Kiintolevy - kaikki mitä sinun tarvitsee tietää

Kiintolevyn käyttö päätallennusyksikkönä on jo numeroitu. Erittäin nopeiden SSD- levyjen ilmestyessä HDD- levyt on siirretty taustaan, vaikka ne eivät ole yhtä tärkeitä, koska ne ovat ihanteellisia massamuistiin. Yksiköt, jotka tällä hetkellä saavuttavat 16 TB: n ja että vain yli 60 eurolla meillä voi olla 2 TB: tä tietokoneessamme, mikä on monille meistä vielä ulottumattomissa, jos hinta on SSD.

Tässä artikkelissa kootaan kaikki mitä sinun tarvitsee tietää kiintolevyistä, niiden toiminnasta, ominaisuuksista ja erityisesti niiden tarjoamista eduista ja haitoista verrattuna SSD-levyihin, mikä on aina välttämätöntä.

Kiintolevyn toiminta ja sisäiset komponentit

Kiintolevyn nimi tulee englanninkielisestä kiintolevystä tai HDD-lyhenteestä, jolla me kaikki tunnemme tämän tallennusyksikön ja joka on myös selkein tapa erottaa se SSD: stä (Solic Disk Drive).

Kiintolevyn tehtävä ei ole muu kuin laitteidemme hankkiminen, paikka, johon kaikki tiedostot, ohjelmat tallennetaan ja mihin käyttöjärjestelmä on asennettu. Tästä syystä sitä kutsutaan myös päämuistiksi, joka, toisin kuin RAM-muisti, pitää tiedostot sisällä jopa ilman sähköä.

Vaikka SSD-levyt on valmistettu kokonaan elektronisista komponenteista ja ne tallentavat tietoja sirulle, joka koostuu NAND-porteista, kiintolevyillä on mekaanisia osia. Niissä sarja levyjä pyörii suurella nopeudella siten, että magneettipäät avulla niiden tiedot luetaan ja poistetaan. Katsotaanpa tärkeimmät kiintolevyn osat.

astiat

Se on paikka, johon tiedot tallennetaan. Ne on asennettu vaakasuoraan ja jokainen kansi koostuu kahdesta pinnasta tai magnetoidusta tallennuspinnasta. Nämä ovat yleensä metalleja tai lasia. Tietojen tallentamiseksi niihin on soluja, joissa ne voidaan magnetoida positiivisesti tai negatiivisesti (1 tai 0). Niiden viimeistely on täsmälleen kuin peili, niihin tallennetaan valtava määrä tietoa ja pinnan on oltava täydellinen.

Lukupäät

Toinen tärkein elementti on lukupäät, joita meillä on yksi jokaiselle puolelle tai tallennuspinnalle. Nämä päät eivät todellakaan ole kosketuksessa levyihin, joten niissä ei ole kulumista. Kun astiat pyörivät, muodostuu ohut ilmakalvo, joka estää laskennan sen ja leikkipään välillä (noin 3 nm: n etäisyydellä toisistaan). Se on yksi tärkeimmistä eduista verrattuna SSD-levyihin, joiden solut hajoavat poistamalla ja kirjoittamalla.

moottorit

Olemme nähneet, että kiintolevyssä on monia mekaanisia elementtejä, mutta se, joka osoittaa sen eniten, on moottorien läsnäolo. Tuulettimia lukuun ottamatta, se on ainoa tällainen esine PC: llä ja hitaiden kiintolevyjen tärkein lähde. Moottori pyörii levyjä tietyllä nopeudella, se voi olla 5 400 RPM, 7 200 tai 10 000 RPM nopeimmalle. Ennen kuin nopeus on saavutettu, et voi olla vuorovaikutuksessa levyjen kanssa, ja se on hidas hitauden lähde.

Tähän lisätään moottori tai pikemminkin sähkömagneetti, joka saa lukupäät liikkumaan sijaitsemaan paikassa, jossa data on. Tämä vie myös aikaa, koska se on vielä yksi hitauden lähde.

välimuistissa

Ainakin nykyisillä yksiköillä on muistipiiri, joka on rakennettu elektroniseen piiriin. Tämä toimii siltana tietojen vaihtamiseksi fyysisiltä levyiltä RAM-muistiin. Se on kuin dynaaminen puskuri, joka helpottaa pääsyä fyysisiin tietoihin, ja se on yleensä 64 Mt.

kapseloitu

Kapselointi on erittäin tärkeä kiintolevylle, koska toisin kuin SSD, sisätiloissa on oltava täydet paineet, jotta yhtä pölyä ei pääse. Otetaan huomioon, että levyt pyörivät valtavalla nopeudella ja päiden neula mittaa vain muutaman mikrometrin. Mikä tahansa kiinteä elementti, olipa se sitten pieni, voi aiheuttaa yksikölle peruuttamattomia vaurioita.

liitännät

Viimeistelyä varten paketin takana on koko liitäntäsarja, joka koostuu SATA-virtaliittimestä ja toisesta tiedoista. Aikaisemmin IDE-kiintolevyillä oli myös paneeli käyttötavan, orjan tai päälaitteen valitsemiseksi, jos asemat jakoivat väylän, mutta nyt jokainen asema yhdistetään erilliseen emolevyn porttiin.

Kiintolevyn muoto- ja liitäntätekijät

Tässä mielessä tieto on tällä hetkellä melko lyhyt, koska löydämme vain kaksi muotoa. Ensimmäinen on standardi pöytätietokoneille, 3, 5 tuuman asemilla ja mitat 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Toinen on muotokerroin, jota käytetään 2, 5 tuuman kannettavien tietokoneiden asemissa, joiden koko on 69, 8 x 9, 5 x 100 mm.

Yhteystekniikoiden suhteen meillä ei ole tällä hetkellä liikaa kiintolevyjä, koska niitä on kaksi:

SATA

Tämä on nykyisten tietokoneiden kiintolevyjen viestintästandardi IDE: n korvikkeena. Tässä tapauksessa AHCI-protokollaa käyttävää sarjaväylää käytetään datan lähettämiseen rinnakkain sijasta. Se on huomattavasti nopeampi kuin perinteinen IDE ja tehokkaampi, enimmäissiirtojen ollessa 600 Mt / s. Lisäksi se sallii kuumien yhteyksien laitteisiin ja siinä on paljon pienempiä ja hallittavissa olevia linja-autoja. Joka tapauksessa nykyinen mekaaninen kiintolevy voi saavuttaa korkeintaan 400 Mt / s lukeessa, kun taas SATA SSD -levyt hyödyntävät tätä väylää täysimääräisesti.

SAS

Tämä on SCSI-rajapinnan kehitys, ja se on väylä, joka toimii sarjana kuin SATA, vaikka SCSI-tyyppisiä komentoja käytetään edelleen vuorovaikutuksessa kiintolevyjen kanssa. Yksi sen ominaisuuksista on, että on mahdollista kytkeä useita laitteita samaan väylään ja se pystyy myös tarjoamaan vakion siirtonopeuden jokaiselle niistä. Voimme kytkeä yli 16 laitetta ja sillä on sama yhteysrajapinta kuin SATA-levyillä, joten se on ihanteellinen RAID-kokoonpanojen asentamiseen palvelimille.

Sen nopeus on pienempi kuin SATA, mutta tärkeä ominaisuus on, että SAS-ohjain voi kommunikoida SATA-levyn kanssa, mutta SATA-ohjain ei pysty kommunikoimaan SAS-levyn kanssa.

Kiintolevyn fyysiset, loogiset ja toiminnalliset osat

Olemme jo nähneet perusosat sisällä, mutta tämä on vasta alku ymmärtää kuinka se todella toimii. Ja jos haluat tietää kaiken näistä kiintolevyistä, tämä kohta on tärkein, koska se määrittää kiintolevyn toiminnan, joka voidaan tehdä kahdella tavalla:

CHS (sylinterikansi - sektori): Tätä järjestelmää käytetään ensimmäisissä kiintolevyissä, vaikka se korvattiin seuraavalla. Näiden kolmen arvon avulla on mahdollista sijoittaa lukupää paikkaan, jossa tiedot sijaitsevat. Järjestelmä oli helppo ymmärtää, mutta vaati melko pitkiä paikannussuuntia.

LBA (looginen osoittaminen lohkoina): se on tällä hetkellä käytetty, tässä tapauksessa me jaamme kiintolevyn sektoreiksi ja annamme jokaiselle yksilöllisen numeron, ikään kuin se olisi muistiosoite, johon karan täytyy sijaita. Tässä tapauksessa käskymerkkijono on lyhyempi ja tehokkaampi, ja järjestelmän avulla indeksoidaan levy.

Ruokien fyysinen rakenne

Katsotaan, kuinka kiintolevyn fysikaalinen rakenne on jaettu, mikä määrittelee sen toiminnan.

• Raita: Raidat ovat samankeskisiä renkaita, jotka muodostavat levyn tallennuspinnan. Sylinteri: Sylinteri muodostuu kaikista kiskoista, jotka ovat pystysuorassa linjassa jokaisen levyn ja pinnan kanssa. Se ei ole jotain fyysistä, vaan kuvitteellinen sylinteri. Sektori: Jokainen raita on jaettu kaariosaan, jota kutsutaan sektoreiksi. Kullekin sektorille tiedot tallennetaan, ja jos yksi niistä on puutteellinen, seuraava data siirretään seuraavalle sektorille. ZBR (bittialueen nauhoitus) -teknologiasektorin koot vaihtelevat sisä- ja ulkoreiteistä tilan optimoimiseksi. Ne ovat yleensä 4 kt, vaikka sitä voidaan muuttaa käyttöjärjestelmästä. Klusteri: Se on toimialaryhmä. Jokainen tiedosto vie tietyn määrän klustereita, eikä mitään muuta tiedostoa voi tallentaa tiettyyn klusteriin.

Kiintolevyn looginen rakenne

Hauska asia on, että kiintolevyn looginen rakenne on ylläpidetty myös SSD-levyille, vaikka ne toimivat toisin.

Käynnistyssektori (MBR tai GPT)

Master Boot Record tai MBR on kiintolevyn ensimmäinen sektori, raita 0, sylinteri 0, sektori 1. Täälle tallennetaan koko kiintolevyn osiotaulu, joka merkitsee niiden alkuun ja loppuun. Boot Loader tallennetaan myös, missä aktiivinen osio, johon järjestelmä tai käyttöjärjestelmät on asennettu, kerätään. Tällä hetkellä se on korvattu melkein kaikissa tapauksissa GPT-osiotyypillä, jota näemme nyt yksityiskohtaisemmin.

väliseinät

Jokainen osio jakaa kiintolevyn tiettyyn määrään sylintereitä ja ne voivat olla kooltaan sellaiset, jonka haluamme määrittää niille. Nämä tiedot tallennetaan osiotauluun. Tällä hetkellä on olemassa konsepti loogisista osioista, sekä dynaamisesta kiintolevystä, jonka avulla voimme yhdistää jopa kaksi erilaista kiintolevyä ja järjestelmän kannalta se toimii yhtenä.

Ero MBR: n ja GPT: n välillä

Tällä hetkellä kiintolevylle tai SSD- levylle on saatavana kahta tyyppistä osiotaulukoita: MBR- tyypin tai GPT- tyyppisiä (Global Unique Identifier). GPT-osiointityyli otettiin käyttöön EFI- tai Extensible Firmware Interface -järjestelmissä, jotka ovat korvanneet tietokoneiden vanhan BIOS-järjestelmän. Joten vaikka BIOS hallitsee kiintolevyä MBR: llä, GPT on suunnattu olemaan UEFI: n omistama järjestelmä. Mikä parasta, tämä järjestelmä antaa jokaiselle osiolle yksilöllisen GUID: n, se on kuin se olisi MAC-osoite, ja allokoija on niin pitkä, että kaikki maailman osiot voitaisiin nimetä yksilöllisesti, poistaen käytännössä fyysiset rajoitukset kiintolevyltä osituksen suhteen.

Tämä on ensimmäinen ja näkyvin ero MBR: n kanssa. Vaikka tämä järjestelmä sallii vain 4 ensisijaisen osion luomisen kiintolevylle, enintään 2 TB, GPT: ssä niiden luomiseen ei ole teoreettisia rajoituksia. Tämä käyttöjärjestelmä tekee jotenkin tämän rajoituksen, ja Windows tukee tällä hetkellä 128 ensisijaista osiota.

Toinen ero on käynnistysjärjestelmässä. GPT: n avulla UEFI BIOS voi itse luoda oman käynnistysjärjestelmän, joka tunnistaa dynaamisesti levyn sisällön joka kerta kun käynnistämme. Tämä antaa meille mahdollisuuden käynnistää tietokone täydellisesti, vaikka vaihtaisimme kiintolevyn toiselle loogisella jakelulla. Sen sijaan MBR tai vanhat BIOS-tiedostot tarvitsevat suoritettavan, jotta aktiivinen osio voidaan tunnistaa ja käynnistää käynnistys.

Onneksi melkein kaikki nykyiset kiintolevy- ja SSD-kiintolevyt on esiasetettu GPT-osiojärjestelmän kanssa, ja joka tapauksessa järjestelmästä itse tai Diskpartin komento-tilassa voimme muokata tätä järjestelmää ennen Windowsin asentamista.

Kiintolevyn tiedostojärjestelmät

Kiintolevyn käytön lopettamiseksi meidän on opittava, mitkä ovat tärkeimmät tiedostojärjestelmät. Ne ovat olennainen osa käyttäjää ja tallennusmahdollisuuksia.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + ULK

Huomaamatta FAT-järjestelmän läsnäoloa, koska se on käytännössä turha nykyisissä tallennusjärjestelmissä, FAT32 on edeltäjänsä. Tämä järjestelmä mahdollistaa 32-bittisten osoitteiden osoittamisen klusterille, joten teoriassa se tukee 8 TB: n tallennuskokoja. Tosiasia on, että Windows rajoittaa tämän kapasiteetin 128 Gt: aan tiedostokokoilla, jotka eivät ole suurempia kuin 4 Gt, joten se on järjestelmä, jota vain pienet USB-tallennusvälineet käyttävät.

FAT32: n rajoitusten poistamiseksi Windows loi exFAT-järjestelmän, joka tukee teoreettisia tiedostokokoja jopa 16 EB (Exabytes) ja teoreettisia tallennuskokoja 64 ZB (Zettabytes).

Tätä järjestelmää Windows käyttää järjestelmän asentamiseen ja kiintolevyllä olevien tiedostojen hallintaan. Se tukee tällä hetkellä 16 Tt, 256 Tt tiedostoja enimmäismääräna, ja voit määrittää erilaisia ​​klusterikokoja alustamista varten. Se on järjestelmä, joka käyttää paljon tilaa äänenvoimakkuuden määrittämiseen, joten yli 10 Gt: n osiokokoja suositellaan.

Se on Applen oma tiedostojärjestelmä ja korvaa perinteisen HFS: n lisäämällä tukea suuremmille tiedostoille ja isommille levyille. Nämä koot ovat korkeintaan 8 EB.

Nyt käsittelemme Linuxin omaa tiedostojärjestelmää, tällä hetkellä sen EXT4- versiota. Tuetut tiedostokoko on korkeintaan 16 kt, ja levyn koko on 1 EB.

Lopuksi, ReFS on toinen Microsoftin patentoima järjestelmä, jonka on tarkoitus olla NTFS: n kehitys. Se otettiin käyttöön Windows Server 2012: llä, mutta jotkut yritysjakelua varten tarkoitettu Windows 10 tukevat sitä tällä hetkellä. Tämä järjestelmä parantaa NTFS: ää monessa suhteessa, esimerkiksi ottamalla käyttöön suojaus tietojen pilaantumiselta, korjauksilta ja virheiltä ja redundanssilta, RAID-tuki, tietojen eheyden tarkistaminen tai chkdsk-poisto. Tukee tiedostokokoja 16 EB ja levyn kokoa 1 YB (Yottabyte)

Mikä on RAID

Ja läheisesti tiedostojärjestelmän käsitteeseen liittyvät RAID-kokoonpanot. Itse asiassa on kannettavia tietokoneita tai tietokoneita, joilla on jo RAID 0 -kokoonpano tallennuskapasiteettinsa suhteen.

RAID tarkoittaa redundanttia joukkoa riippumattomia levyjä ja se on useita tallennusyksiköitä käyttävä tietojen varastointijärjestelmä. Niissä tiedot jaetaan ikään kuin se olisi yksi yksikkö, tai ne toistetaan, jotta varmistetaan tietojen eheys virheitä vastaan. Nämä tallennusyksiköt voivat olla joko kiintolevyasemia tai mekaanisia kiintolevyjä, SSD-asemia tai puolijohdeasemia, jopa M.2.

Tällä hetkellä on olemassa suuri määrä RAID-tasoja, jotka koostuvat näiden kiintolevyjen määrittämisestä ja yhdistämisestä eri tavoin. Esimerkiksi RAID 0 yhdistää kaksi tai useampia levyjä yhdeksi jakaaksesi tiedot kaikista. Se on ihanteellinen tallennustilan laajentamiseksi tarkastelemalla järjestelmässä vain yhtä kiintolevyä, esimerkiksi kaksi 1TB kiintolevyä voivat muodostaa yhden 2TB. Toisaalta RAID 1 on päinvastoin, se on kokoonpano, jossa on kaksi tai useampi peilattu levy, joten tiedot pidetään toisinaan jokaisessa niistä.

Kiintolevyn edut ja haitat verrattuna SSD-asemaan

Ja lopuksi, teemme yhteenvedon ja selitämme tärkeimmät erot mekaanisen kiintolevyn ja puolijohdeaseman välillä. Tätä varten meillä on jo artikkeli, jossa kaikki nämä tekijät selitetään yksityiskohtaisesti, joten teemme vain nopean synteesin.

