Standusis diskas - viskas, ką reikia žinoti

Kietojo disko, kaip pagrindinio saugojimo vieneto, naudojimas jau sunumeruotas. Atsiradus labai greitam SSD diskui, HDD buvo pašalinti į foną, nors jie nėra mažiau svarbūs, nes jie idealiai tinka dideliam saugojimui. Vienetai, kurie šiuo metu siekia 16 TB, o už šiek tiek daugiau nei 60 eurų asmeniniame kompiuteryje galime turėti 2 TB, o tai daugeliui iš mūsų vis dar nepasiekiama, jei jo kaina yra SSD.

Šiame straipsnyje mes surinksime viską, ką jums reikia žinoti apie kietuosius diskus, jų veikimą, savybes ir ypač jų siūlomus pranašumus ir trūkumus, palyginti su SSD, o tai visada yra būtina.

Standžiojo disko funkcijos ir vidiniai komponentai

Standžiojo disko pavadinimas kilęs iš angliško kietojo disko arba HDD akronimo, pagal kurį mes visi žinome šį saugojimo įrenginį ir kuris yra aiškiausias būdas atskirti jį nuo SSD („Solic Disk Drive“).

Standžiojo disko užduotis yra ne kas kita, kaip aprūpinti mūsų įrangą - vieta, kur saugomi visi failai, programos ir kur įdiegta operacinė sistema. Dėl šios priežasties ji taip pat vadinama pagrindine atmintimi, kuri, skirtingai nei RAM atmintis, saugo failus viduje net ir be elektros.

Nors SSD diskai yra visiškai sudaryti iš elektroninių komponentų ir saugo informaciją mikroschemoje, kurią sudaro NAND vartai, kietieji diskai turi mechanines dalis. Juose diskų serija sukasi dideliu greičiu, kad, naudojant magnetines galvutes, juose esanti informacija būtų nuskaitoma ir ištrinama. Pažiūrėkime pagrindinius elementus, kurie yra kietojo disko dalis.

Indai

Tai bus vieta, kur kaupiama informacija. Jie montuojami horizontaliai, o kiekvieną denį sudaro du paviršiai arba įmagnetinti įrašymo paviršiai. Paprastai jie gaminami iš metalo arba stiklo. Norėdami saugoti informaciją juose, jie turi langelius, kuriuose juos galima įmagnetinti teigiamai arba neigiamai (1 arba 0). Jų apdaila yra lygiai taip pat kaip veidrodis, juose saugoma nepaprastai daug duomenų, o paviršius turi būti nepriekaištingas.

Skaitymo galvos

Antras svarbiausias elementas yra skaitymo galvutės, kurias turime po vieną kiekvienam veido ar įrašymo paviršiui. Šios galvutės iš tikrųjų neliečia plokštelių, todėl jos nėra susidėvėjusios. Kai indai sukasi, susidaro plona oro plėvelė, kuri neleidžia suskaičiuoti tarp jos ir grotuvo (maždaug 3 nm atstumu). Tai yra vienas iš pagrindinių pranašumų, palyginti su SSD, kurių ląstelės suyra ištrindamos ir rašančios.

Varikliai

Mes matėme, kad kietajame diske yra daug mechaninių elementų, tačiau tai labiausiai parodo variklius. Išskyrus gerbėjus, tai yra vienintelis toks kompiuterio elementas ir pagrindinis lėtų kietųjų diskų šaltinis. Variklis suka plokšteles tam tikru greičiu, greičiausias gali būti 5400 aps / min, 7200 arba 10 000 aps / min. Kol nepasieksite tokio greičio, negalėsite bendrauti su diskais, ir tai yra puikus lėtumo šaltinis.

Prie to pridedame variklį, tiksliau, elektromagnetą, dėl kurio skaitymo galvutės juda, kad jos būtų duomenų vietoje. Tam taip pat reikia laiko, nes tai yra dar vienas lėtumo šaltinis.

Talpykla

Bent jau dabartiniuose blokuose yra atminties mikroschema, įmontuota elektroninėje grandinėje. Tai yra tiltas keistis informacija iš fizinių plokščių į RAM atmintį. Paprastai tai yra 64 MB talpos dinaminis buferis, palengvinantis prieigą prie fizinės informacijos.

