Hard disk

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune despre componentele computerului nu menționează sursele necesare sau sunt insuficiente .
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .
Hard disk fără capac
Video educațional în limba engleză

Un hard disk [1] sau hard disk - precum și cu frazele în limba engleză hard disk drive [2] (prescurtat în mod obișnuit în hard disk și cu inițialele HDD , HD ), sau rareori unitatea de disc fixă [3] [4] [ 5] - în electronică și tehnologia informației înseamnă un dispozitiv de stocare a masei magnetice care utilizează unul sau mai multe discuri magnetizate pentru stocarea datelor și aplicațiilor ( fișiere , programe și sisteme de operare ).

Hard disk-ul este un dispozitiv de stocare a computerului și este unul dintre cele mai utilizate tipuri de dispozitive de memorie de masă care sunt prezente în prezent în majoritatea computerelor și, de asemenea, în alte dispozitive electronice, cum ar fi PVR [6] . A fost multă vreme singura alegere pe computerele personale , dar se confruntă cu o pierdere a cotei de piață în favoarea unităților SSD (SSD) mai noi și mai rapide, dar și mai scumpe.

Istorie

Hard diskul a fost inventat în 1956 de IBM cu 350 Disk Storage Unit . Primul prototip consta din 50 de discuri cu un diametru de 24 inci (aproximativ 60 cm) și putea stoca aproximativ 5 megabite de date. Avea dimensiunea unui frigider, cântărind peste o tonă . Denumirea originală era fix disk (hard disk), termenul hard disk (hard disk) s-a născut în jurul anului 1970 ca contrast cu discheta nou-născută (dischete).

În 1963 , IBM a conceput și mecanismul de ridicare a capului prin intermediul aerului. În 1973 IBM a introdus modelul 3340 Winchester, numit astfel prin analogie cu popularul model de cartuș de pușcă .30-30 Winchester , deoarece era echipat cu două discuri de 30 MB; numele „winchester” a intrat în uz comun ca sinonim pentru hard disk, cel puțin până în anii 1980 [7] , deoarece acest model a fost predecesorul tuturor hard diskurilor moderne.

Primul model de PC a fost Seagate ST-508 produs de Seagate Technology în 1980 , avea o capacitate de 5 MB, 5,25 inci în diametru și era echipat cu un motor pas cu pas , unul pentru rotirea unităților de hard disk și un al doilea pentru mișcare capetelor (controlul bobinei vocale va ajunge doar câțiva ani mai târziu). Acest model a dotat computerele personale AT&T cu 286 de procesoare produse în fabrica Olivetti din Scarmagno , în urma colaborării companiei din Ivrea cu multinaționala SUA. În același timp, compania OPE (Olivetti Peripheral Equipment), o filială Olivetti, furniza hard disk-uri pentru calculatoare M24 ; din punct de vedere istoric, această companie a fost singura din Europa care s-a angajat în proiectarea, dezvoltarea și producția acestui tip de periferic.

În 2007, Albert Fert și Peter Grünberg au primitPremiul Nobel pentru fizică ca pionieri ai invenției hard diskului modern, adică cu o capacitate de stocare mai mare decât un gigabyte (descoperirea magnetorezistenței uriașe ).

Descriere

Funcționarea unui hard disk „deschis” ( fișier info )
Sticlă spartă
8 Hard disk GigaByte dezasamblat în componentele sale
Capul la capătul brațului de citire cu reflectarea acestuia pe placă.

Hard disk-ul constă în principiu din unul sau mai multe platouri rotative rapid, din aluminiu sau sticlă , acoperite cu material feromagnetic și două capete pentru fiecare disc (unul pe fiecare parte), care, în timpul funcționării, „zboară” la o distanță de câteva zeci de nanometri de la suprafața discului citind sau scriind datele . Capul este menținut ridicat de aerul mișcat de rotația discurilor a căror frecvență sau viteză de rotație poate depăși 15.000 rotații pe minut; în prezent valorile de rotație standard sunt 4.200, 5.400, 5.980, 7.200, 10.000 și 15.000 rotații pe minut.

