Data invenției | 13 septembrie 1956 |
---|---|
Inventat de | Reynold Johnson |
Se conectează prin |
(Interfață de sistem de computer mic) (Interfață îmbunătățită pentru discuri mici) (Electronică de unitate integrată) (Electronică de unitate integrată îmbunătățită) (Atașament Serial Advanced Technology) (SCSI atașat în serie) |
Segmentarea pieței |
|
Producători obișnuiți |
Un hard disk (uneori prescurtat DD ; în engleză, hard disk drive , HD sau HDD ) este o memorie de masă a discului magnetic rotativ utilizată în principal în computere , dar și în playere digitale de muzică , camere video , DVD player / recordere camera de zi, console de jocuri video , etc.
Inventat în 1956 , hard diskul a suferit evoluții considerabile de capacitate și performanță, în timp ce a văzut scăderea costurilor sale, ceea ce a contribuit la generalizarea utilizării sale, în special în calcul . Odată cu apariția SSD-urilor, cota de piață a hard disk-urilor scade.
În 1956 , primul sistem de hard disk a fost numit IBM 350. A fost utilizat în RAMAC 305 (RAMAC pentru „ Metodă de acces aleatoriu de contabilitate și control ”). Este dezvăluit publicului de IBM . Producția comercială a început în iunie 1957 și până în 1961 s-au vândut peste o mie de unități. Prețul său este de 10.000 USD pe megabyte . RAMAC 305 a constat din 50 de discuri de 24 inci în diametru, două capete de citire / scriere , care ar putea trece de la un platou la altul în mai puțin de o secundă. Capacitatea totală a fost de cinci milioane de caractere.
RAMAC avea deja un concurent: Univac File Computer , compus din 10 tobe magnetice fiecare cu o capacitate de 180.000 de caractere. Deși acesta din urmă a avut o viteză mai mare, acesta este RAMAC, care putea stoca de trei ori mai multe informații, care avea cel mai interesant raport cost / performanță pentru cel mai mare număr de aplicații.
În iunie 1954 , JJ Hagopian, inginer IBM, a avut ideea de a face capetele de citire / scriere să „zboare” deasupra suprafeței platourilor, pe o pernă de aer. El propune proiectarea formei acestor capete. În septembrie 1954, a proiectat echivalentul discurilor dure actuale: platouri suprapuse și o axă pe care sunt fixate capetele de citire / scriere. Acesta va deveni un produs comercial în 1961 sub denumirea „ IBM 1301 Disk Storage ”.
În 1962 , IBM a lansat dispozitivul său de stocare pe hard disk amovibil Model 1311, care avea dimensiunea unei mașini de spălat și putea înregistra până la două milioane de caractere pe un teanc de discuri . Utilizatorii pot achiziționa pachete de discuri suplimentare și le pot schimba după cum este necesar, la fel ca rolele de bandă magnetică . Modele ulterioare de unități de unități de discuri detașabile, de la IBM și altele, au devenit standard în majoritatea facilităților informatice ale zilei. Au ajuns la capacități de 300 MB la începutul anilor 1980. Unitățile de discuri nedemovibile au fost numite înregistratoare de discuri „fixe”.
La sfârșitul anului 1969 , trei ingineri aveau în vedere care ar putea fi sistemul de disc ideal pentru ei. Sunt de acord asupra unui model compus din două discuri de câte 30 MB fiecare, unul amovibil, celălalt fix. Se numește „ 30 - 30 ”, ca cel al unui model de pușcă Winchester . Numele s-a blocat și chiar și astăzi o unitate „ Winchester ” se referă la o unitate de disc nedemontabilă (aproape toate unitățile interne din anii 1990).
În anii 1970 , HP a lansat primele sale discuri cu capete în mișcare; mai întâi HP-7900A, urmat de HP-7905, 7920 și 7925, toate aceste discuri au cartușe amovibile.
În același timp, existau discuri dure cu capete fixe: un anumit număr de capete permitea accesul rapid la cale cu, desigur, o capacitate mai mică decât discurile cu capete mobile, dar mai puțin fragile mecanic; au fost utilizate pentru aplicații la bord, în special în reflexia seismică .
În acest moment, hard disk-ul a înlocuit efectiv tobe și benzi , relegându-le treptat în aplicații de arhivare și backup în anii '90.
În anii 1980 , HP a lansat noi unități mai eficiente, pachetul amovibil HP-7933 și HP-7935.
În acest moment, discurile conectate direct la NAS si SAN rețele au apărut , urmate de alte aplicații în care hard disk - ul găsit utilizarea acestuia: de stocare a informațiilor de camere video , acasă DVD playere / recordere , console de jocuri video , , etc.