Inkapsuluotas

Kapsulė yra labai svarbi HDD, nes, skirtingai nei SSD, vidus turi būti visiškai slėginis, kad nepatektų nei vienas dulkių dėmelis. Atsižvelkime į tai, kad plokštelės sukasi didžiuliu greičiu, o galvučių adata matuoja tik kelis mikrometrus. Bet koks kietas elementas, kad ir koks mažytis, gali nepataisomai sugadinti įrenginį.

Ryšiai

Pabaigoje paketo gale yra visas jungčių rinkinys, kurį sudaro SATA maitinimo jungtis ir kita - duomenims. Anksčiau IDE standieji diskai taip pat turėjo skydelį, kuriame buvo galima pasirinkti darbo režimą, „slave“ arba „master“, jei diskai turėjo bendrą magistralę, tačiau dabar kiekvienas diskas jungiasi prie atskiro pagrindinės plokštės prievado.

HDD formos ir sąsajos veiksniai

Šiuo atžvilgiu informacija šiuo metu yra gana trumpa, nes mes randame tik du formos veiksnius. Pirmasis yra stalinių kompiuterių standartas, turintis 3, 5 colio diskus ir matmenys 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Antrasis yra formos koeficientas, naudojamas 2, 5 colio nešiojamųjų kompiuterių diskuose, kurių matmenys 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

Kalbant apie ryšio technologijas, šiuo metu neturime per daug HDD, nes jie yra du:

SATA

Tai yra ryšio standartas dabartinių kompiuterių HDD, kaip IDE pakaitalas. Tokiu atveju vietoj lygiagrečių duomenims perduoti naudojama serijinė magistralė, kurioje naudojamas AHCI protokolas. Tai žymiai greičiau nei tradicinis IDE ir efektyvesnis, kai maksimalus perkėlimas yra 600 MB / s. Be to, tai leidžia karštu būdu sujungti įrenginius ir turi daug mažesnius ir lengviau valdomus autobusus. Bet kokiu atveju, dabartinis mechaninis kietasis diskas gali pasiekti tik 400 MB / s greitį skaitydamas, o SATA SSD diskai išnaudoja visas šios magistralės galimybes.

SAS

Tai yra SCSI sąsajos evoliucija ir tai yra magistralė, kuri nuosekliai veikia kaip SATA, nors SCSI tipo komandos vis dar naudojamos sąveikai su standžiaisiais diskais. Viena iš jo savybių yra ta, kad tame pačiame magistralėje galima prijungti kelis įrenginius, taip pat jis gali užtikrinti pastovų kiekvieno iš jų perdavimo greitį. Galime prijungti daugiau nei 16 įrenginių ir jis turi tą pačią sąsajos sąsają su SATA diskais, todėl yra idealus RAID konfigūracijų montavimui serveriuose.

Jo greitis yra mažesnis nei SATA, tačiau svarbi savybė yra tai, kad SAS valdiklis gali susisiekti su SATA disku, tačiau SATA valdiklis negali susisiekti su SAS disku.

Fizinės, loginės ir funkcinės standžiojo disko dalys

Mes jau pamatėme pagrindines dalis viduje, bet tai tik pradžia suprasti, kaip ji iš tikrųjų veikia. Ir jei norite žinoti viską apie šiuos standiuosius diskus, tada šis skyrius yra pats svarbiausias, nes jame nustatoma, kaip veikia kietasis diskas. Tai galima padaryti dviem būdais:

CHS (cilindro galvutės - sektorius): Ši sistema yra naudojama pirmuosiuose kietuosiuose diskuose, nors ją pakeitė ši sistema. Naudojant šias tris reikšmes, skaitymo galvutę galima pastatyti toje vietoje, kur yra duomenys. Ši sistema buvo lengvai suprantama, tačiau jai reikėjo gana ilgų vietos nustatymo krypčių.

LBA (loginis adresavimas blokais): jis yra šiuo metu naudojamas, šiuo atveju standųjį diską padalijame į sektorius ir kiekvienam priskiriame unikalų numerį, tarsi tai būtų atminties adresas, kuriame turi būti ašis. Tokiu atveju instrukcijos eilutė bus trumpesnė ir efektyvesnė, o sistema leis indeksuoti diską.

Indų fizinė struktūra

Pažiūrėkime, kaip yra padalinta standžiojo disko fizinė struktūra, kuri lems, kaip ji veikia.

