▷ Mikä on kiintolevy ja miten se toimii

Tänään näemme yksityiskohtaisesti, mikä on kiintolevy ja mihin se on tarkoitettu. On mahdollista, että meillä ei tänään ollut henkilökohtaisia ​​tietokoneita, elleivät ne ole tarkoitettu tallennuslaitteiden keksimiseen. Lisäksi tekniikka ei olisi edistynyt niin paljon, jos näitä tukia ei olisi olemassa voidakseen tallentaa niin paljon tietoa.

Tiedämme, että kiintolevy ei ole kriittinen laite tietokoneen toiminnan kannalta, koska se voi toimia, jos se toimii. Mutta ilman tietoja, tietokoneen hyödyllisyys on käytännössä nolla .

Sisällysluettelo

Vähän vähitellen tämän vahingoittuneen kiintolevyt tai SSD on saavuttanut vauhtia perinteisten kiintolevyjen suhteen, joita käsittelemme tässä artikkelissa. Tämä tarjoaa kuitenkin edelleen suuremman säilytyskapasiteetin ja enemmän kestävyyttä. Joten katsotaan, mikä on kiintolevy ja miten se toimii

Mikä on kiintolevy?

Ensimmäinen asia, joka meidän on tehtävä, on määritellä, mikä on kiintolevy. Kiintolevy on laite tietojen tallentamiseksi haihtumattomalla tavalla, ts. Se käyttää magneettista tallennusjärjestelmää digitaalisen datan tallentamiseen. Tällä tavalla on mahdollista pitää tallennetut tiedot väliaineella pysyvästi (siksi se ei ole haihtuva). Kutsutaan myös kiintolevyiksi tai kiintolevyiksi.

Kiintolevy koostuu yhdestä tai useammasta jäykästä levystä, joka on asetettu hermeettiseen laatikkoon ja liitetty yhdellä yhteisellä akselilla, joka pyörii suurella nopeudella. Jokaisella ankolla, jonka normaalisti kaksi puolta on tarkoitettu varastointiin, on kaksi erillistä luku- / kirjoituspäätä.

Kiintolevyt ovat osa tietokoneen toissijaista muistia tai vita kaaviossa, muistitaso 5 (L5) ja sen alla. Sitä kutsutaan toissijaiseksi muistiksi, koska se on tietolähde, jotta päämuisti (RAM-muisti) voi ottaa ne ja työskennellä heidän kanssaan lähettämällä ja vastaanottaessaan ohjeita CPU: lta tai prosessorilta. Tämä toissijainen muisti on se, jolla on suurin tietokoneella käytettävissä oleva kapasiteetti, eikä se myöskään ole haihtuva. Jos sammutamme tietokoneen, RAM tyhjenee, mutta ei kiintolevyä.

Kiintolevyn fyysiset komponentit

Ennen kuin tiedät kiintolevyn toiminnan, on kätevä luetella ja määritellä kiintolevyn erilaiset fyysiset komponentit:

