כונן קשיח - כל מה שצריך לדעת

השימוש בדיסק הקשיח כיחידת האחסון הראשי כבר ממוספר. עם הופעת SSDs המהירים מאוד, HDDs הועברו לרקע, אם כי הם לא פחות חשובים מכיוון שהם אידיאליים לאחסון המונים. יחידות שמגיעות כיום ל- 16 TB, ושהמעט מעל 60 יורו אנו יכולים לקבל במחשב שלנו 2 TB בשחצנים, דבר שעדיין מחוץ להישג ידם עבור רבים מאיתנו אם זה SSD במחיר שלו.

במאמר זה נרכיב את כל מה שצריך לדעת על כוננים קשיחים, פעולתם, מאפייניהם ובעיקר היתרונות והחסרונות שהם מציעים בהשוואה ל- SSDs, דבר שתמיד חובה.

פונקציה ורכיבים פנימיים של דיסק קשיח

שמו של הדיסק הקשיח מגיע מכונן הדיסק הקשיח האנגלי, או ראשי תיבות של HDD שבאמצעותו כולנו מכירים את יחידת האחסון הזו וזו גם הדרך הברורה ביותר להבדיל אותה מ SSD (כונן דיסק Solic).

המשימה של הדיסק הקשיח היא לא אחרת מאשר לספק את הציוד שלנו, את המקום בו מאוחסנים כל הקבצים, התוכניות והיכן מותקנת מערכת ההפעלה. מסיבה זו זה נקרא גם אחסון ראשי, שבניגוד לזיכרון RAM, שומר קבצים בפנים גם ללא חשמל.

בעוד SSDs עשויים כולה מרכיבים אלקטרוניים ומאחסנים מידע על שבבים המורכבים משערי NAND, בכוננים קשיחים ישנם חלקים מכניים. בהם סדרת דיסקים מסתובבת במהירות גבוהה כך שבעזרת ראשים מגנטיים, המידע עליהם נקרא ונמחק. בואו נראה את האלמנטים העיקריים שהם חלק מהכונן הקשיח.

מנות

זה יהיה המקום בו המידע מאוחסן. הם מותקנים אופקית וכל סיפון מורכב משני פנים או משטחי הקלטה ממגנטיים. בדרך כלל אלה עשויים מתכת או זכוכית. כדי לאחסן את המידע בתוכם, יש להם תאים שבהם ניתן למגנט באופן חיובי או שלילי (1 או 0). הגימור שלהם הוא בדיוק כמו מראה, בהם מאוחסן כמות אדירה של נתונים והמשטח חייב להיות מושלם.

ראשי קריאה

האלמנט השני החשוב ביותר הוא ראשי הקריאה, שיש לנו אחד לכל פנים או משטח הקלטה. הראשים האלה לא באמת יוצרים קשר עם הצלחות, ולכן אין בהם שום בלאי. כאשר הכלים מסתובבים נוצר סרט אוויר דק המונע ספירה בינה לבין ראש המשחק (במרחק של כשלושה ננומטר זה מזה). זה אחד היתרונות העיקריים על פני SSDs, שתאיהם אכן מביעים מחיקות וכותבים.

מנועים

ראינו את הימצאותם של אלמנטים מכניים רבים בתוך כונן קשיח, אך זה שמראה זאת בצורה המירבית ביותר הוא נוכחות של מנועים. פרט למעריצים, זהו הפריט היחיד שכזה במחשב אישי, והמקור העיקרי לכוננים קשיחים איטיים. המנוע מסובב את הלוחות במהירות מסוימת, זה עשוי להיות 5, 400 סל"ד, 7, 200 או 10, 000 סל"ד במהירות המהירה ביותר. עד שתגיע למהירות זו לא תוכלו לתקשר עם הדיסקים וזה מקור נהדר לאטיות.

לכך אנו מוסיפים את המנוע או ליתר דיוק את האלקטרומגנט הגורם לראשי הקריאה לנוע להיות ממוקם במקום בו הנתונים נמצאים. זה לוקח גם זמן, להיות מקור אחד נוסף לאיטיות.

מטמון

לפחות ביחידות הנוכחיות יש שבב זיכרון המובנה במעגל האלקטרוני. זה משמש כגשר להחלפת מידע מהלוחות הפיזיים לזיכרון ה- RAM. זה כמו מאגר דינמי להבהרת הגישה למידע פיזי והוא בדרך כלל 64 מגה בייט.