• Takelis: takeliai yra koncentriniai žiedai, sudarantys disko įrašymo paviršių. Cilindras: cilindrą sudaro visi takeliai, vertikaliai išlyginti ant kiekvienos plokštės ir paviršiaus. Tai nėra kažkas fizinio, o įsivaizduojamas cilindras. Sektorius: Kiekviena trasa yra padalinta į arkų dalis, vadinamus sektoriais. Kiekviename sektoriuje bus saugomi duomenys, o jei vienas iš jų bus neišsamus, kiti duomenys pateks į kitą sektorių. Siekiant optimizuoti erdvę, ZBR (bitų zonų įrašymo) technologijos sektoriaus dydžiai skirsis nuo vidaus ir lauko takelių. Paprastai jie yra 4 KB, nors tai galima pakeisti iš operacinės sistemos. Klasteris: Tai sektorių grupė. Kiekvienas failas užims tam tikrą grupių skaičių, o joks kitas failas negali būti saugomas tam tikroje grupėje.

Standžiojo disko struktūra

Juokingiausia, kad nepaisant to, kad jie veikia skirtingai, SSD diskams buvo išlaikyta ir kietojo disko loginė struktūra.

Įkrovos sektorius (MBR arba GPT)

Pagrindinis įkrovos įrašas (MBR) yra pirmasis standžiojo disko sektorius, 0 takelis, 0 cilindras, 1 sektorius. Čia saugoma viso standžiojo disko skirsnių lentelė, žymint jų pradžią ir pabaigą. Taip pat saugomas „ Boot Loader“, kur surenkamas aktyvusis skaidinys, kuriame įdiegta sistema arba operacinės sistemos. Šiuo metu beveik visais atvejais jį pakeitė GPT skaidinio stilius, kurį dabar pamatysime išsamiau.

Pertvaros

Kiekvienas skaidinys kietąjį diską padalija į tam tikrą skaičių cilindrų ir jie gali būti tokio dydžio, kokį norime jiems priskirti. Ši informacija bus saugoma skaidinių lentelėje. Šiuo metu egzistuoja loginių skaidinių, kartu su dinaminiu kietuoju disku, koncepcija, su kuria mes galime sujungti net du skirtingus standžius diskus ir, atsižvelgiant į sistemą, jis veiks kaip vienas.

Skirtumas tarp MBR ir GPT

Šiuo metu yra dviejų tipų HDD ar SSD skaidinių lentelių tipai: MBR tipo arba GPT (Global Unique Identifier). GPGB atskyrimo stilius buvo įdiegtas EFI arba Extensible Firmware Interface sistemoms, pakeičiančioms senąją kompiuterių BIOS sistemą. Taigi, nors BIOS standžiajam diskui valdyti naudoja MBR, GPT yra orientuota į patentuotą UEFI sistemą. Geriausia, kad ši sistema kiekvienam skaidiniui priskiria unikalų GUID, tarsi MAC adresą, o paskirstytojas yra toks ilgas, kad visi pasaulio skirsniai galėtų būti pavadinti vienareikšmiškai, praktiškai pašalinant fizinius apribojimus. iš standžiojo disko, skaidymo atžvilgiu.

Tai yra pirmasis ir akivaizdžiausias skirtumas su MBR. Nors ši sistema leidžia kietajame diske sukurti tik 4 pirminius skaidinius, kurių maksimalus tūris yra 2 TB, GPT jų kūrimui nėra jokių teorinių apribojimų. Tai bus operacinė sistema, kuri kažkaip daro šį apribojimą, o „Windows“ šiuo metu palaiko 128 pirminius skaidinius.

Antrasis skirtumas yra pradinėje sistemoje. Naudodamas GPT, UEFI BIOS pats gali sukurti savo įkrovos sistemą, dinamiškai aptikdamas disko turinį kiekvieną kartą paleidžiant. Tai leidžia mums puikiai paleisti kompiuterį, net jei standųjį diską pakeisime kitu logišku paskirstymu. Vietoj to, MBR ar senoms BIOS reikia vykdomosios programos, kad būtų galima nustatyti aktyvų skaidinį ir pradėti paleisti.

Laimei, beveik visi dabartiniai HDD ir SSD kietieji diskai yra iš anksto sukonfigūruoti naudojant GPT skaidinių sistemą, ir bet kokiu atveju, iš pačios sistemos arba komandinio režimo su Diskpart pagalba mes galime modifikuoti šią sistemą prieš diegdami „Windows“.