În anii 1990 , dimensiunea hard diskurilor a putut fi redusă considerabil datorită muncii lui Albert Fert și Peter Grünberg privind magnetorezistența uriașă . Prețul lor va deveni mai democratic și toate computerele personale vor fi echipate cu un hard disk și nu mai sunt doar unități floppy .
În 1998 , anul centenarului înregistrării magnetice (inventat de danezul Valdemar Poulsen ), IBM a comercializat primul hard disk de 25 gigaocteți ( Deskstar 25 GP ), o capacitate prezentată la acea vreme de presă ca fiind disproporționată față de necesități. . Într-adevăr: nu aveau încă acces în masă la Internet și la descărcare, în special descărcări ilegale .
În anii 2000 , el a început să concureze în trecut datorită scăderii costului acestuia pentru octetul giga și a confortului său mai mare de acces; spre sfârșitul aceluiași deceniu, a început să fie înlocuit ca memorie de masă, pentru capacități mici (4 până la 32 GB ), de stocare a memoriei flash care, deși este mai scumpă, nu a necesitat întârzierea latenței datorită rotației platouri.
În 2011 , nevoia de piață pentru hard disk-uri a fost estimată la 700 de milioane de unități pe an.
În al patrulea trimestru al anului 2011, inundațiile din Thailanda au provocat o penurie de hard disk-uri, făcând mai multe fabrici inoperante, determinând creșterea bruscă a prețurilor. Unele modele și-au văzut prețul dublu sau chiar triplu.
Între 1980, când a fost lansat ST-506 cu o capacitate de 5 MB și 2008, suprafața medie ocupată de un pic de informații pe disc a fost redusă cu un factor de peste 100.000 (5 MB pentru o tavă în 1980 și 500 GB în 2008, adică o densitate de 100.000 de ori mai mare).
În același timp, prețul megabyte-ului a fost împărțit cu mai mult de un milion, fără a lua în considerare inflația, deoarece:
Hard disk-urile cu cele mai mari capacități de pe piață depășesc 14 TB (terabytes) (2017) și 16 TB în 2019. Producătorul Western Digital a anunțat înseptembrie 2019următorul model de 20 TB (terabyte). Capacitatea hard disk-urilor a crescut mult mai repede decât viteza lor, limitată de mecanică. Timpul de acces la citire este legat de viteza de rotație a discului și de timpul de poziționare a capetelor de citire. Cu cât este mai mare densitatea discului și cu cât viteza de rotație este mai mare, cu atât debitul informațional este mai bun.
Capacitate | An | Producător | Model | A tăia |
---|---|---|---|---|
5 MB | 1956 | IBM | 350 Ramac | 24 " |
28 MB | 1962 | IBM | modelul 1301 | |
1,02 GB | 1982 | Hitachi | H8598 | 14 " |
25 GB | 1998 | IBM | Deskstar 25 GP | 3,5 " |
500 GB | 2005 | Hitachi | ||
1 TB | 2007 | Hitachi | Deskstar 7K1000 | |
2 TB | 2009 | Western Digital | Caviar Green WD20EADS | |
3 TB | 2010 | Seagate | ||
4 TB | 2011 | Hitachi | 7K4000 | |
6 TB | 2013 | HGST | WD Red Pro | |
8 TB | 2014 | Seagate | Arhiva HDD | |
10 TB | 2015 | HGST | Ultrastar He10 | |
14 TB | 2018 | Seagate | Exos X14 | |
16 TB | 2019 | Seagate | Exos X16 | |
18 TB | 2020 | Seagate | Exos X18 |
În 2,5 inci (2,5 "):
Încă din 1956, pe un hard disk, există platouri rotative rigide. Fiecare placă este formată dintr-un disc realizat în general din aluminiu, care are avantajele de a fi ușor, ușor de prelucrat și paramagnetic . Din 1990, noile tehnici folosesc sticla sau ceramica, care permit condiții de suprafață chiar mai fine decât cele din aluminiu. Fețele acestor platouri sunt acoperite cu un strat magnetic, pe care sunt stocate datele. Aceste date sunt scrise în cod binar {0/1} pe disc datorită unui cap de citire / scriere, o antenă mică foarte aproape de materialul magnetic. În funcție de curentul electric care trece prin acesta, acest cap modifică câmpul magnetic local pentru a scrie fie 1, fie 0 pe suprafața discului. Pentru a citi, se folosește același material, dar în cealaltă direcție: mișcarea câmpului magnetic local generează la bornele capului un potențial electric care depinde de valoarea scrisă anterior, astfel se poate citi un 1 sau un 0 .