מכוסה

האקפסולציה חשובה מאוד לדיסק קשיח, מאחר שבניגוד ל - SSD, יש ללחוץ לחלוטין על הפנים כך שלא ייכנס אפילו גרגיר אחד של אבק. בואו ניקח בחשבון שהצלחות מסתובבות במהירות עצומה, ומחט הראשים מודדת רק כמה מיקרומטר. כל אלמנט מוצק, לא משנה כמה הוא זעיר, יכול לגרום לנזק בלתי הפיך ליחידה.

חיבורים

לסיום יש לנו את כל מערך החיבורים בגב החבילה, המורכב מחבר חשמל SATA ואחד אחר לנתונים. בעבר, לכוננים קשיחים של IDE היה גם לוח לבחירת מצב ההפעלה, עבד או מאסטר אם הכוננים חלקו אוטובוס, אך כעת כל כונן מתחבר ליציאה נפרדת בלוח האם.

גורמי צורה וממשק על דיסק קשיח

במובן זה המידע די קצר כרגע, מכיוון שאנו מוצאים רק שני גורמים צורה. הראשון הוא התקן למחשבים שולחניים, עם כונני 3.5 אינץ ' ומידות של 101.6 על 25.4 על 146 מ"מ. השני הוא גורם הצורה המשמש בכונני מחשב נייד בגודל 2.5 אינץ ' בגודל 69.8 x 9.5 x 100 מ"מ.

באשר לטכנולוגיות חיבור, אין לנו כרגע יותר מדי עבור דיסקים קשיחים, מכיוון שהם שניים:

SATA

זהו תקן התקשורת ב- HDDs של מחשבים קיימים כתחליף ל- IDE. במקרה זה, אוטובוס סידורי המשתמש בפרוטוקול AHCI משמש במקום במקביל להעברת הנתונים. זה מהיר משמעותית מה- IDE המסורתי ויעיל יותר עם העברות מרביות של 600 מגהבייט / שניות. בנוסף, הוא מאפשר חיבורים חמים של המכשירים ויש לו אוטובוסים קטנים בהרבה וניתנים לניהול. בכל מקרה, דיסק קשיח מכני נוכחי יכול להגיע למקסימום של 400 מגהבייט / שניות בקריאה, בעוד ש- SSDs SATA אכן מנצלים את מלוא האוטובוס הזה.

SAS

זוהי ההתפתחות של ממשק SCSI וזהו אוטובוס שעובד באופן סדרתי כמו SATA, אם כי פקודות מסוג SCSI עדיין משמשות לאינטראקציה עם כוננים קשיחים. אחד המאפיינים שלו הוא שאפשר לחבר כמה מכשירים באותו אוטובוס והוא גם מסוגל לספק קצב העברה קבוע לכל אחד מהם. אנו יכולים לחבר יותר מ -16 מכשירים ויש לו ממשק חיבור זהה לדיסקי SATA, מה שהופך אותו לאידיאלי להתקנת תצורות RAID בשרתים.

המהירות שלו פחותה מ- SATA, אך תכונה חשובה היא שבקר SAS יכול לתקשר עם דיסק SATA, אך בקר SATA אינו יכול לתקשר עם דיסק SAS.

חלקים פיזיים, הגיוניים ופונקציונליים של הדיסק הקשיח

ראינו כבר את החלקים הבסיסיים בפנים, אבל זו רק ההתחלה להבין איך זה עובד באמת. אם אתה רוצה לדעת הכל על הכוננים הקשיחים האלה, החלק הזה הוא החשוב ביותר, מכיוון שהוא קובע כיצד הכונן הקשיח עובד, מה שניתן לעשות בשתי דרכים:

CHS (צילינדר-ראש-מגזר): מערכת זו היא זו המשמשת בכוננים הקשיחים הראשונים, אם כי היא הוחלפה על ידי הבאים. באמצעות שלושת הערכים הללו ניתן למקם את ראש הקריאה במקום בו נמצאים הנתונים. מערכת זו הייתה קלה להבנה, אך דרשה הוראות מיקום די ארוכות.

LBA (פנייה לוגית בבלוקים): זה זה שנמצא בשימוש כרגע, במקרה זה אנו מחלקים את הדיסק הקשיח לסקטורים ואנו מקצים לכל אחד מספר ייחודי, כאילו מדובר בכתובת זיכרון בה אמור להיות ממוקם הציר. במקרה זה, מחרוזת ההוראות תהיה קצרה ויעילה יותר ותאפשר לאינדקס את הדיסק על ידי המערכת.

מבנה פיזי של הכלים

בואו נראה כיצד המבנה הפיזי של הכונן הקשיח מחולק, שיקבע כיצד הוא עובד.

• מסלול: הרצועות הן הטבעות הקונצנטריות המהוות את משטח ההקלטה של ​​הדיסק. צילינדר: גליל נוצר על ידי כל המסילות אשר מיושרות אנכית על כל אחת מהלוחות והפנים. זה לא משהו פיזי, אלא צילינדר דמיוני. מגזר: כל מסלול מחולק לחתיכות קשתות הנקראות מגזרים. בכל מגזר יישמרו נתונים, ואם אחד מהם יישאר לא שלם, הנתונים הבאים יעברו בגזרה הבאה. הגדלים של תחום הטכנולוגיה של ZBR (הקלטת אזורי ביט) ישתנו ממסלולי פנים לחוץ כדי למטב את המרחב. הם בדרך כלל 4KB, אם כי ניתן לשנות זאת ממערכת ההפעלה. אשכול: זו קיבוץ מגזרים. כל קובץ יתפוס מספר מסוים של אשכולות, ולא ניתן לאחסן קובץ אחר באשכול מסוים.

מבנה לוגי של דיסק קשיח

הדבר המצחיק הוא שהמבנה הלוגי של הכונן הקשיח נשמר גם עבור כונני SSD למרות שהוא פועל בצורה אחרת.

מגזר אתחול (MBR או GPT)

ה- Master Boot Record או MBR הוא הסקטור הראשון בדיסק הקשיח, מסלול 0, צילינדר 0, סקטור 1. כאן מאוחסן טבלת המחיצות של הדיסק הקשיח כולו, ומסמנת את ההתחלה ואת הסוף שלהן. מטעין האתחול מאוחסן גם הוא, בו נאספת המחיצה הפעילה בה מותקנים המערכת או מערכות ההפעלה. נכון לעכשיו הוא הוחלף כמעט בכל המקרים בסגנון המחיצה של ה- GPT, אותו נראה כעת ביתר פירוט.

מחיצות

כל מחיצה מחלקת את הכונן הקשיח למספר מסוים של צילינדרים והם יכולים להיות בגודל שאנחנו רוצים להקצות להם. מידע זה יישמר בטבלת המחיצות. נכון לעכשיו יש מושג של מחיצות לוגיות, יחד עם הכונן הקשיח הדינמי, איתו אנו יכולים אפילו להצטרף לשני כוננים קשיחים שונים ונוכח המערכת זה יעבוד כאחד.

ההבדל בין MBR ו- GPT

נכון לעכשיו ישנם שני סוגים של טבלאות מחיצה זמינות עבור HDD או SSD, אלה מסוג MBR או אלה מסוג GPT (Global Unique Identifier). סגנון החלוקה של GPT יושם עבור מערכות ממשק EFI או Extensible Firmware Interface, אשר החליפו את מערכת ה- BIOS הישנה של מחשבים. אז בעוד ש- BIOS משתמש ב- MBR כדי לנהל את הכונן הקשיח, GPT מכוון להיות המערכת הקניינית של UEFI. החשוב מכל, מערכת זו מקצה GUID ייחודי לכל מחיצה, זה כמו כתובת MAC, והמוקצה הוא כל כך ארוך עד שכל שם המחיצות בעולם יכולות להיקרא באופן ייחודי, ולבטל למעשה את המגבלות הפיזיות. מכונן קשיח מבחינת החלוקה.

זהו ההבדל הראשון והנראה לעין עם MBR. בעוד שמערכת זו מאפשרת רק ליצור 4 מחיצות ראשוניות בדיסק קשיח עם מקסימום 2 TB, ב- GPT אין הגבלה תיאורטית ליצור אותן. זו תהיה מערכת ההפעלה שמגדילה איכשהו מגבלה זו, ו- Windows תומכת כיום ב 128 מחיצות ראשוניות.

ההבדל השני טמון במערכת ההתחלה. עם GPT, ה- UEFI BIOS עצמו יכול ליצור מערכת אתחול משלו, ולזהות באופן דינמי את תוכן הדיסק בכל פעם שאתחל. זה מאפשר לנו לאתחל מחשב באופן מושלם, גם אם נשנה את הכונן הקשיח לאחר עם הפצה לוגית אחרת. במקום זאת, MBR או BIOS ישנים זקוקים להפעלה כדי לזהות את המחיצה הפעילה ולהיות מסוגלים להתחיל לאתחל.