Standžiojo disko failų sistemos

Norėdami baigti naudoti standųjį diską, turime išmokti, kokios yra pagrindinės failų sistemos. Jie yra pagrindinė vartotojo dalis ir saugojimo galimybės.

• „FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS“

Nepaisant FAT sistemos buvimo, nes ji praktiškai nenaudinga dabartinėse laikymo sistemose, FAT32 yra jos pirmtakas. Ši sistema leidžia priskirti 32 bitų adresus klasteriams, taigi teoriškai ji palaiko 8 TB saugojimo dydžius. Realybė yra tokia, kad „ Windows“ apriboja šią talpą iki 128 GB, kai failų dydis yra ne didesnis kaip 4 GB, taigi tai yra sistema, kuriai naudojami tik maži USB atminties įrenginiai.

Norėdami įveikti FAT32 apribojimus, „Windows“ sukūrė „exFAT“ sistemą, palaikančią teorinius failų dydžius iki 16 EB („Exabytes“) ir teorinius saugojimo dydžius iki 64 ZB („Zettabytes“).

Ši sistema yra ta, kurią „Windows“ naudoja diegdama sistemą ir tvarkydama standžiajame diske esančius failus. Šiuo metu jis palaiko 16TB, 256TB failus kaip maksimalų tūrio dydį, o formatavimui galite sukonfigūruoti įvairius klasterių dydžius. Tai yra sistema, kuri naudoja daug vietos jūsų apimties konfigūravimui, todėl rekomenduojami didesni nei 10 GB pertvaros.

Tai yra pačios „Apple“ failų sistema ir ji pakeičia tradicinę HFS pridedant didesnių failų ir didesnių rinkinių palaikymą. Šie dydžiai gali būti ne daugiau kaip 8 EB.

Dabar kalbame apie pačios „Linux“ failų sistemą, šiuo metu jos EXT4 versiją. Palaikomi failų dydžiai yra ne daugiau kaip 16 TB, o tūrio dydis - 1 EB.

Galiausiai, „ ReFS“ yra dar viena „Microsoft“ patentuota sistema, skirta NTFS evoliucijai. Jis buvo įdiegtas su „Windows Server 2012“, tačiau kai kurie „Windows 10“ verslo paskirstymo įrenginiai šiuo metu jį palaiko. Ši sistema patobulina NTFS daugeliu aspektų, pavyzdžiui, įgyvendindama apsaugą nuo duomenų pablogėjimo, taisymo ir nesėkmės bei dubliavimosi, RAID palaikymą, duomenų vientisumo patikrą ar chkdsk pašalinimą. Palaiko 16 EB failų dydžius ir 1 YB talpos dydžius („Yottabyte“)

Kas yra RAID

Ir glaudžiai susijusios su failų sistemų koncepcija yra RAID konfigūracijos. Tiesą sakant, yra nešiojamųjų kompiuterių ar asmeninių kompiuterių, kurie jau turi RAID 0 konfigūraciją dėl savo atminties talpos.

RAID reiškia perteklinį nepriklausomų diskų rinkinį ir yra duomenų saugojimo sistema, naudojanti kelis saugojimo įrenginius. Juose duomenys paskirstomi taip, lyg tai būtų vienas vienetas, arba jie yra pakartojami, kad būtų užtikrintas duomenų vientisumas nuo gedimų. Šie saugojimo elementai gali būti HDD arba mechaniniai kietieji diskai, SSD arba kietojo kūno diskai, net M.2.

Šiuo metu yra daugybė RAID lygių, kuriuos sudaro šių kietųjų diskų konfigūravimas ir susiejimas skirtingais būdais. Pavyzdžiui, RAID 0 sujungia du ar daugiau diskų į vieną, kad būtų galima paskirstyti duomenis apie visus juos. Tai idealiai tinka išplėsti saugojimą, sistemoje apžiūrint tik vieną standųjį diską, pavyzdžiui, du 1TB HDD gali sudaryti vieną 2TB. Kita vertus, RAID 1 yra priešingai, tai yra konfigūracija su dviem ar daugiau veidrodinių diskų, kad duomenys būtų pakartojami kiekviename iš jų.

