▷ מהו כונן קשיח ואיך זה עובד

היום נראה בפירוט מהו הכונן הקשיח ולמה הוא מיועד. יתכן שהיום לא היו לנו מחשבים אישיים אלמלא המצאת מכשירי אחסון. יתר על כן, הטכנולוגיה לא הייתה מתקדמת באותה מידה אם תומכים אלה לא היו קיימים בכדי להיות מסוגלים לאחסן כל כך הרבה מידע.

אנו יודעים כי דיסק קשיח אינו מכשיר קריטי להפעלת מחשב, מכיוון שהוא יכול לעבוד אם הוא. אך ללא נתונים התועלת של מחשב היא כמעט אפסית .

מדד התוכן

לאט לאט הכוננים הקשיחים שנפגעו או SSD זה תופסים קרקע על פני הכוננים הקשיחים המסורתיים, שהם אלה עליהם אנו נעסוק במאמר זה. עם זאת, זה עדיין מציג יכולת אחסון גדולה יותר ועמידות רבה יותר. אז בואו נראה מה הכונן הקשיח ואיך זה עובד

מהו כונן קשיח?

הדבר הראשון שנצטרך לעשות הוא להגדיר מהו הכונן הקשיח. דיסק קשיח הוא מכשיר לאחסון נתונים באופן לא הפכפך, כלומר הוא משתמש במערכת הקלטה מגנטית לאחסון נתונים דיגיטליים. בדרך זו ניתן לשמור את המידע המוקלט על מדיום לצמיתות (מכאן שהוא לא הפכפך). נקראים גם דיסקים קשיחים או כונני דיסק קשיח.

הדיסק הקשיח מורכב מלוח אחד או יותר קשיחים המוחדרים בתיבה הרמטית ומצטרפים אליו ציר משותף המסתובב במהירות גבוהה. על כל אחד מהברווזים, שבדרך כלל שני הפנים שלהם מיועדים לאחסון, ישנם שני ראשי קריאה וכתיבה נפרדים.

כוננים קשיחים הם חלק מהזיכרון המשני של המחשב או הוויטה בתרשים, רמת הזיכרון 5 (L5) ומטה. זה נקרא זיכרון משני מכיוון שזה מקור הנתונים כך שהזיכרון הראשי (זיכרון RAM) יכול לקחת אותם ולעבוד איתם שליחה וקבלה של הוראות מהמעבד או המעבד. זיכרון משני זה יהיה זה עם הקיבולת הגדולה ביותר הקיימת במחשב וגם לא יהיה תנודתי. אם נכבה את המחשב, ה- RAM יתרוקן, אך לא דיסק קשיח.

רכיבים פיזיים של כונן קשיח

לפני שידעו על פעולת הדיסק הקשיח, נוח לרשום ולהגדיר את הרכיבים הפיזיים השונים שיש לדיסק הקשיח:

• מנות: יהיה במקום בו המידע מאוחסן. הם מסודרים בצורה אופקית וכל צלחת מורכבת משני פנים או משטחים מגנטיים, פנים עליונות ופנים תחתונות. זה בנוי בדרך כלל ממתכת או זכוכית. כדי לאחסן את המידע בתוכם, יש להם תאים שבהם ניתן למגנט באופן חיובי או שלילי (1 או 0). ראש הקריאה: זהו האלמנט שעושה את פונקציית הקריאה או הכתיבה. יהיה אחד מהראשים האלה לכל פנים או משטח של הצלחת, כך שאם יש לנו שתי צלחות יהיו ארבעה ראשי קריאה. ראשים אלה אינם יוצרים קשר עם הלוחות, אם זה יקרה, הדיסק ייגרד והנתונים ייפגמו. כאשר הכלים מסתובבים נוצר סרט אוויר דק המונע ספירה בינה לבין ראש המשחק (במרחק של כשלושה ננומטר זה מזה). זרוע מכנית: הם יהיו האלמנטים האחראים להחזקת ראשי הקריאה. הם מאפשרים גישה למידע הכלים על ידי הזזת ראשי הקריאה בצורה ליניארית מבפנים לחלקם החיצוני. העקירה של אלה מהירה מאוד, אם כי בשל היותם אלמנטים מכניים יש להם לא מעט מגבלות ביחס למהירות הקריאה. מנועים: יהיו לנו שני מנועים בתוך הכונן הקשיח, אחד שיסובב את הלוחות, בדרך כלל במהירות של בין 5000 ל 7200 סיבובים לדקה (סל"ד). יהיה לנו גם אחד נוסף לתנועת הזרועות המכניות מעגל אלקטרוני: בנוסף לאלמנטים מכניים, הכונן הקשיח מכיל גם מעגל אלקטרוני שאחראי על ניהול תפקודי מיקום הראש וקריאתו וכתיבתו. מעגל זה אחראי גם על תקשורת הדיסק הקשיח עם שאר רכיבי המחשב, ותרגום של מיקום תאי הצלחות לכתובות המובנות בזיכרון ה- RAM וה- CPU. זיכרון מטמון: בכוננים קשיחים נוכחיים יש שבב זיכרון המשולב במעגל האלקטרוני המשמש כגשר להחלפת מידע מהפלטות הפיזיות לזיכרון ה- RAM. זה כמו מאגר דינמי להבהרת הגישה למידע פיזי. יציאות חיבור: בגב הדיסק ומחוצה לה החבילה, נמצאות יציאות החיבור. בדרך כלל הם מורכבים ממחבר האוטובוס ללוח האם, מחבר הכוח של 12 וולט, ובמקרה של מכשירי IDE, עם חריצי המגשר לבחירת אב / עבד.

טכנולוגיות חיבור

יש לחבר את הדיסק הקשיח ללוח האם של המחשב. ישנן טכנולוגיות חיבור שונות שיספקו מאפיינים או זמנים לכוננים קשיחים.

IDE (אלקטרוניקה למכשירים משולבים):

ידוע גם בשם ATA או PATA (במקביל ATA). עד לאחרונה זו הייתה השיטה הסטנדרטית לחיבור כוננים קשיחים למחשבים שלנו. זה מאפשר חיבור של שני מכשירים או יותר דרך אוטובוס מקביל המורכב מ- 40 או 80 כבלים.

טכנולוגיה זו ידועה גם בשם DMA (Access Memory Access) מכיוון שהיא מאפשרת חיבור ישיר בין זיכרון RAM לכונן הקשיח.

כדי לחבר שני מכשירים לאותו אוטובוס, יהיה צורך שהם יוגדרו כמאסטרים או כעבדים. באופן זה, הבקר יידע למי עליו לשלוח נתונים או לקרוא את הנתונים שלו וכי אין מעבר מידע. תצורה זו נעשית באמצעות מגשר במכשיר עצמו.

• אב: זה חייב להיות המכשיר הראשון שמחובר לאוטובוס, בדרך כלל יש להגדיר דיסק קשיח במצב אב מול קורא DC / DVD. עליך להגדיר גם תצורה של כונן קשיח לאופנוע אם מערכת ההפעלה מותקנת בה. עבד: יהיה המכשיר המשני המחובר לאוטובוס IDE. כדי להיות עבד, ראשית צריך להיות אדון.

מהירות ההעברה המרבית של חיבור IDE היא 166 MB / s. נקרא גם Ultra ATA / 166.

SATA (סידורי ATA):

זהו תקן התקשורת הנוכחי במחשבים האישיים של ימינו. במקרה זה ישמש אוטובוס סדרתי במקום במקביל להעברת הנתונים. זה הרבה יותר מהיר מ- IDE המסורתי ויעיל יותר. בנוסף, הוא מאפשר חיבורים חמים של המכשירים ויש לו אוטובוסים קטנים בהרבה וניתנים לניהול.

התקן הנוכחי נמצא ב- SATA 3 המאפשר העברות של עד 600 מגהבייט / שניות

SCSI (ממשק מערכת מחשב קטן):

ממשק מקביל זה מיועד לכוננים קשיחים עם קיבולת אחסון גבוהה ומהירויות סיבוב גבוהות. שיטת חיבור זו שימשה באופן מסורתי לשרתים ולאשכולות של כוננים קשיחים גדולים לאחסון.

בקר SCSI יכול לעבוד בו זמנית עם 7 כוננים קשיחים בחיבור שרשרת חיננית של עד 16 מכשירים. אם מהירות ההעברה המרבית היא 20 Mb / s

SAS (SCSI מצורף לטורי):

זוהי ההתפתחות של ממשק SCSI וכמו SATA, זהו אוטובוס שעובד בסדרות, אם כי פקודות מסוג SCSI עדיין משמשות לאינטראקציה עם כוננים קשיחים. אחת מהמאפיינים שלה, בנוסף לאלו המסופקים על ידי SATA, היא שניתן לחבר מספר מכשירים באותו אוטובוס והוא גם מסוגל לספק קצב העברה קבוע לכל אחד מהם. אפשר לחבר יותר מ 16 מכשירים ויש לו ממשק חיבור זהה לדיסקי SATA.

המהירות שלו פחותה מ- SATA, אך עם יכולת חיבור גדולה יותר. בקר SAS יכול לתקשר עם דיסק SATA, אך בקר SATA אינו יכול לתקשר עם דיסק SAS.

שימוש בגורמי צורה

לגבי גורמי הצורה, ישנם כמה סוגים שנמדדים בסנטימטרים: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 ו- 0´85. למרות שהמשתמשים ביותר הם בגודל 3.5-2.5 אינץ '.

3.5 אינץ ':

מידותיו 101.6 על 25.4 על 146 מ"מ. זה באותו גודל כמו נגני CD, אם כי הם גבוהים יותר (41.4 מ"מ). הכוננים הקשיחים הללו הם אלה שבהם אנו משתמשים כמעט בכל מחשבי שולחן העבודה.

2.5 אינץ ':

המדידות שלו הן 69.8 x 9.5 x 100 מ"מ, והן המדידות האופייניות לכונן תקליטונים. כוננים קשיחים אלה משמשים למחשבים ניידים, שהם קומפקטיים יותר, קטנים וקלים יותר.

מבנה פיזי והגיוני

לאחר שראינו את המרכיבים הפיזיים של הכונן הקשיח, עלינו לדעת כיצד מבנה הנתונים שלו מתחלק לכל צלחת של הכונן הקשיח. כרגיל, זה לא פשוט להקליט את המידע באופן אקראי על הדיסק, יש להם מבנה לוגי משלהם המאפשר גישה למידע ספציפי המאוחסן עליהם.

מבנה פיזי של תוכן

מסלול

כל אחד מפני הדיסק מחולק לטבעות קונצנטריות, מבפנים לחלק החיצוני של כל פנים. מסלול 0 מייצג את הקצה החיצוני של הכונן הקשיח.

צילינדר

הם הסט של מספר מסלולים. גליל נוצר על ידי כל העיגולים אשר מיושרים אנכית על כל אחת מהלוחות והפנים. הם היו יוצרים גליל דמיוני בכונן הקשיח.

מגזר

המסילה בתורם מחולקת לחתיכות קשת הנקראות סקטורים. קטעים אלה הם המקום בו מאוחסנים חסימות הנתונים. גודל הענפים אינו קבוע, אם כי נורמלי למצוא אותו עם קיבולת של 510 B (בתים), שמסתכם ב -4 KB. בעבר תוקן גודל הגזרות לכל מדרכה, מה שאומר שהמסילה החיצונית בקוטר גדול יותר מבוזבזת בגלל שיש חורים ריקים. זה השתנה עם טכנולוגיית ZBR (Bit Recording by Zones) המאפשרת להשתמש בשטח בצורה יעילה יותר, על ידי שינוי מספר הסקטורים בהתאם לגודל המסלול (מסלולים עם רדיוס גדול יותר, סקטורים נוספים)

אשכול

נקרא גם יחידת הקצאה, מדובר בקבוצת מגזרים. כל קובץ יתפוס מספר מסוים של אשכולות, ולא ניתן לאחסן קובץ אחר באשכול מסוים.

לדוגמא, אם יש לנו אשכול 4096 B וקובץ 2700 B הוא יתפוס אשכול יחיד ויהיה בו גם מקום. אך לא ניתן לאחסן עליו עוד קבצים. כאשר אנו מעצבים כונן קשיח, אנו יכולים להקצות לו גודל אשכול מסוים, ככל שגודל האשכול קטן יותר כך יוקצה המרחב עליו, במיוחד לקבצים קטנים. אם כי להפך, יהיה קשה יותר לגשת לנתונים עבור ראש הקריאה.