Un hard disk tipic conține o axă centrală în jurul căreia platanele se rotesc cu o viteză de rotație constantă. Toate capetele de citire / scriere sunt conectate la o armătură care se deplasează pe suprafața platourilor, cu unul sau două capete pe platou (un cap pe fiecare parte utilizată). Cadrul mișcă radial capetele prin platane pe măsură ce acestea se rotesc, permițând accesul la întreaga lor suprafață.
Discul poate fi poziționat orizontal sau vertical, în funcție de caz.
Cele asociate electronice controlează mișcarea armăturii precum și rotirea plăcilor, și efectuează citește și scrie în conformitate cu cererile primite. Cele firmwares de discuri dure recente sunt în măsură să organizeze cererile în așa fel încât să reducă la minimum timpul de acces la date și , prin urmare , pentru a maximiza performanța discului.
Hard disk-urile din tavă sunt componente mecanice și, prin urmare, sunt fragile. Este important să nu supuneți discurile, interne sau externe, la șocuri care ar putea deteriora rulmenții și nici la temperaturi scăzute de depozitare care ar face lubrifiantul prea vâscos și ar împiedica pornirea.
TăviPlatouri de discuri deteriorate.
Structura unui hard disk cu mai multe platouri.
Plăcile sunt integrate cu o axă pe rulmenți cu bile sau cu ulei. Această axă este menținută în mișcare de un motor electric. Viteza de rotație este în prezent (2013) între 3.600 și 15.000 rpm (valorile tipice ale turației variază de la 3.600 la 10.000 rpm sau chiar 15.000 rpm ). RPM este menținut constant pe toate modelele, deși, uneori, specificațiile neclare sugerează altfel . De fapt, în urma creșterii preocupărilor legate de mediu, producătorii au produs discuri care vizează economisirea energiei, denumite adesea „ verzi ”; acestea sunt publicitate ca având viteză de rotație variabilă (viteza de rotație nu este variabilă, dar dispozitivele electronice ale discului încetează să se rotească complet când discul nu este folosit mult timp; alte discuri recente, care nu sunt numite „ verzi ”, fac același lucru cu, se pare , un timp de așteptare mai scurt) , sugerând astfel că în repaus ar alerga mai încet în timp ce își vor reduce consumul de energie și ar crește această viteză în caz de stres. Cu toate acestea, s-a confirmat (în special prin teste acustice) că aceste informații erau incorecte: aceste discuri funcționează bine la o viteză constantă, mai mică decât viteza standard de 7.200 rpm (adică 5.400 rpm pentru Western Digital și 5.900 rpm pentru Seagate).
Discurile sunt compuse dintr-un substrat, anterior din aluminiu (sau zinc), din ce în ce mai des din sticlă, tratate cu diferite straturi, inclusiv un feromagnetic acoperit cu un strat protector.
Finisajul de suprafață trebuie să fie cel mai bun posibil.
Notă: spre deosebire de CD / DVD , sunt mai întâi piesele periferice (adică cele mai îndepărtate de centrul platoului) care sunt scrise mai întâi (și recunoscute ca „începutul discului”), deoarece c 'este locul în care performanța este la maxim: într-adevăr, viteza liniară a unui punct de pe disc este mai mare în afara discului (cu viteză de rotație constantă), astfel încât capul de citire / scriere acoperă o serie mai lungă de date într-o singură rotație decât în mijlocul discului.
Brațul care susține cele două capete de citire / scriere. Zgârieturile vizibile pe suprafața platoului indică faptul că unitatea de disc a fost „aterizată”.
Cap de hard disk din 1970.
Capul hard diskului în 2011.
WD Caviar WD205AA - 1999
Seagate - 2003
WD800JD Caviar SE - 2003
ST3146707LC-146GB - 2005
Atașate la capătul unui braț, acestea sunt integrate cu o a doua axă care le permite să pivoteze într-un arc de cerc pe suprafața plăcilor. Prin urmare, toate capetele se rotesc în același timp. Există un cap pe suprafață. Geometria lor le permite să zboare deasupra suprafeței plăcii fără a o atinge: se sprijină pe o pernă de aer creată de rotația plăcilor. În 1997, capetele zburau la 25 nanometri de la suprafața platourilor; în 2006, această valoare a fost de aproximativ 10 nanometri.
Motorul care le acționează trebuie să poată asigura o accelerație și o decelerare foarte puternice. Unul dintre algoritmii pentru controlul mișcărilor brațului de susținere a capului este accelerarea la maxim, apoi frânarea la maxim, astfel încât capul să fie poziționat pe cilindrul corect. Apoi va fi necesar să așteptați un moment scurt pentru ca vibrațiile generate de această frânare să dispară.