HDD pranašumai ir trūkumai, palyginti su SSD

Galiausiai mes apibendrinsime ir paaiškinsime pagrindinius skirtumus tarp mechaninio kietojo disko ir kietojo kūno disko. Tam mes jau turime straipsnį, kuriame visi šie veiksniai yra išsamiai paaiškinti, todėl atliksime tik greitą apibendrinimą.

Neįtikėtini pranašumai

• Talpa: Tai yra vienas iš pagrindinių pranašumų, kuriuos turi kietasis diskas, palyginti su SSD, ir tai nėra tik todėl, kad SSD yra maži, bet todėl, kad jų kaina daugėja. Mes žinome, kad HDD yra lėtesnis nei SSD, 400 MB / s, palyginti su 5000 MB / s greičiausių diskų įrenginiuose, tačiau jo atminties talpa viename diske puikiai tinka naudoti kaip duomenų saugykla. Šiuo metu yra 3, 5 colio HDD diskai iki 16TB. Mažos GB kainos: Taigi, atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta aukščiau, HDD kaina yra daug mažesnė nei SSD, taigi mes galime nusipirkti daug didesnių vienetų, bet už mažesnę kainą. Rastas 2 TB kietasis diskas, kurio kaina yra apie 60 eurų, o 2 TB M.2 SSD - mažiausiai 220 eurų ar daugiau. Tinkamumo laikas: ir trečiasis HDD pranašumas yra jūsų plokštelių tinkamumo laikas. Nepamirškite paminėti jo patvarumo ir atsparumo, o greičiau - kiek kartų galime rašyti ir ištrinti langelius, o tai mechaniniuose standžiuosiuose diskuose praktiškai neribota. SSD diskuose skaičius ribojamas iki kelių tūkstančių, todėl duomenų bazėms ir serveriams jie yra daug mažiau patrauklūs.

Trūkumai

• Jie yra labai lėti: atsiradus SSD diskams, mechaniniai kietieji diskai tapo lėčiausiu kompiuterio įrenginiu, net žemiau nei USB 3.1. Tai daro juos beveik vienkartine galimybe įdiegti operacinę sistemą, nes jie skirti tik duomenims, jei mes tikrai norime greito kompiuterio. Mes kalbame apie skaičius, kurie pateikia HD 40-50 kartų lėčiau nei SSD, tai nėra nesąmonė. Fizinis dydis ir triukšmas: Kadangi jie yra mechaniniai ir turi plokšteles, jų dydis yra gana didelis, palyginti su M.2 SSD, kurių matmenys yra tik 22 × 80 mm. Panašiai, jei turi variklį ir mechanines galvutes, jos tampa gana triukšmingos, ypač kai failai yra suskaidyti. Suskaidymas: dėl pasiskirstymo takeliuose duomenys laikui bėgant tampa labiau suskaidyti. Kitaip tariant, diskas užpildys sektorius, kurie ištrinti liko tušti, todėl skaitymo galvutė turi atlikti daugybę šuolių, kad būtų galima perskaityti visą failą. SSD, būdamos elektroninių ląstelių atmintimi, visos jos prieinamos tuo pačiu greičiu, kaip ir RAM atmintis, šios problemos nėra.

Išvada dėl standžiųjų diskų

Tokiu būdu mes einame į savo straipsnio, kuriame išsamiai aptariama mechaninio kietojo disko tema, pabaigą. Be jokios abejonės, jie yra elementai, kurie bent jau daugumai vartotojų vaidina šiek tiek mažesnį vaidmenį, nes rinkoje yra net 2 TB dydžio SSD diskai. Bet jie vis dar yra pagrindinė galimybė dideliam saugojimui, nes tam mums reikia ne tiek greičio, kiek daug vietos.

Įsivaizduokite, kas nutiktų, jei turėtume vieną 512 ar 256 GB SSD ir norėtume išsaugoti 4K filmus, įdiegti žaidimus ar esame turinio kūrėjai. Jei norime greičio, turime išleisti likutį SSD, o turėti 20 TB su HDD mums kainuotų apie 600 eurų, o tai padaryti su SSD SATA mums galėtų kainuoti apie 2000 eurų, o jei jie yra NVMe, geriau net neskaičiuoti.

Dabar paliekame jums keletą straipsnių, kurie pravers norint papildyti informaciją, ir, žinoma, su mūsų vadovais.

Kiek standžiųjų diskų turite savo kompiuteryje ir kokio tipo jie yra? Ar naudojate SSD ir HDD?