Principiile fizice ale înregistrării și citirii magnetice

Suprafața unui hard disk la microscop

Stocarea sau scrierea informațiilor sau datelor de pe suprafața suportului feromagnetic constă în principiu în transferul unei direcții determinate către magnetizarea unui anumit număr de domenii Weiss . Un bit de informație (1 sau 0) este asociat cu o anumită stare de magnetizare (direcție). Numărul de domenii Weiss care alcătuiesc un singur bit , înmulțit cu extensia medie a suprafeței, comparativ cu suprafața de stocare disponibilă, oferă densitatea informației (biți pe inch pătrat). Deci, pentru a înmulți mai multe date pe același disc, este nevoie de reducerea numărului de domenii care contribuie la definirea unui singur bit și / sau reducerea ariei unui singur domeniu magnetic.

Evoluția continuă a tehnologiei hard diskului ne-a adus acum aproape de limita fizică inferioară tolerabilă: când de fapt numărul domeniilor care definesc un singur bit s-a apropiat de unitate și aria lor este de ordinul câtorva nanometri pătrați, energia termică a sistemului a devenit acum comparabilă cu energia magnetică și un timp foarte scurt este suficient pentru a inversa direcția magnetizării domeniului și a pierde astfel informațiile conținute.

În trecut, citirea / scrierea informațiilor magnetice era încredințată capetelor inductive , înfășurărilor miniaturizate din cupru capabile să detecteze, în faza de citire și conform principiului inducției magnetice , variația fluxului câmpului magnetic static ca cap trece între un bit și următorul unei piese care conține biții sau într-un mod dual pentru a impresiona o magnetizare pe disc în timpul fazei de scriere.

Evoluția pe care spintronica a adus-o în casele fiecăruia au fost capetele magnetorezistente , bazate pe un dispozitiv, supapa de rotire , capabilă de rezistență variabilă la intensitatea schimbătoare a câmpului magnetic. Avantajul oferit de aceste capete constă în sensibilitatea lor, mai bună decât vechile capete inductive și în dimensiunea lor foarte mică, care vă permite să urmăriți evoluția către nanometru în ceea ce privește aria unui singur bit. În cele din urmă, viitorul apropiat va vedea capetele de citire bazate pe joncțiunea de tunelare magnetică , MTJ, protagoniști ai scenei.

Organizarea logică a datelor

De obicei, pentru stocarea datelor digitale, hard disk-ul necesită operația preliminară de formatare logică, cu alegerea unui sistem de stocare a datelor logice, care să fie utilizat, cunoscut sub numele de sistem de fișiere , prin care sistemul de operare este capabil să scrie și să recupereze date.

Organizarea fizică a datelor

Datele, la nivel fizic, sunt în general stocate pe disc urmând o schemă de alocare fizică bine definită conform căreia se poate ajunge la zona în care să citească / scrie datele pe disc. Una dintre cele mai frecvente este așa-numitul CHS , abrevierea termenului englezesc Cylinder / Head / Sector ; în această structură datele sunt stocate având un număr ca adresă fizică pentru fiecare dintre următoarele entități fizice:

Farfurie
un hard disk este format din unul sau mai multe discuri paralele, numite "platouri", iar fiecare parte a platourilor este identificată printr-un număr unic; pentru fiecare placă există două capete, câte una pentru fiecare din cele două fețe.
Cap
Pe fiecare placă există un cap pentru fiecare parte a aceleiași, pentru a accesa datele stocate în scris sau citind; poziția acestui cap este integrală cu toate celelalte de pe celelalte plăci. Cu alte cuvinte, dacă un cap este așezat deasupra unei căi, toate capetele vor fi așezate în cilindrul căruia îi aparține calea.
Structura suprafeței unei plăci:
O urmă
B) Sectorul geometric
C) Sectorul unui traseu (sau chiar al unui sector)
D) Cluster, set de sectoare de cale contigue
Urmă
fiecare placă este alcătuită din numeroase inele concentrice numerotate, numite urme, fiecare identificat printr-un număr unic.
Sectorul geometric
fiecare placă este împărțită în „segmente” radiale egale fiecare, identificate printr-un număr unic.
Cluster
set de sectoare de cale contigue.
Cilindru
setul de piste la aceeași distanță de centrul prezent pe toate discurile sau platourile se numește cilindru . Potrivește toate piesele cu același număr, dar cu placă diferită.
bloc
Setul de sectoare plasate în aceeași poziție în toate plăcile.