Când staționează, capetele trebuie să fie parcate, fie într-o zonă specială (cea mai apropiată de centru, atunci nu există date în acest loc), fie în afara grilelor.
Dacă unul sau mai multe capete intră în contact cu suprafața platourilor, aceasta se numește „aterizare” și cauzează cel mai adesea distrugerea informațiilor situate acolo. O imperfecțiune la suprafață, cum ar fi praful, va avea același efect. Prin urmare, mecanica hard diskurilor este asamblată într- o cameră curată și se iau toate măsurile de precauție (sigilii etc.), astfel încât nici o impuritate să nu poată pătrunde în interiorul carcasei (denumită „HDA” pentru „ Head Disk Assembly ” în engleză).
Tehnicile pentru proiectarea capetelor sunt (în 2006):
Două capete.
Capete și cablarea acestuia.
Șefii unui hard disk
Șefii unui hard disk
Acesta este compus dintr-o parte dedicată servo-controlului motoarelor și o alta exploatării informațiilor electrice rezultate din interacțiunea electromagnetică dintre capetele citite și suprafețele plăcilor. O parte mai computerizată va interacționa cu exteriorul și va traduce adresa absolută a unui bloc în coordonate tridimensionale (cap, cilindru, bloc).
Electronica face posibilă și corectarea erorilor software (erori de scriere).
ControlorUn controler de disc este ansamblul electronic care controlează mecanica unui hard disk. Rolul acestui ansamblu este de a acționa motoarele de rotație, de a poziționa capetele de citire / înregistrare și de a interpreta semnalele electrice primite de la aceste capete pentru a le converti în date utilizabile sau pentru a înregistra date într-o anumită locație a dispozitivului. a discurilor care alcătuiesc hard diskul.
Pe primele hard disk-uri, de exemplu ST-506 , aceste funcții au fost realizate de un card electronic independent de ansamblul mecanic. Cablarea voluminoasă de interconectare a încurajat rapid căutarea unei soluții mai compacte: controlerul discului a fost apoi atașat la disc, dând naștere standardelor SCSI , IDE și acum SATA .
Termenul „Disk Controller” este adesea folosit în mod vag ca înlocuitor pentru „ ATA Controller ” sau „ SCSI Controller ”. „Controler Disk“ este un nume generic , care este , de asemenea , potrivit pentru alte tipuri de periferice sau echipamente de stocare: hard disk , prin urmare, dar , de asemenea CD player , bandă magnetică Unwinder , scaner , etc.
Într-un computer personal , alimentarea pe un hard disk de interfață IDE este recepționată printr-un conector Molex . Unele hard diskuri de interfață Serial ATA foloseau inițial același conector Molex pentru a fi compatibil cu sursele de alimentare existente, dar toate au migrat treptat către o priză lungă și plată specifică (sursă de alimentare SATA).
Fiecare placă (de obicei având două suprafețe utilizabile) este alcătuită din piste concentrice inițial separate una de cealaltă printr-o zonă numită „spațiu inter-piste”. Această zonă dispare pentru hard disk-uri de capacitate mai mare, iar piesele sunt suprapuse unele pe altele într-un format SMR numit înregistrare cu clapă magnetică, care este mai densă, dar mai lentă de scris.
Urmele amplasate la aceeași distanță de axa de rotație formează un cilindru.
Pista este împărțită în blocuri (compuse din sectoare ) care conțin datele.
Prin urmare, în adresarea CHS , aveți nevoie de trei coordonate pentru a accesa un bloc de disc (sau un sector):
Această conversie se face cel mai adesea de către controlerul de disc dintr-o adresă de bloc absolută numită LBA (un număr între 0 și numărul total de blocuri de pe disc minus 1).
Deoarece pistele sunt circulare (circumferința lor este o funcție a razei - c = 2 × pi × r ), pistele exterioare au o lungime mai mare decât pistele interioare (circumferința lor este mai mare). Faptul că viteza de rotație a discurilor este constantă indiferent de pista citită / scrisă de cap este, prin urmare, problematică. Pe primele hard disk-uri ( ST-506 de exemplu) numărul de sectoare pe rotație a fost independent de numărul pistei (prin urmare informațiile au fost stocate cu o densitate spațială variabilă în funcție de pistă). Din anii 1990 și generalizarea zonei de înregistrare pe biți , densitatea înregistrării a devenit constantă, cu o variație a numărului de sectoare în funcție de pistă.