למרבה המזל, כמעט כל כונני הקשיח הקשיחים וה- SSD הנוכחיים מוגדרים מראש באמצעות מערכת המחיצות GPT, ובכל מקרה, מהמערכת עצמה או במצב פקודה עם Diskpart, אנו יכולים לשנות מערכת זו לפני התקנת Windows.

מערכות קבצים בכונן קשיח

לסיום עם הפעלת דיסק קשיח, עלינו ללמוד מהן מערכות הקבצים העיקריות בהן נעשה שימוש. הם חלק מהותי מהמשתמש ואפשרויות האחסון.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

תוך התעלמות מנוכחות מערכת FAT מכיוון שהיא חסרת תועלת כמעט במערכות אחסון נוכחיות, ה- FAT32 הוא קודמו. מערכת זו מאפשרת להקצות כתובות 32 סיביות לאשכולות, כך שבתיאוריה היא תומכת בגדלי אחסון של 8 TB. המציאות היא שחלונות מגבילה את הקיבולת הזו ל 128 ג'יגה-בייט בגדלים של קבצים שאינם גדולים מ- 4 ג'יגה-בייט, ולכן מדובר במערכת שרק כונני אחסון USB קטנים משתמשים בה.

כדי להתגבר על המגבלות של FAT32, Windows יצרה את מערכת exFAT, התומכת בגדלי קבצים תיאורטיים של עד 16 EB (Exabytes) וגדלי אחסון תיאורטיים של 64 ZB (Zettabytes)

מערכת זו היא זו שמשמשת את Windows להתקנת המערכת ולניהול הקבצים בדיסק הקשיח. הוא תומך כרגע בקבצי 16TB, 256TB כגודל הנפח המרבי, ותוכל להגדיר גדלי אשכול שונים לעיצוב. זוהי מערכת המשתמשת הרבה מקום לתצורת הנפח שלך, ולכן מומלץ לגדול מחיצות העולה על 10 GB.

זוהי מערכת הקבצים האישית של אפל ומחליפה את ה- HFS המסורתי על ידי הוספת תמיכה לקבצים גדולים יותר ונפחים גדולים יותר. הגדלים הללו הם מקסימום 8 EB.

כעת עסקינן במערכת הקבצים עצמה של לינוקס, כרגע בגירסת EXT4 שלה. גדלי הקבצים הנתמכים הם 16 TB לכל היותר, ו- EB כגודל הנפח.

לבסוף, ReFS היא מערכת נוספת שהוגשה עליה פטנט על ידי מיקרוסופט ועתידה להיות האבולוציה של NTFS. זה יושם באמצעות Windows Server 2012, אך חלק מ- Windows 10 להפצות עסקיות תומכות בו כיום. מערכת זו משתפרת ב- NTFS מבחינות רבות, למשל על ידי יישום הגנה מפני השפלה של נתונים, תיקון וכישלון ויתירות, תמיכה ב- RAID, אימות תקינות נתונים או הסרת צ'קדס. תומך בגדלי קבצים של 16 EB ובגודל נפח של 1 YB (Yottabyte)

מה זה RAID

וקשורים קשר הדוק למושג מערכות הקבצים הם תצורות RAID. למעשה, ישנם מחשבים ניידים או מחשבים שכבר יש להם תצורת RAID 0 עבור קיבולת האחסון שלהם.

RAID מייצג את Redundant Array של דיסקים עצמאיים ומדובר במערכת אחסון נתונים המשתמשת במספר יחידות אחסון. אצלם הנתונים מופצים כאילו מדובר ביחידה אחת, או שהם משוכפלים בכדי להבטיח את שלמות הנתונים מפני כשלים. יחידות אחסון אלה יכולות להיות כונני HDD או כוננים קשיחים מכניים, כונני SSD או מצב מוצק, אפילו M.2.

נכון לעכשיו ישנם מספר רב של רמות RAID, אשר מורכבות מתצורה ושיתוף של כוננים קשיחים אלה בדרכים שונות. לדוגמה, RAID 0 מצטרף לשני דיסקים או יותר לאחד כדי להפיץ את הנתונים על כולם. זה אידיאלי להרחבת האחסון על ידי צפייה בכונן קשיח אחד בלבד במערכת, לדוגמה, שני דיסקים קשיחים של 1 טרה-בתים יכולים ליצור 2TB יחיד. מצד שני, RAID 1 הוא בדיוק ההפך, זוהי תצורה עם שני דיסקים שיקופים או יותר כך שהנתונים נשכרים על כל אחד מהם.