Această structură introduce o geometrie fizică a discului care constă dintr-o serie de "coordonate" CHS, care pot fi exprimate prin indicarea cilindrului, capului, sectorului. În acest fel, este posibil să se abordeze în mod unic fiecare bloc de date de pe disc. De exemplu, dacă un hard disk este format din 2 discuri (sau echivalent 4 platouri), 16384 cilindri (sau echivalent 16.384 de piste pe platou) și 16 sectoare, iar fiecare sector al unei piste are o capacitate de 4096 octeți, atunci capacitatea discul va avea 4 × 16384 × 16 × 4096 octeți, adică 4 GB.

Factorul de intercalare este numărul de sectoare de hard disk care trebuie omise pentru a le citi pe toate cele de pe pistă consecutiv. Acest lucru depinde strict de caracteristicile de performanță ale hard diskului în sine, adică de viteza de rotație a discului, de mișcarea căutătorilor cu capetele lor și de viteza de citire-scriere a aceluiași cap.

Acest proces a fost introdus deoarece inițial CPU - urile , care au primit și reprocesat datele citite, au efectuat aceste acțiuni la o viteză mai mică decât viteza de citire / scriere pe hard disk, apoi, odată ce datele provenite dintr-un sector au fost reprocesate, ar găsi deja dincolo de începutul următorului sector. Prin alternarea sectoarelor în mod regulat și citirea acestora în funcție de factorul specific de intercalare, hard diskul și computerul au fost accelerate. Hard disk-urile moderne nu au nevoie de intercalare.

Structura unui sector

Sectorul este cea mai mică unitate a formatării de nivel scăzut care se referă la structura fizică a hard diskului ( formatarea fizică nu trebuie confundată cu formatarea logică care se referă la crearea tabelelor de alocare a fișierelor [ FAT ] necesare sistemului de operare pentru gestionați și răsfoiți datele din folderele de disc). În general, sectoarele sunt grupate în mod logic în clustere din motive de eficiență, așa că atunci când vorbim despre clustere ne referim la un grup de sectoare. Amintiți-vă că un fișier ocupă întotdeauna cel puțin un cluster. Pentru a accesa un sector este necesar să specificați suprafața (platoul), pista și sectorul în sine. Sectorul nu este un spațiu simplu pe disc care poate fi stocat, dar are și o anumită structură care poate fi rezumată liniar după cum urmează (dimensiunea unui sector este variabilă între 32 de octeți și 4 KB, de obicei 512 octeți):

<IRG> <SYN, SYN> <HEADER> <DATA> <BCC>.

IRG este InterRecordGap , adică partea demagnetizată a pistei care servește pentru a anunța începutul sectorului (sau sfârșitul acestuia). Partea numită „SYN, SYN” sunt octeți cunoscuți pentru ceasul de citire, adică sunt folosite pentru a sincroniza un ceas de citire real, generat de PLL și VCO combinate, cu ceasul original de scriere. În centru se află „HEADER”, o parte a sectorului în care sunt stocate informațiile necesare localizării aceluiași sector pe întregul hard disk, adică unde în acel moment capul citește-scrie. Cu siguranță, cea mai importantă parte este „DATA”, adică datele au fost ambalate prin înregistrări, astfel încât raportul dintre datele „utile” și informații să fie ridicat: datele alocate în sector trebuie să fie mai mari decât informațiile de alocare ale sectorul în sine. O altă parte importantă a structurii unui sector este „BCC”, caracterul de verificare a blocurilor . Această parte a sectorului este rezultatul unei funcții calculate pe blocul „date” și scopul său este de a confirma citirea corectă a informațiilor, adică a datelor și de a clarifica orice eroare de citire.

Recent a fost introdus denumirea comercială Advanced Format , toți producătorii aplică o siglă specială irefutabilă pe toate hard diskurile care au sectoare mai mari de 512 octeți folosind acest nume comun. Fiecare producător adoptă o structură specifică pentru sectoarele individuale ale discurilor AF care conține, pe lângă părți omoloage din cele descrise, un CRC real și alți parametri de construcție proprietari, în funcție de model și de utilizarea intenționată a produsului specific.

Sectorul de boot al sistemului de operare

În cazul hard disk-urilor cu sistem de operare (OS) instalat, primul sector al discului, cunoscut sub numele de sectorul de boot, este așa-numitul Master Boot Record (MBR) care conține instrucțiunile de pornire ( boot ) a operației sistemul instalat pe acesta. și tabela de partiții de pe disc. În cazul unui hard disk partiționat, fiecare partiție conține, de asemenea, propriul său sector de boot lansat posibil de pe MBR.

Caracteristici de performanta

Capacitate crescută în timp.

Hard disk-urile moderne au o capacitate și o performanță mult mai ridicate decât modelele timpurii, dar, între timp, viteza și performanța memoriei cu acces aleatoriu ( RAM și ROM ) au crescut mult mai mult, viteza lor în citirea și scrierea datelor, totuși, rămân câteva ordine de magnitudine sub performanța RAM și a componentelor în stare solidă care echipează un computer. Din acest motiv, hard disk-ul este adesea cauza principală a încetinirii unui computer ( blocaj ) mai ales atunci când, datorită unei memorii RAM mai mici decât memoria virtuală necesară de programele care rulează , sistemul de operare este forțat să efectueze un număr mare de operații de swap între disc și memoria principală.

Principalele caracteristici de performanță ale unui hard disk sunt:

  • capacitatea de stocare;
  • timpul de acces la date;
  • viteza de transfer a datelor.

Capacitatea de stocare este de obicei exprimată în gigaocteți (GB). Producătorii folosesc gigaocteți zecimali, în loc de puterea a două aproximări utilizate pentru memorie . Aceasta înseamnă că capacitatea unui hard disk este de fapt puțin mai mică decât cea a unui modul de memorie cu aceeași capacitate, iar decalajul crește odată cu creșterea dimensiunii. Când capacitatea este exprimată în GB, factorul de corecție este (1000/1024) 3 , care este de aproximativ 0,93, deci un hard disk de 320 GB are o capacitate efectivă de aproximativ 298 GiB . În prezent (aprilie 2017) sunt disponibile vânzări de discuri cu capacități de până la 10 TB . Unele companii împachetează mai multe discuri într-o singură cutie, acesta este un truc pentru a putea oferi capacitatea maximă de stocare în spațiul minim, de exemplu: Lacie Big Disk, Maxtor Shared Storage etc. Capacitatea poate fi mărită prin creșterea densității cu care sunt stocate informațiile pe caserolele care alcătuiesc hard diskul sau prin utilizarea unui număr mai mare de ele.

Timpul de acces este cea mai importantă variabilă în determinarea performanței unui hard disk (știind că modelul poate fi cu ușurință urmărit înapoi la datele tehnice ale unității, inclusiv timpul de acces; mulți producători de computere nu menționează aceste date și uneori nici măcar marca și modelul). Acesta este timpul mediu necesar pentru găsirea unei date, care se află într-un punct aleatoriu al discului. Timpul necesar depinde de viteza capului de a se deplasa pe pista în care se află datele și de viteza de rotație a discului; cu cât viteza este mai mare, cu atât este mai scurt timpul pentru ca datele să treacă sub cap dacă nu au ajuns la date în timp, în timpul rotației anterioare ( latența de rotație ). Prin urmare, producătorii încearcă să facă capete care sunt din ce în ce mai ușoare (care se pot mișca mai repede pentru că au mai puțină inerție ) și discuri care se rotesc mai repede. Timpul de acces tipic pentru un hard disk de 7200 rpm este de aproximativ 9 milisecunde (ms), pentru un hard disk de 15.000 rpm este mai mic de 4 ms.

Rata de transfer este cantitatea de date furnizate de hard disk într-un anumit timp (de obicei, o secundă este luată ca referință). Utilizarea discurilor care se rotesc mai repede sau creșterea densității de stocare duce la o îmbunătățire directă a vitezei de transfer. Trebuie amintit că viteza de transfer scade proporțional cu numărul de discontinuități din sectoarele care alcătuiesc fișierul căutat (vezi fragmentarea ).

În plus față de cele trei vizualizări de mai sus, alte caracteristici afectează performanța unui hard disk într-o măsură mai mică. Între acestea:

Tamponul este o memorie cache mică (de obicei câțiva megabyți ) situată pe hard disk, care are sarcina de a stoca ultimele date citite sau scrise de pe disc. În cazul în care un program citește în mod repetat aceleași informații, acesta poate fi găsit în buffer în loc de pe disc. Deoarece bufferul este o componentă electronică și nu o componentă mecanică, viteza de transfer este mult mai mare, în timp, capacitatea acestei memorii a fost mereu în creștere, în prezent (aprilie 2017) 64 MB sau chiar 128 MB au o dimensiune destul de obișnuită, în sus până la 256 MB în modelele de top.

Interfața de conectare între hard disk și placa de bază (sau, mai precis, controler ) poate afecta performanța specificând viteza maximă cu care informațiile pot fi transferate către sau de pe unitate. Interfețele moderne, cum ar fi ATA 133, Serial ATA sau SCSI, pot transfera sute de megaocteți pe secundă, mult mai mult decât poate face orice unitate de hard disk, astfel încât interfața nu este în general un factor limitativ. Acest lucru se poate schimba atunci când utilizați mai multe discuri într-o configurație RAID , caz în care este important să utilizați cea mai rapidă interfață posibilă, cum ar fi Fibre Channel de 2 Gb / s.

Timp de acces pe disc

Timpul de acces pe disc este afectat de cinci factori:

  • Controller Overhead (controler overhead): acesta este timpul necesar pentru gestionarea datelor și trimiterea întreruperii corespunzătoare; este cel mai puțin timp absolut;
  • Căutați timp : este timpul necesar pentru a muta capul pe pistă; este cel mai critic factor, deoarece este o mișcare mecanică și nu un impuls electric; aceasta înseamnă că nu poate coborî sub câteva zeci de milisecunde;
  • Timp de evaluare : este timpul necesar pentru a așeza capul pe pistă după mutare; este adesea încorporat în timpul Căutării ;
  • Timpul de latență : (și latența de rotație ) este timpul necesar pentru ca începutul sectorului dorit să fie sub cap datorită rotației discului; evident depinde de viteza fusului ; de exemplu cu o viteză (tipică) de 5400 rpm , timpul maxim de latență este de aproximativ 11 milisecunde;
  • Timp de rotație : este timpul necesar pentru ca sectorul să treacă sub cap, timpul în care sectorul este citit sau scris.

Timp de acces: Controller Overhead + Seek Time + Latency + Timp de rotație

Metode de scriere HD

Există mai multe tehnici pentru scrierea suportului magnetic: [8]

  • Înregistrarea longitudinală, înregistrarea standard, unde înregistrarea și citirea magnetică rămân la nivelul suprafeței suportului, cu această tehnologie s-a obținut o densitate de 0,1-0,2 terabiți pe inch pătrat.
  • Înregistrarea perpendiculară sau PMR (Perpendicular Magnetic Recording), proiectată de Hitachi în 2005, a deschis calea pentru o nouă generație de hard disk-uri, cu o capacitate de zece ori mai mare în aceeași dimensiune (sau, în paralel, dimensiunea de 10 ori mai mică până la capacitatea egală) , datorită unei densități mai mari cu care informațiile sunt stocate în materialul magnetizat care constituie plăcile discului, cu această tehnologie s-a atins o densitate egală cu 1,1 terabiți pe inch pătrat.
  • SMR (Shingled Magnetic Recording), modulul de citire a capetelor este mai mic decât cel de scriere, această tehnică modifică poziția relativă dintre aceste două module, astfel încât în ​​faza de scriere urmele să fie ușor suprapuse, lăsând doar o porțiune care va apoi să fie citit de fapt de modulul de citire, cu această tehnologie s-a atins o densitate de 1,4 terabiți pe inch pătrat.
  • HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording), încearcă să mărească densitatea prin utilizarea unui laser care încălzește suportul magnetic în faza de scriere, această tehnologie nu a fost utilizată datorită costurilor sale ridicate de producție și fiabilității reduse, cu o astfel de tehnologie a ajuns o densitate de 1,66 terabiți pe inch pătrat. [9]
  • MAMR (Microwave Assisted Magnetic Recording), variație a HAMR, unde se folosește un "oscilator de cuplu de centrifugare" care funcționează la o frecvență suficient de mare (20-40 GHz), care pe lângă reducerea costurilor permite o creștere suplimentară a densității, care cu această tehnologie a obținut o densitate de 4 terabiți pe inch pătrat.