Pe primele discuri, o suprafață a fost formatată din fabrică și conținea informațiile care permit sistemului să se sincronizeze (pentru a ști care era poziția capetelor în orice moment). Această suprafață a fost numită „servo”. Ulterior, aceste zone de sincronizare au fost inserate între blocurile de date, dar sunt încă formatate din fabrică (în standardul SCSI există o comandă FORMAT care salvează complet toate informațiile de pe toate suprafețele, nu este neapărat implementată pe toate discuri). De obicei, prin urmare, vom găsi pe fiecare pistă o succesiune de:
Interfețele hard diskului sunt conectorii și cablurile care transportă date. Acestea au evoluat în mare măsură de-a lungul timpului, din motive de compactitate, ergonomie și performanță sporită. Iată cele 2 interfețe principale din zilele noastre:
La fel ca și interfețele mai specifice sau mai vechi:
Notă: interfețele M2 se referă doar la SSD-uri și nu la hard disk-uri.
Protocoalele de comunicație cu o unitate de stocare , inclusiv hard disk-urile, sunt foarte dependente de interfața de conectare, dar nu trebuie confundate:
USB și Firewire / IEEE 1394 (precum și conexiunile de rețea) nu sunt interfețe de hard disk: discurile USB sau Firewire externe amovibile sunt echipate intern cu un adaptor de interfață USB / S-ATA sau Firewire / S-ATA. Aceste discuri există în trei formate: 1,3, 1,8 și 2,5 inci, dar există și cazuri care permit transformarea discurilor interne în discuri externe, cu sursa de alimentare separată și interfața lor, în general USB.
În plus față de compatibilitatea conexiunilor, utilizarea discurilor de tehnologie recentă poate necesita o cutie adaptor capabilă să susțină această nouă tehnologie. În plus, unele hard disk-uri externe nu pot fi separate de adaptorul lor deoarece formează un întreg (circuit tipărit comun); în acest caz, hard diskul nu poate fi extras pentru a fi montat pe un computer personal.
Începând din aprilie 2014, capacitățile actuale de pe piață sunt 160, 250, 320, 500, 640, 750 GB și 1, 2, 3, 4, 5, 6 TB . Funcții precum securitatea biometrică sau interfețele multiple sunt disponibile pe modelele mai scumpe.
Capacitatea unui hard disk poate fi calculată ca: numărul de cilindri × numărul de capete × numărul de sectoare pe pistă × numărul de octeți pe sector (de obicei 512 ).
Cu toate acestea, numărul de cilindri, capete și sectoare este greșit pentru discurile care utilizează zona de înregistrare a biților (înregistrare cu densitate constantă) sau traducerea adresei LBA . Pe unitățile ATA mai mari de 8 GB , valorile sunt fixate la 255 capete, 63 sectoare și un număr de cilindri în funcție de capacitatea reală a unității, pentru a menține compatibilitatea cu sistemele de operare mai vechi.
De exemplu, cu un hard disk Hitachi S-ATA la sfârșitul anului 2005: 63 sectoare × 255 × 10 011 cilindri cu capete × 512 octeți / sector = 82.343.278.080 octeți sau 76.688 Gio (sau 82.343 GB ).
FAT12 , a lansat prima versiune de PC-DOS , proiectat pentru discuri , nu este permis să trimită ca 4096 clustere , a căror dimensiune ar putea fi de până la 4096 bytes sub PC-DOS 2 . Acest lucru a dus la o limită de facto de 16 MiB pe partiție sub PC-DOS 2 .
Lansat cu MS-DOS 3.0, FAT16 a permis adresarea a 16.384 clustere de 2.048 octeți, sau 32 MiB pe partiție, cu maximum patru partiții pentru MS-DOS 3.0 .
Cu DOS 4, numărul de clustere ar putea crește la 65.526, permițând partiții de 128 MiB, dar dimensiunea clusterelor nu poate depăși încă 2048 de octeți.
MS-DOS 5 și 6 au permis utilizarea unor clustere mai mari, permițând gestionarea a 2 partiții GiB cu 32 de clustere KiB , dar nu au suportat discuri mai mari de 7,88 GiB deoarece foloseau interfața INT-13 CHS (AH = 02h și AH = 03h) din BIOS .
MS-DOS 7.0 a eliminat limita de 7,88 GiB utilizând noua interfață INT-13 Specificație unitate de disc îmbunătățită ( LBA) , dar a păstrat limita de 2 GiB pe partiție inerentă FAT16 cu 32 de clustere KiB .
