▷ Wat is een harde schijf en hoe werkt deze

Vandaag zullen we in detail zien wat een harde schijf is en waarvoor deze is. Het is mogelijk dat we vandaag geen personal computers hadden, ware het niet voor de uitvinding van opslagapparaten. Bovendien zou de technologie niet zo ver zijn gevorderd als deze ondersteuning niet bestond om zoveel informatie op te kunnen slaan.

We weten dat een harde schijf geen essentieel apparaat is voor de werking van een computer, omdat het kan werken als dat het geval is. Maar zonder data is het nut van een computer praktisch nihil .

Inhoudsindex

Beetje bij beetje winnen de harde schijven in deze pijn of SSD terrein ten opzichte van traditionele harde schijven, die we in dit artikel zullen behandelen. Dit biedt echter nog steeds een grotere opslagcapaciteit en meer duurzaamheid. Laten we dus eens kijken wat een harde schijf is en hoe deze werkt

Wat is een harde schijf?

Het eerste dat we moeten doen, is definiëren wat een harde schijf is. Een harde schijf is een apparaat voor het opslaan van gegevens op een niet-vluchtige manier, dat wil zeggen dat het een magnetisch opnamesysteem gebruikt om digitale gegevens op te slaan. Op deze manier is het mogelijk om de geregistreerde informatie permanent op een medium te bewaren (vandaar dat het niet vluchtig is). Ook wel harde schijven of harde schijven genoemd.

De harde schijf bestaat uit een of meer harde platen die in een hermetische doos zijn geplaatst en die zijn verbonden door een gemeenschappelijke as die met hoge snelheid draait. Op elk van de eenden, die normaal gesproken hun twee gezichten bestemd hebben voor opslag, zijn er twee afzonderlijke lees- / schrijfkoppen.

Harde schijven maken deel uit van het secundaire geheugen van de computer of vita in de grafiek, geheugenniveau 5 (L5) en lager. Het wordt secundair geheugen genoemd omdat het de gegevensbron is, zodat het hoofdgeheugen (RAM-geheugen) ze kan opnemen en ermee kan werken en instructies van de CPU of processor kan verzenden en ontvangen. Dit secundaire geheugen zal het geheugen zijn met de grootste beschikbare capaciteit op een computer en zal ook niet vluchtig zijn. Als we de computer uitzetten, wordt het RAM-geheugen geleegd, maar geen harde schijf.

Fysieke componenten van een harde schijf

Voordat u de werking van een harde schijf kent, is het handig om de verschillende fysieke componenten van een harde schijf op te sommen en te definiëren:

• Gerechten: zal zijn waar de informatie wordt opgeslagen. Ze zijn horizontaal gerangschikt en elke plaat bestaat uit twee vlakken of gemagnetiseerde vlakken, een boven- en een ondervlak. Dit is 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). Leeskop: het is het element dat de lees- of schrijffunctie doet. Er zal een van deze koppen zijn voor elk oppervlak of oppervlak van de plaat, dus als we twee platen hebben, zijn er vier leeskoppen. Deze koppen maken geen contact met de platen, als dit gebeurt, wordt de schijf bekrast en worden de gegevens beschadigd. Wanneer de schotels draaien, ontstaat er een dunne luchtlaag die het tellen tussen de schotels en de afspeelkop voorkomt (ongeveer 3 nm uit elkaar). Mechanische arm: zij zullen de elementen zijn die verantwoordelijk zijn voor het vasthouden van de leeskoppen. Ze geven toegang tot de informatie van de gerechten door de leeskoppen lineair van binnen naar buiten te bewegen. de verplaatsing hiervan is erg snel, hoewel ze vanwege mechanische elementen nogal wat beperkingen hebben wat betreft de leessnelheid. Motoren: we hebben twee motoren op een harde schijf, één om de platen te draaien, normaal met een snelheid tussen 5000 en 7200 omwentelingen per minuut (rpm). En we zullen er nog een hebben voor de beweging van de mechanische armen Elektronisch circuit: naast mechanische elementen bevat de harde schijf ook een elektronisch circuit dat verantwoordelijk is voor het beheer van de functies van het positioneren van het hoofd en het lezen en schrijven hiervan. Dit circuit is ook verantwoordelijk voor het communiceren van de harde schijf met de rest van de computercomponenten, waarbij de posities van de cellen van de platen worden vertaald naar adressen die begrijpelijk zijn voor het RAM- en CPU-geheugen. Cachegeheugen: huidige harde schijven hebben een geheugenchip geïntegreerd in het elektronische circuit dat dient als brug voor de uitwisseling van informatie van de fysieke platters naar het RAM-geheugen. Het is als een dynamische buffer om de toegang tot fysieke informatie te verlichten. Verbindingspoorten: Op de achterkant van de schijf en buiten het pakket bevinden zich de verbindingspoorten. Ze bestaan ​​normaal gesproken uit de busconnector naar het moederbord, de 12 V stroomconnector en, in het geval van IDE's, met de jumper slots voor master / slave selectie.