Alte caracteristici

Hard disk 2,5 "40 GB Hitachi
IBM microdrive

Hard diskurile sunt produse în 7 dimensiuni standardizate numite "factor de formă" și se referă la diametrul discului în inci: 8 "- 5,25" - 3,5 "- 2,5" - 1,8 "- 1" - 0,85 ". Primul (3,5") sunt utilizate în computere personale numite desktop-uri, servere și unități NAS , unități de stocare la distanță în rețele de calculatoare și recent disponibile și pentru uz casnic. Al doilea (2,5 ") în laptopuri și oriunde există puțin spațiu și / sau sursă de alimentare, cel mai mic în dispozitivele de buzunar. Toate formatele sunt, de asemenea, utilizate pentru a crea memorii de masă externe la computere, care pot fi conectate printr-un cablu USB sau FireWire , utilizat atunci când este necesar să extindeți capacitatea de stocare a computerului sau când este necesar să transportați cu ușurință cantități mari de date.

În formatul de 3,5 ", sursa de alimentare are loc printr-o sursă de alimentare conectată la rețea ; formatul de 2,5" este de obicei alimentat direct de la cablul de interfață; cele mai mici de la bateria dispozitivului în care se află. Din aprilie 2017, capacitatea maximă de stocare a acestor dispozitive este de 10 terabyți . Doi producători, Seagate Technology și Western Digital , furnizează aceste dispozitive prin diferențierea modelelor pe baza performanței, vitezei și consumului de energie, unitățile destinate RAID au un MTBF de 2.000.000 de ore (228 de ani). Hard disk-urile de 2,5 "sunt mai mici și mai puțin solicitante, dar la prețul unei capacități și performanțe semnificativ mai mici și costuri mai mari (de exemplu, o viteză de centrifugare de 4200 sau 5400 rpm, în loc de 7200 rpm sau mai multe dintre hard disk-uri. 3.5" ). Hard disk-ul de un inch este cel mai recent de pe piață și corespunde formatului de tip compact flash tip II, mare doar cu doi sau trei centimetri și grosime ca un card de credit, dar totuși capabil să stocheze câțiva gigaocteți de date (vezi IBM Microdrive ).

Hard diskurile mai rapide, având motoare mai puternice, dezvoltă multă căldură. Unii chiar trebuie răcoriți cu ventilatoare speciale.

Semne de blocare a capului pe un hard disk de ultimă generație

Sunetul emis de o înregistrare este compus dintr-un șuierat continuu, generat de rotația discurilor și un trosnet intermitent, din care fiecare clic corespunde unei mișcări a capului. În multe cazuri, zgomotul generat poate fi enervant, prin urmare producătorii tind să adopte soluții tehnice pentru a-l reduce la minimum, dar inevitabil, un disc rapid este mai zgomotos decât unul lent; printre diversele date furnizate de producător pentru un model dat, apare și valoarea zgomotului exprimată în dB .