MS-DOS 7.1, distribuit cu Windows 95 OSR / 2 și Windows 98 , a acceptat FAT32 , reducând limita teoretică la 2 TiB pentru MS-DOS 7.1 . Dar pe discul ATA, driverul pe 32 de biți al Windows 9x a permis utilizarea LBA-28 și nu a LBA-48, reducând limita practică la gestionarea discurilor de 128 GiB .
BIOS-urile au propriile limite de adresare, iar limitele specifice BIOS-ului au apărut pentru dimensiunile 504 MiB , 1,97 GiB , 3,94 GiB , 7,38 GiB , 7,88 GiB .
Această ultimă limită de 7,88 GiB ar putea fi depășită doar prin extinderea interfeței BIOS INT-13 prin specificația BIOS Enhanced Disk Drive Specification .
Instrumentele Microsoft pe 16 biți aveau propriile limite pentru dimensiuni de 32 GiB și 64.
LinuxCu nucleele care utilizează numai adresarea CHS pe unitățile IDE, capacitatea a fost limitată la 8 GiB .
Cu nucleele contemporane care utilizează în mod nativ adresarea LBA pe 48 de biți, limita de capacitate este acum de 128 PiB .
Limita structuralăÎn 2010 , adresarea ATA a fost limitată la 128 Pio prin utilizarea standardului LBA -48.
Compresie disc este o tehnică care crește cantitatea de informații ce poate fi stocată pe un hard disk.
Utilitățile de compresie a discului erau populare la începutul anilor 1990 , când hard disk-urile computerelor personale erau încă relativ mici (20 până la 80 de megaocteți ) și destul de scumpe (aproximativ 10 [dolari SUA pe megaocteți ). Utilitățile de compresie a discului au făcut posibilă creșterea capacității unui hard disk la un cost redus, un cost care apoi a compensat în mare măsură diferența cu un disc de capacitate mai mare.
Un utilitar bun de compresie a discului ar putea, în medie, să dubleze spațiul disponibil cu pierderi de viteză neglijabile .
Comprimarea discului a căzut în uz din mijlocul anilor 1990 , când progresele în tehnologia și producția de hard disk au dus la creșterea capacității, prețuri mai mici, iar sistemele de operare majore ale zilei au încorporat această funcționalitate ca standard. Cu toate acestea, acesta continuă să fie utilizat pe unele hard disk-uri externe și chiar pe SSD-uri .
Timpul de acces și randamentul unui hard disk sunt utilizate pentru a măsura performanța acestuia. Principalii factori care trebuie luați în considerare sunt:
timpul de latență factorul vitezei de rotație a plăcilor. Timpul de latență (în secunde) este egal cu 60 împărțit la viteza de rotație în rotații pe minut. Latența medie este egală cu timpul de latență împărțit la doi (deoarece datele sunt estimate statistic la o jumătate de tură lângă capete). În primele hard diskuri, până în 1970, timpul de latență a fost de o singură rundă: a trebuit să așteptăm adresa de acasă , raza inițială ( 1 ⁄ 2 ture) să apară în fața capetelor, apoi am căutat sectorul sau sectoarele îngrijorat de această adresă de domiciliu ( 1 ⁄ 2 rânduri). IBM a furnizat 3033 discuri cu o întreagă pistă fixă pentru adresare, ceea ce a eliminat necesitatea unei adrese de domiciliu ; timpul de poziționare (în engleză seek time ) timpul necesar pentru ca capul să ajungă la cilindrul ales. Este o medie între timpul de urmărire și cel mai lung posibil ( cursă completă ); timpul de transfer este timpul necesar transferului de date între hard disk și computer prin interfața sa.Pentru a estima timpul total de transfer, adăugăm cele trei ori anterioare.
De exemplu, putem adăuga timpul de răspuns al controlerului. Este adesea necesar să se acorde atenție specificațiilor producătorilor, aceștia vor tinde să comunice valorile de vârf în loc de valorile susținute (de exemplu pentru debitele).
Adăugarea RAM la controlerul discului mărește performanța. Această memorie va fi umplută de blocurile care urmează blocului solicitat, în speranța că accesul la date va fi secvențial. În modul de scriere, discul poate informa gazda care a inițiat transferul că transferul este finalizat în timp ce datele nu au fost încă scrise pe suportul media. Ca orice sistem cache , acest lucru pune o problemă de consistență a datelor.
Dezvoltarea rapidă a sistemelor care duce la înlocuirea periodică a echipamentelor, multe hard-uri reciclate conțin informații care pot fi confidențiale (conturi bancare, informații personale etc.). Sunt disponibile ghiduri pentru ștergerea suporturilor magnetice.
Conținutul hard disk-urilor este din ce în ce mai criptat pentru a obține condiții de securitate mai bune. Criptarea poate fi software (gestionată de sistemul de operare) sau gestionată de un cip integrat în hard disk.