מומלץ כי אשכולות של 4096 KB הם אידיאליים עבור יחידות אחסון גדולות.

מבנה לוגי של תוכן

המבנה ההגיוני קובע את אופן ההתארגנות של הנתונים בתוכו.

מגזר האתחול (רשומת אתחול מאסטר):

נקרא גם MBR בדרך כלל, זהו הסקטור הראשון של הדיסק הקשיח כולו, כלומר מסלול 0, צילינדר 0 סקטור 1. שטח זה מאגר את טבלת המחיצות המכילה את כל המידע אודות תחילת המחיצות וסוףיהן. תכנית Mester Boot מאוחסנת גם היא, תוכנית זו אחראית על קריאת טבלת המחיצות הזו ומספקת שליטה לסקטור האתחול של המחיצה הפעילה. בדרך זו המחשב יאתחל ממערכת ההפעלה של המחיצה הפעילה.

כאשר יש לנו כמה מערכות הפעלה המותקנות על מחיצות שונות, יהיה צורך להתקין מטען אתחול כך שנוכל לבחור את מערכת ההפעלה אותה אנו רוצים לאתחל.

חלל מחיצה:

הדיסק הקשיח יכול להיות מורכב ממחיצה שלמה המכסה את כל הדיסק הקשיח, או כמה מהם. כל מחיצה מחלקת את הכונן הקשיח למספר מסוים של צילינדרים והם יכולים להיות בגודל שאנחנו רוצים להקצות להם. מידע זה יישמר בטבלת המחיצות.

לכל אחת מהמחיצות יוקצה שם הנקרא תווית. ב- Windows יהיו אותיות C: D: C: וכו '. כדי שהמחיצה תהיה פעילה עליה להיות בעלת תבנית קובץ.

שטח לא מחולק:

יכול להיות שיש גם מרחב מסוים שטרם חילקנו, כלומר שלא נתנו לו תבנית קובץ. במקרה זה הוא לא יהיה זמין לאחסון קבצים.

מערכת פניות

מערכת הכתובת מאפשרת למקם את ראש הקריאה במקום המדויק בו נמצאים הנתונים שאנו מתכוונים לקרוא.

CHS (צילינדר ראש מגזר): זו הייתה מערכת הכתובות הראשונה בה נעשה שימוש. באמצעות שלושת הערכים הללו ניתן היה למקם את ראש הקריאה במקום בו נמצאים הנתונים. מערכת זו הייתה קלה להבנה, אך דרשה הוראות מיקום די ארוכות.

LBA (כתובת חסימת לוגית): במקרה זה אנו מחלקים את הדיסק הקשיח לסקטורים ומקצים לכל אחד מספר ייחודי. במקרה זה, שרשרת ההוראות תהיה קצרה ויעילה יותר. זוהי השיטה הנהוגה כיום.

מערכות קבצים

על מנת לאחסן קבצים בדיסק קשיח, הוא צריך לדעת כיצד זה יאוחסן ולכן עלינו להגדיר מערכת קבצים.

FAT (טבלת הקצאת קבצים):

זה מבוסס על יצירת טבלת הקצאת קבצים שהיא אינדקס הדיסק. אשכולות המשמשים כל קובץ מאוחסנים, כמו גם אשכולות חופשיים ולקויים או מקוטעים. באופן זה, אם הקבצים מופצים באשכולות לא רציפים, דרך טבלה זו נוכל לדעת היכן הם נמצאים.

מערכת קבצים זו אינה יכולה לעבוד עם מחיצות הגדולות מ- 2 GB

FAT 32:

מערכת זו מסלקת את מגבלת ה- FAT של 2 ג'יגה-בתים ומאפשרת גדלי אשכול קטנים יותר לקיבולות גדולות יותר. כונני אחסון USB משתמשים בדרך כלל במערכת קבצים זו מכיוון שהיא התואמת ביותר למערכות הפעלה והתקני מולטימדיה שונים כגון נגני שמע או וידאו.

מגבלה אחת שיש לנו היא שלא נוכל לאחסן קבצים הגדולים מ- 4 ג'יגה-בייט.

NTFS (מערכת קבצים חדשה לטכנולוגיה):

זוהי מערכת הקבצים המשמשת למערכות הפעלה של Windows לאחר Windows NT. המגבלות על קבצים ומחיצות של מערכות ה- FAT מבוטלות, והכול גם אבטחה רבה יותר לקבצים המאוחסנים שכן היא תומכת בהצפנת קבצים ותצורת הרשאות של אלה. בנוסף, היא מאפשרת להקצות גדלי אשכול שונים לגדלי מחיצות שונים.

המגבלה של מערכת קבצים זו היא שהיא אינה תואמת לחלוטין ל- Linux או Mac OS בגירסאות ישנות יותר. ומעל הכל, הוא אינו נתמך על ידי מכשירי מולטימדיה כגון נגני שמע ווידיאו או טלוויזיה.

HFS (מערכת קבצים היררכית):

מערכת שפותחה על ידי אפל עבור מערכות ההפעלה שלה MAC. זוהי מערכת קבצים היררכית המחלקת נפח או מחיצה לבלוקים לוגיים של 512 B. בלוקים אלה מקובצים לבלוקי הקצאה.

מערכת קבצים מורחבת EXT):

זוהי מערכת הקבצים המשמשת מערכות הפעלה לינוקס. זה כרגע בגירסת Ext4 שלו. מערכת זו מסוגלת לעבוד עם מחיצות גדולות ולבצע אופטימיזציה של התפלגות הקבצים.

אחת התכונות הבולטות ביותר שלה היא שהיא מסוגלת למערכות קבצים לפני כן ומאוחר יותר.

כיצד לדעת אם הכונן הקשיח הוא טוב

ישנם מדדים שונים שקובעים את הקיבולת של הדיסק הקשיח מבחינת הביצועים והמהירות. יש לקחת בחשבון אלה כדי לדעת להשוות בין הביצועים של דיסק קשיח אחד למשנהו.

• מהירות סיבוב: זו המהירות בה מסתובבים לוחות הדיסק הקשיח. במהירויות גבוהות יותר יהיו לנו שיעורי העברת נתונים גבוהים יותר, אך גם רעש וחימום גדולים יותר. הדרך הטובה ביותר היא לקנות כונן IDE או SATA עם יותר מ 5400 סל"ד. אם מדובר ב- SCSI, מצוין כי יש לו יותר מ- 7200 סל"ד. סיבוב גבוה יותר משיג גם חביון נמוך יותר. חביון ממוצע: זה הזמן שייקח ראש הקריאה להיות במגזר המצוין. ראש ההפעלה חייב להמתין עד שהדיסק יסתובב כדי למצוא את הגזרה. לכן, בסל”ד גבוה יותר, השהיה נמוכה יותר. זמן חיפוש ממוצע: הזמן שלוקח לראש המשחק להגיע לרצועה המצוינת. זה בין 8 ל 12 אלפיות שנייה זמן גישה: זמן שלוקח לקורא לגשת למגזר. זהו סכום ההשהיה הממוצע וזמן החיפוש הממוצע. זמן בין 9 ל 12 אלפיות השנייה. זמן כתיבה / קריאה: זמן זה תלוי בכל הגורמים האחרים ובנוסף לגודל הקובץ. זיכרון מטמון: זיכרון מסוג מוצק כגון זיכרון RAM המאחסן באופן זמני את הנתונים הנקראים מהדיסק. בדרך זו עולה מהירות הקריאה. ככל שזיכרון המטמון גדול יותר, הקריאה / הכתיבה תהיה מהירה יותר. (חשוב מאוד) קיבולת אחסון: ברור שמדובר בכמות השטח הזמינה לאחסון נתונים. ככל שיותר טוב. ממשק תקשורת: אופן העברת הנתונים מהדיסק לזיכרון. ממשק SATA III הוא המהיר ביותר כיום עבור כוננים קשיחים מסוג זה.

אם אתה רוצה לדעת יותר על חומרה בפירוט, אנו ממליצים על המאמרים שלנו:

• מדוע אין צורך לבצע איחוי של SSD?

עם זה אנו מסיימים את ההסבר שלנו על האופן שבו דיסק קשיח ואיך הוא עובד. יש לקוות שזה שימושי מאוד עבורך ואתה כבר מבין את החשיבות של כונן קשיח טוב.