Pentru o mai mare flexibilitate, pe unele discuri viteza de mișcare a capului poate fi setată prin software; unii producători, pentru a reduce zgomotul cu câțiva decibeli, folosesc bucșa ca suport pentru arborele rotativ în locul rulmentului . Anomaliile în sunetele emise de hard disk sunt indicative de daune mecanice severe, ceea ce face datele inaccesibile și numai prin tehnici sofisticate de recuperare a datelor, acestea pot fi puse la dispoziție din nou în unele cazuri. O îmbunătățire semnificativă este, de asemenea, înregistrată în consumul de energie electrică (Wh), scăzând întotdeauna datorită controlului tot mai sofisticat al pieselor mecanice în mișcare, cum ar fi gestionarea vitezei de mișcare a capetelor proporțională cu timpul necesar pentru a obține până la punctul în care vor trece datele, este inutil să ajungeți mai întâi la fața locului și apoi să așteptați, mai bine să ajungeți la timp cu viteză mai mică, înseamnă mai puțin curent consumat și mai puțin zgomot.

Interfețe

Hard disk-ul este pus în comunicare cu placa de bază și procesorul prin diferite interfețe posibile.

Interfață IDE-ATA

Conector IDE al unui hard disk

Cea mai comună interfață până la începutul anilor 2010 a fost IDE (Integrated Drive Electronics, „memorie de masă cu electronică integrată”), care a evoluat ulterior în EIDE și Serial ATA . Un cablu plat, de obicei gri, este utilizat pentru a conecta hard diskul la placa de bază. Adesea cablul are un al treilea conector pentru a putea utiliza un alt disc (sau alte dispozitive ATA precum CD playere) cu același cablu. În acest caz, pentru a face distincția între cele două periferice, acestea trebuie configurate ca master (master) și una ca slave (slave). Această configurație poate fi realizată fie manual, fie prin deplasarea jumperilor de pe periferice, fie automat dacă acestea sunt setate ca selecție prin cablu . În acest din urmă caz, placa de bază decide cine este stăpânul și cine este sclavul. Acest lucru este deosebit de util atunci când utilizați hard disk-uri vechi sau în cazul unei compatibilități reduse între diferite unități (de exemplu, două hard disk-uri, dar și un hard disk și un CD player).

O placă de bază are de obicei doi conectori IDE ( primar și secundar , adesea numiți canale și controlere necorespunzătoare), la fiecare dintre care este posibil să conectați două unități pentru un total de patru dispozitive. Nu lipsesc plăcile de bază cu patru conectori. Cablul IDE nu transportă sursa de alimentare necesară pentru funcționarea perifericelor, care, prin urmare, trebuie conectată la sursa de alimentare prin intermediul unui cablu separat.

De obicei, un computer personal are un hard disk ca master pe canalul IDE principal, dar, în funcție de sistemul de operare utilizat, poate locui pe orice interfață IDE.

Iată un exemplu de conexiuni posibile la IDE-ul unui computer:

  • canal principal:
    • master : hard disk;
    • slave : cd player (cu jumperul pe cablu selectat )
  • canal secundar:
    • master : hard disk;
    • sclav : arzător DVD

Setarea master, slave, selectarea cablului

Fiecare unitate care poate fi conectată la un cablu IDE (hard disk, CD / DVD player / arzător) are un grup de pini în spate, între conectorul pentru cablul IDE și cel pentru sursa de alimentare, care poate fi conectat la două două de un jumper special. La posizione dei jumper per ottenere le diverse funzioni è normalmente descritta sull'etichetta che riporta le caratteristiche del disco rigido. Di norma, il disco primario è impostato come master , e un disco secondario (o un lettore/masterizzatore CD/DVD) come slave . Inoltre l'impostazione master è il più delle volte obbligatoria nel caso il disco rigido venga utilizzato in un box come disco esterno.

Serial ATA

Disco rigido con connettore Serial ATA (il secondo da sinistra)

Negli ultimi anni con l'evoluzione delle periferiche di memorizzazione l'interfaccia ATA ha mostrato i suoi limiti tecnologici e quindi è stata sostituita da una nuova versione chiamata Serial ATA o SATA. Questa nuova interfaccia ha come principale caratteristica quella di trasmettere i dati in modo seriale e quindi invece di utilizzare molteplici fili per trasmettere i dati ne utilizza solo due, uno per trasmettere i dati e uno per ricevere, oltre a due fili per le masse. In realtà il cavo è a sette fili dato che lo standard utilizza anche alcuni fili come segnali di controllo.

Tecnologie SATA

Recentemente nei dischi SATA è stata implementata una tecnologia ereditata dai dischi SCSI : l' NCQ , sigla di N ative C ommand Q ueuing .

Quando un processo richiede di accedere al disco rigido, la CPU invia una richiesta I/O (Input/Output) e, se il dato non è già presente in una delle cache di memoria del disco (solo nel caso di lettura dei dati), le testine vengono attivate e posizionate in modo da potere iniziare la lettura/scrittura dei dati. Se occorre accedere a una serie di dati non sequenziali distribuiti in varie zone del disco, le testine dovranno saltare da un cilindro all'altro, avanti e indietro.

Per esempio, se la sequenza di accesso è 1, 4, 3, 5, 2, 6, 7 (immaginando che la sequenza numerica corrisponda all'angolo di rotazione), si perderanno parecchi cicli di rotazione prima che le testine abbiano visitato tutti i blocchi di dati. Con l'NCQ, il disco rigido crea una coda delle richieste di accesso, quindi le riordina (ne cambia la sequenza) per ridurre al minimo il numero di rotazioni e il tragitto delle testine in modo da eseguire tutti gli accessi nel più breve tempo possibile.

La rotazione dei piatti e il posizionamento sulla traccia (seek) sono i due criteri per ottimizzare l'esecuzione dei comandi in coda, così da compiere il tragitto più breve per visitare tutti i blocchi di dati che la coda di comandi prevede di leggere e scrivere. Questo meccanismo di accodamento e riordino è paragonabile all'ottimizzazione delle consegne da parte di un postino che debba consegnare centinaia di lettere in diverse zone di una città; anziché esaminare una consegna per volta in sequenza e saltare continuamente da un capo all'altro della città, il postino stabilisce un percorso che richiede il tempo minore per eseguire tutte le consegne. Per utilizzare al meglio l'NCQ occorre che le applicazioni stabiliscano code di comandi, cosa che non succede se è in esecuzione una singola applicazione che attende la risposta a una richiesta di dati prima di inviare la richiesta successiva.

Sono stati introdotti dischi rigidi SATA 2 con un'interfaccia in grado di trasmettere fino a 3 Gigabit/s, e dischi rigidi SATA 3 con un'interfaccia in grado di trasmettere fino a 6 Gigabit/s.

Interfaccia SCSI

Un altro tipo di interfaccia utilizzata per hard-disk è l'interfaccia SCSI , di prestazioni più elevate rispetto alla tecnologia ATA-IDE, ma dal costo superiore, impiegata tipicamente su computer di fascia più alta.

Operazioni su disco rigido

In generale su disco rigido sono possibili le seguenti operazioni:

Note

  1. ^ Un esempio d'uso si può trovare sul sito web della Microsoft nell'articolo Come migliorare le prestazioni del computer .
  2. ^ "Hard disk drive" è un prestito dell' inglese . La traduzione letterale di "hard disk drive" è "unità a disco rigido".
  3. ^ "Fixed disk drive" è un prestito dell' inglese . La traduzione letterale di "fixed disk drive" è "unità a disco fisso".
  4. ^ Un esempio d'uso si può trovare nell'articolo di Trackback Hard disk: Raidsonic presenta docking station .
  5. ^ abbreviato in fixed disk o FDD ; poiché "FDD", in ambito informatico, è principalmente la sigla di " floppy disk drive ", è preferibile non utilizzare "FDD" se si vuole evitare equivoci con il floppy disk drive.
  6. ^ I tuoi trionfi passeranno alla storia , in Play Generation , n. 68, Edizioni Master, luglio 2011, p. 70, ISSN 1827-6105 ( WC · ACNP ) .
  7. ^ MCmicrocomputer 63 .
  8. ^ Western Digital: hard disk da 40 TB con la tecnologia MAMR
  9. ^ WD: dischi rigidi fino a 40TB con la nuova tecnologia MAMR a partire dal 2019

Bibliografia

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 6466 · LCCN ( EN ) sh88002126 · GND ( DE ) 4198218-6 · BNF ( FR ) cb120661472 (data)
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Disco_rigido&oldid=121591891 "