În mijlocul discului.
Pe marginea discului.
Pe primele piese.
Vechile hard disk-uri care foloseau interfața Modified Frequency Modulation (în) , cum ar fi Maxtor XT-2190, dețineau o etichetă pentru identificarea sectoarelor defecte. În timpul formatării și, prin urmare, în pregătirea pentru utilizare, a fost necesar să introduceți manual această listă de sectoare defectuoase, astfel încât sistemul de operare să nu o acceseze. Această listă nu era neapărat necompletată la momentul achiziției.
De-a lungul timpului, controlerele electronice ale hard diskurilor au preluat fizic sectoarele defectuoase. O zonă a hard diskului este rezervată pentru realocarea sectoarelor defecte. Performanța este redusă, dar numărul de sectoare fiind redus, efectul este neglijabil pentru utilizator.
Uzura stratului magnetic, importantă pe primele discuri dure, dar tot mai redusă, poate provoca pierderea sectoarelor de date.
Controlerul electronic de pe hard disk gestionează recuperarea sectoarelor defecte în mod transparent pentru utilizator, dar îl informează cu privire la starea sa cu SMART (tehnologie de auto-monitorizare, analiză și raportare ). În marea majoritate a cazurilor, controlerul nu încearcă să recupereze noi sectoare defecte, ci le marchează pur și simplu ca inutilizabile. Acestea vor fi realocate la următoarea formatare la nivel scăzut în sectoare de înlocuire perfect lizibile. Cu toate acestea, în funcție de controler și algoritmul utilizat, realocarea poate avea loc în timpul funcționării.
Sectoarele defecte reprezintă un obstacol în oglindirea copiilor de siguranță ale hard disk-ului (indiferent dacă se utilizează docuri duble cu un dispozitiv de copiere offline offline sau o comandă precum dd în Linux ), deoarece aceste sectoare pot exista pe un disc și nu pe celălalt sau chiar să fie în diferite locuri pe fiecare disc, făcând copia fizică imperfectă.
Dimensiunile discurilor sunt standardizate:
Există unități mai mici, dar se încadrează în categoria microdrive , cu o dimensiune de 1 inch (2,54 cm ).
Formatele standard anterioare sunt definite în funcție de dimensiunea tăvilor. Există, de asemenea, o standardizare a dimensiunii carcaselor pentru a permite hard disk-urilor de la toți producătorii să se încadreze în toate computerele.
Factor de formă (factor de formă) |
Lățime (inch / mm) |
Lungime (inch / mm) |
Înălțime (inch / mm) |
Cerere |
---|---|---|---|---|
2,5 ″ 19 mm înălțime | 2,75 / 70 | 3,94 / 100 | 0,75 / 19 | Cea mai mare unitate de 2,5 inch, utilizată în laptopuri |
2,5 ″ 17 mm înălțime | 2,75 / 70 | 3,94 / 100 | 0,67 / 17 | Unități de capacitate medie utilizate în unele sisteme de laptop |
2,5 ″ 12,5 mm înălțime | 2,75 / 70 | 3,94 / 100 | 0,49 / 12,5 | Unități de capacitate redusă utilizate în laptop-uri mici ( notebook-uri ) |
2,5 ″ 9,5 mm înălțime | 2,75 / 70 | 3,94 / 100 | 0,37 / 9,50 | Unități de capacitate foarte mică utilizate în laptopuri foarte mici ( mini-notebook-uri ) |
2,5 ″ 7 mm înălțime | 2,75 / 70 | 3,94 / 100 | 0,28 / 7,00 | Discuri numite „slim”, format comun pentru SSD-uri, utilizate în laptopuri foarte mici ( mini-notebook-uri ) |
3,5 ″ înălțime pe jumătate | 4.0 / 101 | 5,75 / 146 | 1,63 / 41,5 | Discuri de înaltă calitate, de înaltă capacitate |
3,5 ″ cu profil redus | 4.0 / 101 | 5,75 / 146 | 1.0 / 25.4 | Unități industriale standard, cea mai comună formă de hard disk |
Discul Microdrive a fost creat în 1998 de IBM . Microdrive este o marcă comercială înregistrată pentru un hard disk foarte mic dezvoltat și apoi comercializat din 1999 pentru a satisface nevoile playerelor de muzică digitală și în special a fotografiei digitale .