Erinomaiset edut

• Kapasiteetti: Tämä on yksi tärkeimmistä eduista, jotka kiintolevyllä on SSD: hen verrattuna. Eikä juuri siksi, että SSD-levyt ovat pieniä, vaan koska niiden kustannukset nousevat paljon. Tiedämme, että kiintolevy on hitaampi kuin SSD, 400 Mt / s vs. 5000 Mt / s nopeimmissa asemissa, mutta sen tallennuskapasiteetti asemaa kohden on täydellinen käytettäväksi tietovarastona. Tällä hetkellä 3, 5 tuuman kiintolevyasemia on jopa 16 kt. Alhaiset GB-hinta: Näin ollen edellä esitetystä johtuen GB-hinta on paljon alhaisempi kiintolevyltä kuin SSD-levyltä, joten voimme ostaa paljon suurempia yksiköitä, mutta halvemmalla. 2 TB: n kiintolevy löytyy hinnasta noin 60 euroa, kun taas 2 TB: n M.2 SSD on vähintään 220 euroa tai enemmän. Varastointiaika: Ja kiintolevyn kolmas etu on lautasiesi säilyvyys. Ole varovainen, puhumattakaan sen kestävyydestä ja kestävyydestä, vaan pikemminkin kuinka monta kertaa voimme kirjoittaa ja poistaa soluja, mikä on käytännössä rajoittamaton mekaanisissa kiintolevyissä. SSD-levyjen määrä on rajoitettu muutamaan tuhanteen, mikä tekee niistä paljon vähemmän houkuttelevia vaihtoehtoja tietokantoille ja palvelimille.

haitat

• Ne ovat erittäin hitaita: SSD-levyjen tultua mekaanisista kiintolevyistä on tullut tietokoneen hitain laite jopa alle USB 3.1. Tämä tekee niistä lähes käyttömahdollisuuden asentaa käyttöjärjestelmä, koska ne on tarkoitettu vain tiedoille, jos todella haluamme nopean tietokoneen. Puhumme lukuista, jotka sijoittavat HD: n 40-50 kertaa hitaammin kuin SSD, se ei ole hölynpölyä. Fyysinen koko ja melu: Koska mekaaniset ja niissä on vati, niiden koko on melko suuri verrattuna M.2 SSD: hen, jonka mitat ovat vain 22 × 80 mm. Samoin moottori- ja mekaaniset päät tekevät niistä varsin meluisia, etenkin kun tiedostot ovat pirstoutuneita. Hajanaisuus: raitojen jakautuminen aiheuttaa datan pirstoutumisen ajan myötä. Toisin sanoen levy täyttää sektorit, jotka on jätetty tyhjiksi, kun ne poistetaan, joten lukupään on suoritettava monia hyppyjä kokonaisen tiedoston lukemiseksi. SSD: ssä, joka on elektronisten solujen muisti, kaikkiin niihin pääsee samalla nopeudella, kuten RAM-muistiin, tätä ongelmaa ei ole.

Päätelmä kiintolevyistä

Tällä tavoin tulemme artikkelimme loppuun, joka kehittää syvällisesti mekaanisen kiintolevyn aihetta. Epäilemättä ne ovat tekijöitä, joilla ainakin suurimmalla osalla käyttäjiä on hiukan vähäisempi rooli sillä, että markkinoilla on jopa 2 TB: n SSD-levyjä. Mutta ne ovat edelleen tähtivaihtoehto joukkovarastoinnille, koska me emme tarvitse niin paljon nopeutta vaan paljon tilaa.

Kuvittele, mitä tapahtuisi, jos meillä on yksi 512- tai 256 Gt: n SSD-levy ja haluamme tallentaa 4K-elokuvia, asentaa pelejä tai olemme sisällöntuottajia. Jos haluamme nopeutta, meidän on käytettävä omaisuuksia SSD: hen, kun taas 20 TB: n kiintolevyllä maksaminen meille maksaa noin 600 euroa, kun taas sen tekeminen SSD SATA: n kanssa voi maksaa meille noin 2000 euroa, ja jos ne ovat NVMe, ei edes tarvitse laskea sitä.

Jätämme sinulle joitain artikkeleita, jotka ovat hyödyllisiä täydentämään tietoja, ja tietysti oppaidemme kanssa.

Kuinka monta kiintolevyä sinulla on tietokoneellasi ja minkä tyyppisiä ne ovat? Käytätkö SSD ja HDD?