יתרונות וחסרונות של HDD לעומת SSD

ולבסוף, נסכם ונסביר את ההבדלים העיקריים בין כונן קשיח מכני לכונן מוצק. לשם כך יש לנו כבר מאמר בו כל הגורמים הללו מוסברים בפירוט, לכן נעשה סינתזה מהירה בלבד.

יתרונות בולטים

• קיבולת: זהו אחד היתרונות העיקריים שיש לכונן קשיח על פני SSD, וזה לא בדיוק מכיוון ש- SSDs הם קטנים, אלא מכיוון שעלותם עולה רבות. אנו יודעים כי דיסק קשיח איטי יותר מ- SSD, 400MB / s לעומת 5000MB / s בכוננים המהירים ביותר, אך קיבולת האחסון שלו לכל כונן מושלמת לשימוש כמחסן נתונים. נכון לעכשיו ישנם כונני HDD בגודל 3.5 אינץ 'עד 16 טרה-בתים. עלות נמוכה ל- GB: כתוצאה מכך, מהאמור לעיל, העלות ל- GB נמוכה בהרבה על HDD מאשר ב- SSD, כך שאנו יכולים לקנות יחידות גדולות בהרבה, אך במחיר נמוך יותר. כונן קשיח של 2 TB נמצא במחיר של כ- 60 אירו ואילו SSD של M2 TB בשני TB הוא לפחות 220 יורו ומעלה. חיי מדף: והיתרון השלישי של דיסק קשיח הוא חיי המדף של הפלטות שלך. היזהר שלא להזכיר את עמידותו ועמידותו, אלא את מספר הפעמים בהן אנו יכולים לכתוב ולמחוק תאים, שהיא כמעט בלתי מוגבלת בכוננים קשיחים מכניים. ב- SSDs המספר מוגבל לאלפים בודדים, מה שהופך אותם לאפשרויות פחות אטרקטיביות עבור מסדי נתונים ושרתים.

חסרונות

• הם אטים מאוד: עם כניסתם של כונני SSD, כוננים קשיחים מכניים הפכו למכשיר האיטי ביותר במחשב אפילו מתחת ל- USB 3.1. זה הופך אותם לאופציה כמעט חד פעמית להתקנת מערכת הפעלה, שנועדה רק לנתונים אם אנחנו באמת רוצים מחשב מהיר. אנחנו מדברים על דמויות שממקמות HD 40-50 פעמים יותר איטיות מ- SSD, זה לא שטויות. גודל פיזי ורעש: בהיותם מכניים ובעלי מגשים, גודלם די גדול בהשוואה ל- M.2 SSD שנמדדים רק 22 × 80 מ"מ. באופן דומה, בעלי ראשים מוטוריים ומכניים הופכים אותם לרועשים למדי, במיוחד כאשר הקבצים מפוצלים. שבר: ההתפלגות ברצועות גורמת לנתונים להיות מקוטעים יותר עם הזמן. במילים אחרות, הדיסק ימלא את הגזרות שהושארו ריקות בעת מחיקתו, כך שעל ראש הקריאה לבצע קפיצות רבות כדי לקרוא קובץ שלם. ב- SSD, בהיותו זיכרון של תאים אלקטרוניים, כולם נגישים באותה המהירות, ממש כמו זיכרון ה- RAM, הבעיה הזו לא קיימת.

מסקנה בכוננים קשיחים

בדרך זו אנו מגיעים לסוף המאמר שלנו המפתח לעומק את נושא הכונן הקשיח המכני. ללא ספק מדובר באלמנטים שלפחות לרוב המשתמשים ממלאים תפקיד קצת יותר מינורי בכך שיש להם SSDs של אפילו 2 TB לשוק. אבל הם עדיין אפשרות הכוכבים לאחסון המונים, מכיוון שבשביל זה איננו זקוקים למהירות רבה אלא הרבה מקום.

תאר לעצמך מה היה קורה אם יש לנו SSD יחיד 512 או 256 GB, ואנחנו רוצים לשמור סרטי 4K, להתקין משחקים או שאנחנו יוצרי תוכן. אם אנו רוצים מהירות עלינו לבזבז הון על SSD, בעוד שיש 20 TB עם HDD יעלה לנו כ 600 אירו, תוך כדי ביצוע פעולה עם SSD SATA זה יכול היה לעלות לנו כ 2000 אירו ואם הם NVMe עדיף אפילו לא לחשב את זה.

אנו משאירים לך כעת כמה מאמרים שיעשו שימושיים להשלמת המידע, וכמובן עם המדריכים שלנו.

כמה כוננים קשיחים יש במחשב שלך ואיזה סוג הם? האם אתה משתמש ב- SSD ו- HDD?