Merevlemez - mindent, amit tudnia kell

A merevlemez fő tárolóegységként való használata már meg van számozva. A nagyon gyors SSD -k megjelenésével a HDD-k a háttérbe kerültek, bár nem kevésbé fontosak, mivel ideálisak a nagy tároláshoz. Egységek, amelyek jelenleg eléri a 16 TB-ot, és hogy valamivel több mint 60 euróért 2 TB-nál lehet a számítógépünkben, ami sokunk számára még mindig elérhetetlen, ha az ár SSD.

Ebben a cikkben mindent összegyűjtünk , amit tudnunk kell a merevlemezekről, azok működéséről, jellemzőiről, és különösen az általuk kínált előnyökről és hátrányokról az SSD-khez képest, ami mindig kötelező.

A merevlemez működése és belső összetevői

A merevlemez neve az angol merevlemez-meghajtóból, vagy a HDD betűszóból származik, amely alapján mindannyian ismeri ezt a tároló egységet, és amely a legtisztább módja annak, hogy megkülönböztesse az SSD-től (Solic Disk Drive).

A merevlemez feladata nem más, mint felszerelésünk biztosítása, az a hely, ahol az összes fájlt, programot tároljuk, és ahol az operációs rendszer telepítve van. Ezért főtárnak is hívják, amely a RAM memóriával ellentétben a fájlokat áram nélkül is megőrzi.

Míg az SSD-k teljes egészében elektronikus alkatrészekből készülnek, és az NAND-kapukból álló lapkán tárolnak információkat, a merevlemezek mechanikus alkatrészekkel rendelkeznek. Ezekben a tárcsasorok nagy sebességgel forognak, úgy, hogy a mágneses fejekkel elolvassa és törli a rajtuk található információkat. Nézzük meg azokat a fő elemeket, amelyek a merevlemez részét képezik.

edények

Ez lesz az a hely, ahol az információkat tárolják. Vízszintesen vannak felszerelve, és minden fedélzet két oldalból vagy mágneses rögzítési felületből áll. Ezek általában fémből vagy üvegből készülnek. Az információk tárolásához vannak olyan sejtjeik, ahol pozitívan vagy negatívan mágnesezhetők (1 vagy 0). Befejezésük pontosan olyan, mint egy tükör, bennük óriási mennyiségű adat tárolódik, és a felületnek tökéletesnek kell lennie.

Olvasó fejek

A második legfontosabb elem az olvasófejek, amelyek mindegyikével felületre vagy felvételi felületre van egy. Ezek a fejek nem igazán érintkeznek a lemezekkel, így nincs kopás. Amikor az edények forognak, vékony levegőréteg képződik, amely megakadályozza a számlálást a lejátszófej között (kb. 3 nm távolságra). Ez az egyik legfontosabb előnye az SSD-kkel szemben, amelyek celláinak törlései és írása lebomlanak.

motorok

Láttuk, hogy a merevlemez-meghajtóban sok mechanikus elem van, de a leginkább a motorok jelennek meg. A rajongók kivételével, ez az egyetlen ilyen elem a PC-n, és a lassú merevlemez-meghajtók fő forrása. A motor egy bizonyos sebességgel forgatja a lemezeket. A leggyorsabb lehet 5400 / perc, 7200 vagy 10 000 / perc. Amíg el nem éri a sebességet, akkor nem lesz képes kölcsönhatásba lépni a lemezekkel, és ez a lassúság nagy forrása.

Ehhez hozzáadjuk a motort, vagy inkább az elektromágnest, amely az olvasófejeket elmozdítja, hogy az adatok helyén legyenek. Ez időt is igényel, mivel a lassúság további forrása.

cache

Legalább az aktuális egységeknek van egy memória chipje, amely be van építve az elektronikus áramkörbe. Ez hídként szolgál a fizikai lemezektől a RAM memóriához történő információcseréhez. Ez olyan, mint egy dinamikus puffer, amely megkönnyíti a fizikai információkhoz való hozzáférést, és általában 64 MB.

tokozott

A beágyazás nagyon fontos a HDD számára, mivel az SSD-vel ellentétben a belső térben teljes nyomást kell gyakorolni, hogy egyetlen porréteg ne kerüljön be. Vegye figyelembe, hogy a lemezek óriási sebességgel forognak, és a fejek tűje csak néhány mikrométert mér. Bármilyen szilárd elem, bármilyen apró is, visszafordíthatatlan károkat okozhat az egységben.

kapcsolatok

Befejezésül a csomag hátulján található a teljes összeköttetés, amely egy SATA tápcsatlakozót és egy másik adatot tartalmaz. Korábban az IDE merevlemezeknek volt panelje az üzemmód, a szolga vagy a master kiválasztására, ha a meghajtók megosztottak egy buszt, de most minden meghajtó az alaplap külön portjához csatlakozik.

A HDD formátum és interfész tényezői

Ebben az értelemben az információ jelenleg nagyon rövid, mivel csak két formai tényezőt találunk. Az első az asztali PC-k standardja, 3, 5 hüvelykes meghajtóval és 101, 6 x 25, 4 x 146 mm méretű. A második a 69, 8 x 9, 5 x 100 mm méretű 2, 5 hüvelykes notebook- meghajtókban alkalmazott alakzat.

Ami a csatlakozási technológiákat illeti, jelenleg nincs túl sok a merevlemezek számára, mivel kettő:

SATA

Ez a kommunikációs szabvány a jelenlegi PC-k HDD-jén, az IDE helyett. Ebben az esetben az AHCI protokollt használó soros buszt használják az adatátvitel párhuzamos helyett. Sokkal gyorsabb, mint a hagyományos IDE, és hatékonyabb, maximális átvitele 600 MB / s. Ezen felül lehetővé teszi az eszközök forró csatlakoztatását, és sokkal kisebb és könnyebben kezelhető buszokkal rendelkezik. Mindenesetre a jelenlegi mechanikus merevlemez olvasáskor csak a maximális 400 MB / s-ot érheti el, míg a SATA SSD-k teljes mértékben kihasználják ezt a buszt.

SAS

Ez az SCSI interfész fejlődése, és ez egy busz, amely soros módon működik, mint a SATA, bár az SCSI típusú parancsokat továbbra is használják a merevlemezekkel való interakcióhoz. Az egyik tulajdonsága az, hogy lehetséges több eszköz csatlakoztatása ugyanazon a buszon, és képes állandó átviteli sebességet biztosítani mindegyiküknél. Több mint 16 eszközt tudunk csatlakoztatni, és ugyanazzal a csatlakozási felülettel rendelkezik, mint a SATA lemezekkel, így ideális a RAID konfigurációk telepítéséhez a szerverekre.

Sebessége kisebb, mint a SATA, de fontos jellemzője, hogy a SAS vezérlő képes kommunikálni egy SATA lemezzel, de egy SATA vezérlő nem tud kommunikálni az SAS lemezzel.

A merevlemez fizikai, logikai és funkcionális részei

Az alapokat már láttuk belül, de ez csak a kezdet, hogy megértsük, hogyan működik valójában. És ha mindent tudni akar ezekről a merevlemezekről, akkor ez a szakasz a legfontosabb, mivel meghatározza, hogyan működik a merevlemez, amelyet kétféleképpen lehet megtenni:

CHS (hengerfej-szektor): Ezt a rendszert használják az első merevlemezekben, bár helyébe a következő lép. E három érték segítségével az olvasófejet az adatok helyére lehet helyezni. Ez a rendszer könnyen érthető volt, de meglehetősen hosszú helymeghatározási irányokat igényelt.

LBA (logikai címzés blokkokban): ez az, amelyet jelenleg használnak, ebben az esetben a merevlemezt szektorokra osztjuk, és mindegyikhez egyedi számot rendelünk, mintha egy memóriacím lenne, amelyben az orsónak elhelyezkednie kell. Ebben az esetben az utasítások karakterlánca rövidebb és hatékonyabb lesz , és lehetővé teszi a lemez indexelését a rendszer által.

Az ételek fizikai felépítése

Lássuk, hogyan oszlik meg a merevlemez fizikai szerkezete, amely meghatározza, hogyan működik.

• Műsorszám: A sávok a koncentrikus gyűrűk, amelyek képezik a lemez felületét. Henger: A hengert az összes nyomvonal alkotja, amelyek függőlegesen vannak elhelyezve az egyes lapokon és lapokon. Ez nem valami fizikai, hanem egy képzeletbeli henger. Szektor: Minden sáv boltívekre van osztva, amelyeket szektoroknak hívnak. Minden szektorban adatokat tárolnak, és ha egyikük hiányos marad, a következő adatok a következő szektorban kerülnek átadásra. A ZBR (bit-zóna rögzítés) technológiai szektorméret a hely optimalizálása érdekében a beltéri és a kültéri sávoktól függ. Általában 4KB, bár ez megváltoztatható az operációs rendszertől. Klaszter: Ez egy ágazatcsoport. Minden fájl bizonyos számú klasztert fog elfoglalni, és egy másik fürtben sem lehet tárolni.

A merevlemez logikai felépítése

Vicces dolog az, hogy a merevlemez logikai felépítését az SSD-k esetében is fenntartották, annak ellenére, hogy másképp működnek.

Indító szektor (MBR vagy GPT)

A Master Boot Record vagy az MBR a merevlemez első szektora, 0. szám, 0. henger, 1. szektor. Itt tárolja a teljes merevlemez partíciós tábláját, megjelölve azok kezdetét és végét. A rendszerindító betöltő is tárolódik, ahol az aktív partíció összegyűjtésre kerül, ahol a rendszer vagy az operációs rendszer telepítve van. Jelenleg szinte minden esetben felváltotta a GPT partíciós stílus, amelyet most részletesebben látunk.

válaszfalak

Mindegyik partíció a merevlemezt egy meghatározott számú hengerre osztja, és méretük lehet, amelyet hozzá akarunk rendelni. Ezt az információt a partíciós táblázat tárolja. Jelenleg létezik egy logikai partíciók koncepciója, a dinamikus merevlemez mellett, amellyel akár két különböző merevlemezt is csatlakoztathatunk, és a rendszer szempontjából egyként fog működni.

Különbség az MBR és a GPT között

Jelenleg kétféle partíciós tábla áll rendelkezésre HDD vagy SSD számára, az MBR vagy a GPT (Global Unique Identifier) ​​típusú. A GPT particionálási stílust az EFI vagy az Extensible Firmware Interface rendszerekre telepítették, amelyek felváltották a régi számítógép BIOS rendszert. Tehát, míg a BIOS az MBR segítségével kezeli a merevlemezt, a GPT arra irányul, hogy az UEFI szabadalmaztatott rendszere legyen. A legjobb az egészben, hogy ez a rendszer minden partícióhoz egyedi GUID-t rendel, ez olyan, mint egy MAC-cím, és az allokátor olyan hosszú, hogy a világ összes partícióját egyedileg megnevezhetik, gyakorlatilag kiküszöbölve a fizikai korlátokat. a merevlemezről a particionálás szempontjából.

Ez az első és legszembetűnőbb különbség az MBR-rel szemben. Míg ez a rendszer csak 4 elsődleges partíció létrehozását engedélyezi a merevlemezen, legfeljebb 2 TB-mal, a GPT-ben ezek létrehozására nincs elméleti korlátozás. A korlátozást valamilyen módon az operációs rendszer teszi, és a Windows jelenleg 128 elsődleges partíciót támogat.

A második különbség az indítórendszerben rejlik. A GPT segítségével az UEFI BIOS maga is létrehozhat saját indítórendszert, amely dinamikusan felismeri a lemez tartalmát minden indításkor. Ez lehetővé teszi a számítógép tökéletes indítását, még akkor is, ha a merevlemezt másikra cseréljük egy másik logikai eloszlással. Ehelyett az MBR vagy a régi BIOS-oknak végrehajtható fájlra van szükségük az aktív partíció azonosításához és a rendszerindítás indításához.

Szerencsére szinte az összes jelenlegi HDD és SSD merevlemez előre konfigurálva van a GPT partíciós rendszerrel, és mindenesetre maga a rendszer vagy a Diskpart parancs módjában módosíthatjuk ezt a rendszert a Windows telepítése előtt.

Fájlrendszerek a merevlemezen

A merevlemez működésének befejezéséhez meg kell tanulnunk, hogy mi a fő fájlrendszer. Alapvető részét képezik a felhasználónak és a tárolási lehetőségeknek.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

Ha figyelmen kívül hagyjuk a FAT rendszer jelenlétét, mivel ez a jelenlegi tárolórendszerekben gyakorlatilag haszontalan, a FAT32 elődje. Ez a rendszer lehetővé teszi a 32 bites címek hozzárendelését a fürtökhöz, tehát elméletileg támogatja a 8 TB méretű tárolást. A valóság az, hogy a Windows ezt a kapacitást 128 GB-ra korlátozza, legfeljebb 4 GB fájlmérettel, tehát egy olyan rendszert használ, amelyet csak kis USB-tároló meghajtók használnak.

A FAT32 korlátozásainak leküzdésére a Windows létrehozta az exFAT rendszert, amely támogatja az elméleti fájlméret akár 16 EB (Exabytes) és az elméleti tárolási méret 64 ZB (Zettabytes).

Ezt a rendszert használja a Windows a rendszer telepítéséhez és a merevlemezen lévő fájlok kezeléséhez. Jelenleg maximális kötetméretként 16 TB, 256 TB fájlokat támogat, és a formázáshoz különböző fürtméreteket is konfigurálhat. Ez egy olyan rendszer, amely sok helyet igényel a kötet konfigurálására, ezért 10 GB-nál nagyobb partícióméretek ajánlottak.

Az Apple saját fájlrendszere váltja fel a hagyományos HFS-t azáltal, hogy támogatja a nagyobb fájlokat és nagyobb köteteket. Ezek a méretek legfeljebb 8 EB lehet.

Most a Linux saját fájlrendszerével foglalkozunk, jelenleg annak EXT4 verziójában. A támogatott fájlméret legfeljebb 16 TB, a kötetméret pedig 1 EB.

Végül, a ReFS egy másik rendszer, amelyet a Microsoft szabadalmaztatott és amelynek célja az NTFS fejlődése. A Windows Server 2012 verzióval valósult meg, de az üzleti disztribúciókhoz készült Windows 10 jelenleg támogatja azt. Ez a rendszer sok tekintetben javítja az NTFS-t, például az adatok leromlása, javítása, meghibásodása és redundanciája elleni védelem, a RAID támogatás, az adatok integritásának ellenőrzése vagy a chkdsk eltávolítása révén. Támogatja a 16 EB fájlméretet és az 1 YB kötet méretét (Yottabyte)

Mi az a RAID?

A fájlrendszer fogalmához szorosan kapcsolódnak a RAID konfigurációk. Valójában vannak olyan laptopok vagy számítógépek, amelyek tárolási kapacitásukra vonatkozóan már RAID 0 konfigurációval rendelkeznek.

A RAID a független lemezek redundáns sorát jelenti, és egy adattároló rendszer, amely több tárolóegységet használ. Ezekben az adatok úgy oszlanak el, mintha egyetlen egység lenne, vagy replikálódnak, hogy biztosítsák az adatok integritását a hibák ellen. Ezek a tárolóegységek lehetnek merevlemezek vagy mechanikus merevlemezek, SSD vagy szilárdtestalapú meghajtók, akár M.2 is.

Jelenleg számos RAID szint létezik, amely ezen merevlemezek különböző módon történő konfigurálását és társítását jelenti. Például a RAID 0 két vagy több lemezt egyesít egybe, hogy mindegyikre elosztja az adatokat. Ideális a tárolás kibővítéséhez, ha csak egy merevlemezt néz a rendszerben, például két 1 TB merevlemez képezhet egyetlen 2 TB-t. Másrészt, a RAID 1 éppen az ellenkezője, ez egy olyan konfiguráció, amelynek két vagy több tükrözött lemeze van, így az adatokat replikálni kell mindegyikükön.

A HDD előnyei és hátrányai az SSD-vel szemben

Végül összefoglaljuk és magyarázzuk a mechanikai merevlemez és a szilárdtestalapú meghajtók közötti főbb különbségeket. Ehhez már van egy cikkünk, ahol ezeket a tényezőket részletesen ismertetjük, tehát csak gyors összefoglalót készítünk.

Kiemelkedő előnyök

• Kapacitás: Ez az egyik fő előnye, hogy a merevlemez-meghajtó rendelkezik SSD-vel szemben, és nem pontosan azért, mert az SSD-k kicsi, hanem azért, mert azok költségei sokat emelkednek. Tudjuk, hogy a HDD lassabb, mint az SSD, 400 MB / s és 5000 MB / s a ​​leggyorsabb meghajtóknál, de meghajtónkénti tárolási kapacitása tökéletesen használható adattárházként történő felhasználásra. Jelenleg 3, 5 hüvelykes HDD meghajtók vannak, akár 16 TB-ig. Alacsony GB-os költség: Következésképpen a fentiek alapján a GB-os költség sokkal alacsonyabb egy HDD-n, mint egy SSD-n, tehát sokkal nagyobb egységeket vásárolhatunk, de alacsonyabb áron. A 2 TB-os merevlemez körülbelül 60 euró, míg a 2 TB-os M.2 SSD legalább 220 euró. Szavatossági idő: És a HDD harmadik előnye a tálcainak eltarthatósága. Vigyázzon, ne is említse meg annak tartósságát és ellenállását, hanem inkább azt, hogy hányszor tudunk írni és törölni a cellákat, ami gyakorlatilag korlátlan a mechanikus merevlemezeken. Az SSD-kben ez a szám csak néhány ezerre korlátozódik, ami sokkal kevésbé vonzóvá teszi őket az adatbázisok és szerverek számára.

hátrányok

• Nagyon lassúak: az SSD megjelenésével a mechanikus merevlemezek a leglassabb eszközévé váltak a számítógépben, még az USB 3.1 alatt is. Ez szinte eldobható opcióvá teszi őket az operációs rendszer telepítéséhez, és csak akkor szolgálnak adatokra, ha valóban gyors számítógépet akarunk. Olyan számokról beszélünk, amelyek a HD-t 40-50-szer lassabban helyezik el, mint egy SSD, ez nem értelmetlen. Fizikai méret és zaj: Mivel mechanikus és tányérokkal rendelkeznek, méretük meglehetősen nagy az M.2 SSD-hez képest, amelyek csak 22 × 80 mm-esek. Hasonlóképpen, a motor és a mechanikus fejek meglehetősen zajosak, különösen akkor , ha a fájlok széttöredezettek. Töredezettség: a sávokban történő eloszlás az adatok idővel szétaprózódóbbá válik. Más szavakkal, a lemez kitölti azokat a szektorokat, amelyek törléskor üresek voltak, tehát az olvasófejnek sok ugrást kell végrehajtania a teljes fájl olvasása érdekében. Az SSD-kben, mivel az elektronikus cellák memóriája, mindegyik ugyanolyan sebességgel érhető el, akárcsak a RAM memória, ez a probléma nem létezik.

Következtetés a merevlemezekről

Ily módon eljutunk cikkünk végéhez, amely alaposan kifejti a mechanikus merevlemez témáját. Kétségtelen, hogy ezek olyan elemek, amelyek legalább a felhasználók többségében valamivel kisebb jelentőségű szerepet játszanak azáltal, hogy akár 2 TB-os SSD-k is vannak a piacon. De továbbra is a csillagbeállítás a tömegtárolás, mivel ehhez nem sok sebességre van szükségünk, hanem sok helyre.

Képzelje el, mi történne, ha egyetlen 512 vagy 256 GB-os SSD-jünk van, és 4K-filmeket akarunk menteni, telepíteni a játékokat vagy tartalom készítői vagyunk. Ha sebességet akarunk, akkor vagyont kell költenünk az SSD-re, miközben a 20 TB-os HDD-vel mintegy 600 euróba kerülne, míg az SSD SATA-val való mintegy 2000 euróba kerülne, és ha ezek NVMe-k, akkor még jobb, ha nem is kiszámolják.

Most néhány cikket hagyunk Önnek, amelyek hasznosak lesznek az információk kiegészítéséhez, és természetesen útmutatóinkkal.

Hány merevlemez van a számítógépén, és milyen típusúak? SSD-t és HDD-t használ?