Verbindingstechnologieën

De harde schijf moet zijn aangesloten op het moederbord van de computer. Er zijn verschillende verbindingstechnologieën die kenmerken of tijden aan harde schijven bieden.

IDE (Integrated Device Electronics):

Ook bekend als ATA of PATA (Parallel ATA). Tot voor kort was dit de standaardmethode om harde schijven op onze computers aan te sluiten. Hiermee kunnen twee of meer apparaten worden aangesloten via een parallelle bus die uit 40 of 80 kabels bestaat.

Deze technologie staat ook bekend als DMA (Direct Memory Access), omdat het de directe verbinding tussen RAM en de harde schijf mogelijk maakt.

Om twee apparaten op dezelfde bus aan te sluiten, moeten ze als masters of slaves worden geconfigureerd. Op deze manier weet de controller naar wie hij gegevens moet sturen of zijn gegevens moet lezen en dat er geen informatieovergang is. Deze configuratie gebeurt via een jumper op het apparaat zelf.

• Master: het moet het eerste apparaat zijn dat op de bus is aangesloten, normaal gesproken moet een harde schijf in de mastermodus voor een DC / DVD-lezer worden geconfigureerd. U moet ook een Master Motorcycle Hard Drive configureren als het besturingssysteem is geïnstalleerd. Slave: wordt het secundaire apparaat dat is aangesloten op een IDE-bus. Om een ​​slaaf te zijn, moet er eerst een meester zijn.

De maximale overdrachtssnelheid van een IDE-verbinding is 166 MB / s. ook wel Ultra ATA / 166 genoemd.

SATA (seriële ATA):

Dit is de huidige communicatiestandaard op de huidige pc's. In dit geval wordt een seriële bus gebruikt in plaats van parallel om de gegevens te verzenden. Het is veel sneller dan de traditionele IDE en efficiënter. Bovendien maakt het hete verbindingen van de apparaten mogelijk en heeft het veel kleinere en beter beheersbare bussen.

De huidige standaard is te vinden in SATA 3 waarmee overdrachten tot 600 MB / s mogelijk zijn

SCSI (Small Computer System Interface):

Deze parallelle interface is ontworpen voor harde schijven met een hoge opslagcapaciteit en hoge rotatiesnelheden. Deze verbindingsmethode wordt traditioneel gebruikt voor servers en clusters van grote opslag harde schijven.

Een SCSI-controller kan tegelijkertijd werken met 7 harde schijven op een doorgeluste verbinding van maximaal 16 apparaten. Als de maximale overdrachtssnelheid 20 Mb / s is

SAS (Serial Attached SCSI):

Het is de evolutie van de SCSI-interface en, net als SATA, het is een bus die in serie werkt, hoewel SCSI-opdrachten nog steeds worden gebruikt om te communiceren met harde schijven. Een van de eigenschappen ervan, naast die van SATA, is dat er meerdere apparaten op dezelfde bus kunnen worden aangesloten en dat ze ook voor elk van hen een constante overdrachtssnelheid kunnen bieden. Het is mogelijk om meer dan 16 apparaten aan te sluiten en het heeft dezelfde verbindingsinterface als de SATA-schijven.

De snelheid is lager dan bij SATA, maar met een grotere verbindingscapaciteit. Een SAS-controller kan communiceren met een SATA-schijf, maar een SATA-controller kan niet communiceren met een SAS-schijf.

Vormfactoren gebruikt

Wat de vormfactoren betreft, er zijn verschillende soorten gemeten in inches: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 en 0´85. Hoewel de meest gebruikte de 3, 5 en 2, 5 inch zijn.

3, 5 inch:

De afmetingen zijn 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Het is even groot als cd-spelers, hoewel ze groter zijn (41, 4 mm). Deze harde schijven gebruiken we op vrijwel alle desktopcomputers.

2, 5 inch:

De afmetingen zijn 69, 8 x 9, 5 x 100 mm en zijn de typische afmetingen van een diskettestation. Deze harde schijven worden gebruikt voor notebooks, die compacter, kleiner en lichter zijn.

Fysieke en logische structuur

Nu we de fysieke componenten van een harde schijf hebben gezien, moeten we weten hoe de gegevensstructuur is verdeeld in elke plaat van de harde schijf. Zoals gewoonlijk is het niet alleen een kwestie van het willekeurig opnemen van de informatie op de schijf, ze hebben hun eigen logische structuur die toegang geeft tot specifieke informatie die erop is opgeslagen.

Fysieke structuur van inhoud

Bijhouden

Elk van de vlakken van de schijf is verdeeld in concentrische ringen, van binnen naar buiten van elk vlak. Track 0 vertegenwoordigt de buitenrand van de harde schijf.

Cilinder

Ze vormen de set van verschillende nummers. Een cilinder wordt gevormd door alle cirkels die verticaal zijn uitgelijnd op elk van de platen en vlakken. Ze zouden een denkbeeldige cilinder vormen op de harde schijf.

Sector

De sporen zijn op hun beurt verdeeld in stukjes boog die sectoren worden genoemd. In deze secties worden de gegevensblokken opgeslagen. De grootte van de sectoren staat niet vast, hoewel het normaal is om deze te vinden met een capaciteit van 510 B (bytes), wat neerkomt op 4 KB. In het verleden was de grootte van de sectoren voor elk loopvlak vastgelegd, wat betekende dat de buitenste sporen met een grotere diameter werden verspild vanwege lege gaten. Dit veranderde met de ZBR-technologie (Bit Recording by Zones) waarmee de ruimte efficiënter kan worden gebruikt door het aantal sectoren te variëren afhankelijk van de grootte van de track (tracks met een grotere straal, meer sectoren)

Cluster

Ook wel allocatie-eenheid genoemd, 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.

Als we bijvoorbeeld een 4096 B-cluster en een 2700 B-bestand hebben, zal het een enkele cluster bezetten en er zal ook ruimte in zitten. Maar er kunnen geen bestanden meer op worden opgeslagen. Wanneer we een harde schijf formatteren, kunnen we er een bepaalde clustergrootte aan toewijzen, hoe kleiner de clustergrootte, hoe beter de ruimte erop wordt toegewezen, vooral voor kleine bestanden. Hoewel het integendeel moeilijker zal zijn om toegang te krijgen tot de gegevens voor de leeskop.

Er wordt gesuggereerd dat clusters van 4096 KB ideaal zijn voor grote opslageenheden.

Logische structuur van inhoud

De logische structuur bepaalt de manier waarop de gegevens erin zijn georganiseerd.

Opstartsector (Master Boot Record):

Ook wel MBR genoemd, het is de eerste sector van de hele harde schijf, dat wil zeggen track 0, cylinder 0 sector 1. Deze ruimte slaat de partitietabel op die alle informatie bevat over het begin en het einde van de partities. Het Mester Boot-programma wordt ook opgeslagen, dit programma is verantwoordelijk voor het lezen van deze partitietabel en geeft controle aan de opstartsector van de actieve partitie. Op deze manier start de computer op vanaf het besturingssysteem van de actieve partitie.

Wanneer we verschillende besturingssystemen op verschillende partities hebben geïnstalleerd, zal het nodig zijn om een ​​bootloader te installeren, zodat we het besturingssysteem kunnen kiezen dat we willen opstarten.

Partitieruimte:

De harde schijf kan bestaan ​​uit een volledige partitie die de hele harde schijf beslaat, of meerdere ervan. 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.

Elk van de partities krijgt een naam genaamd een label. In Windows zijn het letters C: D: C:, etc. Een partitie kan alleen actief zijn als deze een bestandsindeling heeft.

Ongepartitioneerde ruimte:

Er kan ook een bepaalde ruimte zijn die we nog niet hebben gepartitioneerd, dat wil zeggen dat we deze geen bestandsindeling hebben gegeven. In dit geval is het niet beschikbaar om bestanden op te slaan.

Adresseringssysteem

Dankzij het adresseringssysteem kan de leeskop precies op de plaats worden geplaatst waar de gegevens die we willen lezen zich bevinden.

CHS (cilinderkopsector): dit was het eerste adresseringssysteem dat werd gebruikt. Door middel van deze drie waarden was het mogelijk om de leeskop te plaatsen op de plek waar de data staat. Dit systeem was gemakkelijk te begrijpen, maar vereiste vrij lange positioneringsrichtingen.

LBA (logische blokadressering): in dit geval verdelen we de harde schijf in sectoren en kennen we elk een uniek nummer toe. In dat geval wordt de instructieketen korter en efficiënter. Het is de methode die momenteel wordt gebruikt.

Bestandssystemen

Om bestanden op een harde schijf op te slaan, moet het weten hoe dit zal worden opgeslagen, daarom moeten we een bestandssysteem definiëren.

FAT (File Allocate Table):

Het is gebaseerd op het maken van een bestandstoewijzingstabel die de index van de schijf is. Clusters die door elk bestand worden gebruikt, worden opgeslagen, evenals gratis en defecte of gefragmenteerde clusters. Op deze manier kunnen we, als de bestanden in niet-aaneengesloten clusters zijn gedistribueerd, weten waar ze zijn.

Dit bestandssysteem werkt niet met partities die groter zijn dan 2 GB

VET 32:

Dit systeem verwijdert de 2GB FAT-beperking en maakt kleinere clustergroottes mogelijk voor grotere capaciteiten. USB-opslagstations gebruiken dit bestandssysteem normaal gesproken omdat het het meest compatibel is voor verschillende besturingssystemen en multimedia-apparaten zoals audio- of videospelers.

Een beperking die we hebben is dat we geen bestanden groter dan 4 GB kunnen opslaan.

NTFS (New Technology File System):

Het is het bestandssysteem dat wordt gebruikt voor Windows-besturingssystemen na Windows NT. De beperkingen op bestanden en partities van de FAT-systemen worden geëlimineerd en ook alle grotere beveiliging van de opgeslagen bestanden omdat het bestandscodering ondersteunt en de machtigingen hiervan configureert. Bovendien maakt het de toewijzing van verschillende clustergroottes voor verschillende partitiegroottes mogelijk.

De beperking van dit bestandssysteem is dat het in oudere versies niet volledig compatibel is met Linux of Mac OS. En het wordt vooral niet ondersteund door multimedia-apparaten zoals audio- en videospelers of tv.

HFS (hiërarchisch bestandssysteem):

Systeem ontwikkeld door Apple voor zijn MAC-besturingssystemen. Het is een hiërarchisch bestandssysteem dat een volume of partitie verdeelt in logische blokken van 512 B. Deze blokken zijn gegroepeerd in toewijzingsblokken.

EXT Uitgebreid bestandssysteem):

Het is het bestandssysteem dat wordt gebruikt door Linux-besturingssystemen. Het is momenteel in de Ext4-versie. Dit systeem kan werken met grote partities en bestandsfragmentatie optimaliseren.

Een van de meest opvallende kenmerken is dat het in staat is om bestandssystemen vooraf te gaan en later.

Hoe weet u of een harde schijf goed is

Er zijn verschillende maatregelen die de capaciteit van een harde schijf bepalen in termen van prestatie en snelheid. Hiermee moet rekening worden gehouden om te weten hoe de prestaties van de ene harde schijf van de andere kunnen worden vergeleken.

• Rotatiesnelheid: het is de snelheid waarmee de platen van de harde schijf draaien. Bij hogere snelheden hebben we hogere gegevensoverdrachtsnelheden, maar ook meer lawaai en verwarming. De beste manier is om een ​​IDE- of SATA-schijf te kopen met meer dan 5400 tpm. Als het SCSI is, wordt aangegeven dat het meer dan 7200 tpm heeft. Hogere rotatie zorgt ook voor een lagere gemiddelde latentie. Gemiddelde latentie: het is de tijd die de leeskop nodig heeft om in de aangegeven sector te zijn. De afspeelkop moet wachten tot de schijf draait om de sector te vinden. Daarom, bij hogere toeren, lagere latentie. Gemiddelde zoektijd: tijd die de afspeelkop nodig heeft om bij de aangegeven track te komen. Het is tussen 8 en 12 milliseconden Toegangstijd: tijd die de lezer nodig heeft om toegang te krijgen tot de sector. Het is de som van de gemiddelde latentie en de gemiddelde zoektijd. Tijd tussen 9 en 12 milliseconden. Schrijf- / leestijd: Deze tijd is afhankelijk van alle andere factoren en naast de bestandsgrootte. Cachegeheugen: Solid-type geheugen zoals RAM dat tijdelijk de gegevens opslaat die van de schijf worden gelezen. Op deze manier neemt de leessnelheid toe. Hoe meer cachegeheugen, hoe sneller het lezen / schrijven zal zijn. (erg belangrijk) Opslagcapaciteit: het is natuurlijk de hoeveelheid beschikbare ruimte om data op te slaan. Hoe meer hoe beter. Communicatie-interface: de manier waarop gegevens worden overgebracht van schijf naar geheugen. De SATA III-interface is momenteel de snelste voor dit type harde schijven.

Als je ook meer wilt weten over hardware in detail, raden we onze artikelen aan:

• Waarom is het niet nodig om een ​​SSD te defragmenteren?

Hiermee eindigen we onze uitleg over hoe een harde schijf is en hoe deze werkt. Hopelijk is het erg nuttig voor je geweest en begrijp je al het belang van een goede harde schijf.