Microdrive împrumută dimensiunile și conexiunile unui CompactFlash card de memorie ( CF tip 2 ) și este utilizat în același mod. Capacitatea sa variază de la 170 MB la 8 GB . La acea vreme, acest disc avea o capacitate mai mare decât cardurile de memorie, dar era mai scump (mecanică de precizie cu sisteme de absorbție a șocurilor), mai fragil și consuma mai multă energie electrică datorită micromotorului său. A fost utilizat în principal în camere profesionale și în unele playere MP3 datorită capacității sale mari. Din jurul anului 2007, acest tip de hard disk este în competiție directă cu cardurile de memorie flash , care sunt mai puțin sensibile la șocuri, deoarece sunt fabricate din electronică pură și al căror preț este în continuă scădere.
Un disc virtual este un software care vă permite să emulați un disc dintr-un spațiu alocat în memoria centrală. Crearea sa se face prin driverul de disc virtual, distrugerea sa se face prin resetarea sau oprirea computerului (mai rar de către driver), accesul se face prin apeluri de sistem identice cu cele pentru discurile reale ( nucleul trebuie să conțină driverele corecte) . Timpii de acces sunt extrem de rapizi, cu toate acestea, prin natura lor, capacitatea unui disc virtual nu poate depăși dimensiunea memoriei principale.
Deoarece datele se pierd dacă memoria nu mai este alimentată cu energie electrică, fișierele sunt în general scrise pe un disc virtual numai pentru citire, copii ale fișierelor de pe disc sau fișiere intermediare a căror pierdere nu contează prea mult, de exemplu:
Din punct de vedere istoric, primul hard disk amovibil distribuit pe scară largă a fost o carcasă montată pe rack care conține un hard disk și echipată cu o interfață IDE; cu acest tip de tehnologie, nu a fost posibilă conectarea la cald. Unitățile externe conectabile la cald comercializate ulterior au în principal un port FireWire , eSata sau USB .
Hard disk-urile externe conectate printr-un port USB sunt din ce în ce mai accesibile și au, de exemplu, capacități de 500 GB , 1 sau 2 TB , pentru o utilizare tipică de copiere de rezervă a datelor mari (fotografii, muzică, video). Interfața este USB 2.0 sau USB 3.0 și este utilizată și pentru alimentarea cu energie electrică. Uneori sunt echipate cu două prize USB, a doua permițând o alimentare mai bună, un port fiind limitat la 500 mA ; utilizarea a două porturi atinge 1000 mA .
Un SSD (pentru unitatea SSD ) poate avea aspectul unui hard disk clasic la exterior, inclusiv interfața, sau poate avea un format mai mic (mSATA, mSATA jumătate, cu alte cuvinte jumătate format), dar este în orice carcasă formată din mai multe cipuri de memorie flash și nu conține niciun element mecanic.
În comparație cu un hard disk, timpul de acces este foarte rapid pentru un consum în general mai mic, dar atunci când este declanșat, capacitatea lor era încă limitată la 512 MB și prețul lor foarte ridicat.
Din 2008 , am văzut comercializarea laptopurilor (în general ultraportabile ) echipate cu SSD în locul hard diskului, de către majoritatea producătorilor importanți ( Apple , Acer , Asus, Sony, Dell, Fujitsu, Toshiba etc. ). Aceste modele pot fi utilizate, de exemplu, într-un autobuz, ceea ce ar fi inadmisibil pentru un model cu un hard disk fizic, deoarece capul de citire poate apoi să intre în contact cu discul și să-i distrugă pe amândoi.
Ca orice tehnologie nouă, caracteristicile se schimbă foarte repede:
La jumătatea distanței dintre hard disk și SSD , hard disk-urile hibride (SSHD) sunt unități magnetice convenționale însoțite de un mic modul de memorie flash (8 până la 64 GB în funcție de producător) și o memorie cache (8 la 64 MB în funcție de producător).
Dezvoltat în primul rând pentru laptopuri, avantajul acestor unități constă în reducerea consumului de energie, creșterea vitezei de pornire și, în cele din urmă, creșterea duratei de viață a hard diskului.
Când un computer laptop cu o unitate hibrid trebuie să stocheze date, acesta le stochează temporar în memoria flash, împiedicând pornirea componentelor mecanice.
Utilizarea memoriei flash ar trebui să îmbunătățească încărcarea computerului și timpul de pornire cu 20%. Laptopurile ar trebui să beneficieze de o creștere a autonomiei de 5 până la 15%, ceea ce s-ar putea traduce într-un câștig de 30 de minute față de ultimele generații de laptopuri .
Numărul producătorilor de hard disk este destul de limitat în zilele noastre, datorită diverselor preluări sau fuziuni de companii sau chiar abandonării de către unele companii a acestei activități.
Restul producătorilor mondiali sunt:
Producătorii istorici sunt: