakt van metaal of glas. Om de informatie erin op te slaan, hebben ze cellen waar ze positief of negatief kunnen worden gemagnetiseerd (1 of 0). De afwerking ervan is precies als een spiegel, daarin wordt een enorme hoeveelheid data opgeslagen en het oppervlak moet perfect zijn.
Hoofden lezen
Het tweede belangrijkste element zijn de leeskoppen, die we hebben voor elk gezicht of opname-oppervlak. Deze koppen maken niet echt contact met de platen, dus er is geen slijtage aan. Wanneer de schotels draaien, ontstaat er een dunne luchtlaag die het tellen tussen de schotels en de afspeelkop voorkomt (ongeveer 3 nm uit elkaar). Dat is een van de belangrijkste voordelen ten opzichte van SSD's, waarvan de cellen degraderen bij het wissen en schrijven.
Motoren
We hebben de aanwezigheid van veel mechanische elementen op een harde schijf gezien, maar degene die dit het meest laat zien, is de aanwezigheid van motoren. Afgezien van de fans, is dit het enige dergelijke item op een pc en de belangrijkste bron van trage harde schijven. De motor draait de platen met een bepaalde snelheid, het kan voor de snelste 5.400 RPM, 7.200 of 10.000 RPM zijn. Zolang die snelheid niet is bereikt, kunt u geen interactie hebben met de schijven en het is een grote bron van traagheid.
Hieraan voegen we de motor toe of liever de elektromagneet die ervoor zorgt dat de leeskoppen zich verplaatsen naar de plaats waar de gegevens zich bevinden. Dit kost ook tijd, omdat het een andere bron van traagheid is.
Cache
Ten minste huidige eenheden hebben een geheugenchip ingebouwd in het elektronische circuit. Dit fungeert als een brug voor de uitwisseling van informatie van de fysieke platen naar het RAM-geheugen. Het is als een dynamische buffer om de toegang tot fysieke informatie te verlichten en is meestal 64 MB.
Ingekapseld
De inkapseling is erg belangrijk voor een HDD, omdat, in tegenstelling tot de SSD, het interieur volledig onder druk moet staan zodat er geen enkel stofje binnenkomt. Laten we er rekening mee houden dat de platen met een enorme snelheid draaien en dat de naald van de koppen slechts een paar micrometer meet. Elk stevig element, hoe klein ook, kan onomkeerbare schade aan het apparaat veroorzaken.
Aansluitingen
Om te eindigen hebben we de hele set verbindingen op de achterkant van het pakket, die bestaat uit een SATA-voedingsconnector en een andere voor gegevens. Voorheen hadden IDE-harde schijven ook een paneel voor het selecteren van de bedieningsmodus, slave of master als de schijven een bus deelden, maar nu maakt elke schijf verbinding met een aparte poort op het moederbord.
Vorm- en interfacefactoren op een harde schijf
In die zin is de informatie momenteel vrij beknopt, aangezien we slechts twee vormfactoren vinden. De eerste is de standaard voor desktop-pc's, met 3, 5-inch schijven en afmetingen van 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. De tweede is de vormfactor die wordt gebruikt in 2, 5-inch notebookschijven van 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.
Wat betreft verbindingstechnologieën, we hebben momenteel niet te veel voor harde schijven, namelijk twee:
SATA
Dit is de communicatiestandaard op harde schijven van huidige pc's als vervanging voor IDE. In dit geval wordt een seriële bus gebruikt die het AHCI-protocol gebruikt in plaats van parallel om de gegevens te verzenden. Het is aanzienlijk sneller dan de traditionele IDE en efficiënter met maximale overdrachten van 600 MB / s. Bovendien maakt het hete verbindingen van de apparaten mogelijk en heeft het veel kleinere en beter beheersbare bussen. In ieder geval kan een huidige mechanische harde schijf bij het lezen slechts een maximum van 400 MB / s bereiken, terwijl SATA SSD's optimaal gebruik maken van deze bus.
SAS
Dit is de evolutie van de SCSI-interface en het is een bus die in serie werkt zoals SATA, hoewel SCSI-type opdrachten nog steeds worden gebruikt voor interactie met harde schijven. Een van de eigenschappen is dat het mogelijk is om meerdere apparaten op dezelfde bus aan te sluiten en dat het voor elk van hen een constante overdrachtssnelheid kan bieden. We kunnen meer dan 16 apparaten aansluiten en het heeft dezelfde verbindingsinterface als SATA-schijven, waardoor het ideaal is voor het monteren van RAID-configuraties op servers.
De snelheid is lager dan bij SATA, maar een belangrijk kenmerk is dat de SAS-controller kan communiceren met een SATA-schijf, maar een SATA-controller niet kan communiceren met een SAS-schijf.
Fysieke, logische en functionele onderdelen van de harde schijf
We hebben de basisonderdelen al van binnen gezien, maar dit is nog maar het begin om te begrijpen hoe het echt werkt. En als je alles wilt weten over deze harde schijven, dan is dit gedeelte het belangrijkste, omdat het bepaalt hoe een harde schijf werkt, wat op twee manieren kan:
CHS (cylinder - head - sector): Dit systeem wordt gebruikt in de eerste harde schijven, hoewel het werd vervangen door het volgende. Door middel van deze drie waarden is het mogelijk om de leeskop te plaatsen op de plaats waar de data zich bevinden. Dit systeem was gemakkelijk te begrijpen, maar vereiste vrij lange positioneringsrichtingen.
LBA (logische adressering in blokken): het is degene die momenteel wordt gebruikt, in dit geval verdelen we de harde schijf in sectoren en wijzen we elk een uniek nummer toe, alsof het een geheugenadres is waarin de spil moet worden geplaatst. In dit geval is de instructiereeks korter en efficiënter en kan de schijf door het systeem worden geïndexeerd.
Fysieke structuur van de gerechten
Laten we eens kijken hoe de fysieke structuur van de harde schijf is verdeeld, wat zal bepalen hoe deze werkt.
- Track: De tracks zijn de concentrische ringen die het opname-oppervlak van de schijf vormen. Cilinder: Een cilinder wordt gevormd door alle sporen die verticaal zijn uitgelijnd op elk van de platen en vlakken. Het is niet iets fysieks, maar een denkbeeldige cilinder. Sector: elk spoor is verdeeld in stukjes bogen die sectoren worden genoemd. In elke sector worden gegevens opgeslagen en als een ervan onvolledig blijft, gaan de volgende gegevens in de volgende sector. ZBR (bit-zone recording) technologie sectorgroottes variëren van indoor tot outdoor tracks om de ruimte te optimaliseren. Ze zijn meestal 4KB, hoewel het kan worden gewijzigd vanuit het besturingssysteem. Cluster: Het is een groepering van sectoren. Elk bestand neemt een bepaald aantal clusters in beslag en geen ander bestand kan in een bepaald cluster worden opgeslagen.
Logische structuur van een harde schijf
Het grappige is dat de logische structuur van de harde schijf ook voor SSD's is behouden, ondanks dat ze anders werken.
Opstartsector (MBR of GPT)
De Master Boot Record of MBR is de eerste sector van de harde schijf, track 0, cylinder 0, sector 1. Hier wordt de partitietabel van de hele harde schijf opgeslagen, die het begin en het einde ervan markeert. De Boot Loader wordt ook opgeslagen, waar de actieve partitie waar het systeem of de besturingssystemen zijn geïnstalleerd, wordt verzameld. Momenteel is het in bijna alle gevallen vervangen door de GPT-partitiestijl, die we nu in meer detail zullen zien.
Partities
Elke partitie verdeelt de harde schijf in een specifiek aantal cilinders en ze kunnen de grootte hebben die we eraan willen toewijzen. Deze informatie wordt opgeslagen in de partitietabel. Momenteel is er een concept van logische partities, samen met de dynamische harde schijf, waarmee we zelfs twee verschillende harde schijven kunnen verbinden en gezien het systeem zal het als één werken.
Verschil tussen MBR en GPT
Momenteel zijn er twee soorten partitietabellen beschikbaar voor een HDD of SSD, die van het type MBR of die van het type GPT (Global Unique Identifier). De GPT-partitioneringsstijl is geïmplementeerd voor EFI- of Extensible Firmware Interface-systemen, die het oude BIOS-systeem van computers heeft vervangen. Dus terwijl BIOS MBR gebruikt om de harde schijf te beheren, is GPT erop gericht het eigen systeem voor UEFI te zijn. Het beste van alles is dat dit systeem aan elke partitie een unieke GUID toewijst, het is alsof het een MAC-adres is, en de allocator is zo lang dat alle partities in de wereld een unieke naam kunnen krijgen, waardoor fysieke beperkingen vrijwel worden geëlimineerd van een harde schijf in termen van partitionering.
Dit is het eerste en meest zichtbare verschil met MBR. Hoewel u met dit systeem slechts 4 primaire partities op een harde schijf met een maximum van 2 TB kunt maken, is er in GPT geen theoretische beperking om ze te maken. Het besturingssysteem zal deze beperking op de een of andere manier maken en Windows ondersteunt momenteel 128 primaire partities.
Het tweede verschil zit in het startsysteem. Met GPT kan het UEFI BIOS zelf zijn eigen opstartsysteem maken, waarbij de inhoud van de schijf dynamisch wordt gedetecteerd telkens wanneer we opstarten. Hierdoor kunnen we een computer perfect opstarten, zelfs als we de harde schijf vervangen door een andere met een andere logische distributie. In plaats daarvan hebben MBR of oude BIOS-bestanden een uitvoerbaar bestand nodig om de actieve partitie te identificeren en te kunnen opstarten.
Gelukkig worden bijna alle huidige harde schijven van harde schijven en SSD's vooraf geconfigureerd met het GPT-partitiesysteem, en in ieder geval vanuit het systeem zelf of in de opdrachtmodus met Diskpart kunnen we dit systeem wijzigen voordat we Windows installeren.
Bestandssystemen op een harde schijf
Om te eindigen met de werking van een harde schijf, moeten we leren wat de belangrijkste bestandssystemen zijn die worden gebruikt. Ze vormen een fundamenteel onderdeel van de gebruiker en de opslagmogelijkheden.
- FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS
De FAT32 negeert de aanwezigheid van het FAT-systeem zoals het praktisch nutteloos is in de huidige opslagsystemen en is zijn voorganger. Met dit systeem kunnen 32-bits adressen aan clusters worden toegewezen, dus in theorie ondersteunt het opslaggroottes van 8 TB. De realiteit is dat Windows deze capaciteit beperkt tot 128 GB met bestandsgroottes van niet meer dan 4 GB, dus het is een systeem dat alleen kleine USB-opslagstations gebruiken.
Om de beperkingen van FAT32 te overwinnen, creëerde Windows het exFAT-systeem, dat theoretische bestandsgroottes ondersteunt tot 16 EB (Exabytes) en theoretische opslaggroottes van 64 ZB (Zettabytes)
Dit systeem wordt door Windows gebruikt om het systeem te installeren en de bestanden op de harde schijf te beheren. Het ondersteunt momenteel 16 TB, 256 TB bestanden als de maximale volumegrootte en u kunt verschillende clustergroottes configureren voor opmaak. Het is een systeem dat veel ruimte in beslag neemt voor uw volumeconfiguratie, dus partitiegroottes groter dan 10 GB worden aanbevolen.
Het is het eigen bestandssysteem van Apple en vervangt de traditionele HFS door ondersteuning toe te voegen voor grotere bestanden en grotere volumes. Deze maten zijn maximaal 8 EB.
Nu hebben we te maken met het eigen bestandssysteem van Linux, momenteel in de EXT4- versie. De ondersteunde bestandsgroottes zijn maximaal 16TB en 1 EB als volumegrootte.
Ten slotte is ReFS een ander door Microsoft gepatenteerd systeem dat bestemd is om de evolutie van NTFS te zijn. Het werd geïmplementeerd met Windows Server 2012, maar sommige Windows 10 voor zakelijke distributies ondersteunen het momenteel. Dit systeem verbetert NTFS in veel opzichten, bijvoorbeeld door bescherming te bieden tegen gegevensverslechtering, herstel en falen en redundantie, RAID-ondersteuning, verificatie van gegevensintegriteit of chkdsk-verwijdering. Ondersteunt bestandsgroottes van 16 EB en volumegroottes van 1 YB (Yottabyte)
Wat is een RAID
En nauw verwant aan het concept van bestandssystemen zijn de RAID-configuraties. Er zijn zelfs laptops of pc's die al een RAID 0-configuratie hebben voor hun opslagcapaciteit.
RAID staat voor Redundant Array of Independent Disks en het is een gegevensopslagsysteem dat meerdere opslageenheden gebruikt. Daarin worden de gegevens gedistribueerd alsof het een enkele eenheid is, of ze worden gerepliceerd om de integriteit van de gegevens tegen storingen te garanderen. Deze opslageenheden kunnen vaste of mechanische harde schijven zijn, SSD of solid-state schijven, zelfs M.2.
Momenteel zijn er een groot aantal RAID-niveaus, die bestaat uit het op verschillende manieren configureren en koppelen van deze harde schijven. RAID 0 voegt bijvoorbeeld twee of meer schijven samen tot één om de gegevens over alle schijven te verdelen. Het is ideaal om de opslag uit te breiden door slechts één harde schijf in het systeem te bekijken. Twee harde schijven van 1 TB kunnen bijvoorbeeld één enkele 2 TB vormen. Aan de andere kant is RAID 1 precies het tegenovergestelde, het is een configuratie met twee of meer gespiegelde schijven, zodat de gegevens op elk ervan worden gerepliceerd.
Voor- en nadelen van een harde schijf versus een SSD
En tot slot zullen we de belangrijkste verschillen tussen een mechanische harde schijf en een solid-state schijf samenvatten en uitleggen . Hiervoor hebben we al een artikel waarin al deze factoren in detail worden uitgelegd, dus we zullen slechts een snelle synthese maken.
Uitstekende voordelen
- Capaciteit: Dit is een van de belangrijkste voordelen die een harde schijf heeft boven een SSD, en het is niet precies omdat SSD's klein zijn, maar omdat hun kosten veel stijgen. We weten dat een harde schijf langzamer is dan een SSD, 400 MB / s versus 5000 MB / s op de snelste schijven, maar de opslagcapaciteit per schijf is perfect voor gebruik als datawarehouse. Momenteel zijn er 3, 5-inch harde schijven tot 16 TB. Lage kosten per GB: Als gevolg hiervan zijn de kosten per GB op een harde schijf veel lager dan op een SSD, dus we kunnen veel grotere eenheden kopen, maar tegen een lagere prijs. Een 2 TB harde schijf kost ongeveer 60 euro, terwijl een 2 TB M.2 SSD minimaal 220 euro of meer kost. Houdbaarheid: En het derde voordeel van een harde schijf is de houdbaarheid van uw schotels. Zorg ervoor dat u de duurzaamheid en weerstand niet vermeldt, maar eerder het aantal keren dat we cellen kunnen schrijven en wissen, wat praktisch onbeperkt is op mechanische harde schijven. Op SSD's is het aantal beperkt tot een paar duizend, waardoor ze veel minder aantrekkelijke opties zijn voor databases en servers.
Nadelen
- Ze zijn erg traag: met de komst van SSD's zijn mechanische harde schijven het langzaamste apparaat in een computer geworden, zelfs onder USB 3.1. Dit maakt ze een bijna wegwerpoptie om een besturingssysteem te installeren, en is alleen bestemd voor gegevens als we echt een snelle computer willen. We hebben het over cijfers die een HD 40-50 keer langzamer plaatsen dan een SSD, het is geen onzin. Fysieke grootte en ruis: omdat ze mechanisch zijn en platters hebben, is hun grootte vrij groot in vergelijking met M.2 SSD die slechts 22 × 80 mm meet. Op dezelfde manier maken een motor en mechanische koppen ze behoorlijk luidruchtig, vooral als bestanden gefragmenteerd zijn. Fragmentatie: de distributie in tracks zorgt ervoor dat de gegevens in de loop van de tijd meer gefragmenteerd raken. Met andere woorden, de schijf vult de sectoren in die bij het wissen leeg zijn gelaten, dus de leeskop moet veel sprongen maken om een volledig bestand te lezen. In een SSD, die een geheugen is van elektronische cellen, zijn ze allemaal met dezelfde snelheid toegankelijk, net als het RAM-geheugen, dit probleem bestaat niet.
Conclusie op harde schijven
Op deze manier komen we aan het einde van ons artikel dat het onderwerp van de mechanische harde schijf diepgaand ontwikkelt. Het zijn ongetwijfeld elementen die in ieder geval voor de meerderheid van de gebruikers een wat kleinere rol spelen door SSD's van zelfs 2 TB op de markt te hebben. Maar ze zijn nog steeds de beste optie voor massaopslag, omdat we daarvoor niet zoveel snelheid maar veel ruimte nodig hebben.
Stel je voor wat er zou gebeuren als we een enkele SSD van 512 of 256 GB hebben en we 4K-films willen opslaan, games willen installeren of als we content creators zijn. Als we snelheid willen, moeten we een fortuin uitgeven aan SSD, terwijl 20 TB met harde schijf ons ongeveer 600 euro zou kosten, terwijl het doen met SSD SATA ons ongeveer 2000 euro zou kunnen kosten en als ze NVMe zijn, beter niet eens berekenen.
We laten u nu achter met enkele artikelen die van pas zullen komen als aanvulling op de informatie, en natuurlijk met onze gidsen.
Hoeveel harde schijven heeft u op uw pc en welk type zijn ze? Gebruik je SSD en HDD?
Hoe een harde schijf of SSD-schijf te partitioneren: alle informatie

Leer hoe u een harde schijf kunt partitioneren om een extra onafhankelijk opslagmedium te krijgen, wat u veel voordelen op uw harde schijf zal opleveren.
Wanneer u een harde schijf moet defragmenteren, activeert u de trim op een SSD en voert u andere onderhoudstaken uit op onze opslageenheden

We onthullen enkele van de meest aanbevolen onderhoudstaken om de prestaties van harde schijven en SSD's te verbeteren en te behouden.
▷ Hoe te weten wanneer een harde schijf dood gaat

Hoe te detecteren wanneer een harde schijf begint te falen esta Op deze manier probeert u te voorkomen dat u meer kostbare gegevens verliest en deze kunt herstellen.