• Ruokia: siellä, missä tiedot tallennetaan. Ne on sijoitettu vaakasuoraan ja kukin levy koostuu kahdesta pinnasta tai magnetoidusta pinnasta, ylä- ja alapinnasta. Tämä on yleensä valmistettu metallista tai lasista. Tietojen tallentamiseksi niihin on soluja, joissa ne voidaan magnetoida positiivisesti tai negatiivisesti (1 tai 0). Lukupää: se on elementti, joka suorittaa lukemisen tai kirjoittamisen. Näitä päitä on yksi jokaiselle levyn puolelle tai pinnalle, joten jos meillä on kaksi levyä, siellä on neljä lukupäätä. Nämä päät eivät ole kosketuksissa levyjen kanssa, jos näin tapahtuu, levy naarmuuntuu ja tiedot vioittuvat. Kun astiat pyörivät, muodostuu ohut ilmakalvo, joka estää laskennan sen ja leikkipään välillä (noin 3 nm: n etäisyydellä toisistaan). Mekaaninen varsi: ne ovat elementtejä, jotka vastaavat lukupääjen pitämisestä. Ne antavat pääsyn ruokia koskeviin tietoihin siirtämällä lukupäätä lineaarisesti niiden ulkopuolelta. näiden siirtyminen on erittäin nopeaa, vaikka mekaanisten elementtien vuoksi niillä on melko vähän rajoituksia lukunopeuteen nähden. Moottorit: Meillä on kiintolevyn sisällä kaksi moottoria, yksi pyörittämään levyjä, normaalilla nopeudella välillä 5000–7200 kierrosta minuutissa (rpm). Ja meillä on myös toinen mekaanisten käsivarsien elektronisen piirin liikettä varten : kovalevy sisältää mekaanisten elementtien lisäksi myös elektronisen piirin, joka vastaa pään asettamisen toimintojen hallinnasta sekä tämän lukemisesta ja kirjoittamisesta. Tämän piirin tehtävänä on myös kommunikoida kiintolevy muiden tietokonekomponenttien kanssa, kääntämällä levyjen solujen sijainnit RAM- ja CPU-muistin ymmärrettäviin osoitteisiin. Välimuisti: Nykyisissä kiintolevyissä on elektroniseen piiriin integroitu muistipiiri, joka toimii silta tietojen vaihtoa fyysisiltä alustoilta RAM-muistiin. Se on kuin dynaaminen puskuri, joka helpottaa fyysisen tiedon saatavuutta. Liitäntäportit: Levyn takana ja paketin ulkopuolella ovat yhteysportit. Ne koostuvat normaalisti emolevyyn kytketystä väyläliittimestä, 12 V: n virtaliittimestä ja IDE-tapauksissa hyppyjohdimista isäntä / orja valintaa varten.

Yhteystekniikat

Kiintolevy on kytkettävä tietokoneen emolevyyn. On olemassa erilaisia ​​yhteystekniikoita, jotka tarjoavat ominaisuuksia tai aikoja kiintolevyille.

IDE (integroitu laiteelektroniikka):

Tunnetaan myös nimellä ATA tai PATA (Parallel ATA). Viime aikoihin asti se on ollut tavanomainen menetelmä kiintolevyjen kytkemiseksi tietokoneisiin. Se mahdollistaa kahden tai useamman laitteen kytkemisen rinnakkaisväylän kautta, joka koostuu 40 tai 80 kaapelista.

Tämä tekniikka tunnetaan myös nimellä DMA (Direct Memory Access), koska se sallii suoran yhteyden RAM-muistin ja kiintolevyn välillä.

Jos haluat yhdistää kaksi laitetta samaan väylään, ne on määritettävä isäntiksi tai orjoiksi. Tällöin rekisterinpitäjä tietää, kenelle sen pitäisi lähettää tietoja tai lukea tietonsa ja ettei tietoja ylitetä. Tämä kokoonpano tapahtuu itse laitteen hyppääjän kautta.

• Master: sen on oltava ensimmäinen väylään kytketty laite, yleensä kiintolevy on määritettävä master-tilassa DC / DVD-lukijan edessä. Sinun on myös määritettävä Master Motorcycle -kiintolevy, jos siihen on asennettu käyttöjärjestelmä. Slave: on toissijainen laite, joka on kytketty IDE-väylään. Ollakseen orja, ensin on oltava isäntä.

IDE-yhteyden suurin siirtonopeus on 166 Mt / s. kutsutaan myös Ultra ATA / 166.

SATA (sarja ATA):

Tämä on nykyisen PC: n nykyinen viestintästandardi. Tässä tapauksessa tietojen siirtämiseen käytetään sarjaväylää sijasta. Se on paljon nopeampaa kuin perinteinen IDE ja tehokkaampi. Lisäksi se sallii kuumien yhteyksien laitteisiin ja siinä on paljon pienempiä ja hallittavissa olevia linja-autoja.

Nykyinen standardi löytyy SATA 3: sta, joka sallii siirtonopeuden jopa 600 Mt / s

SCSI (pieni tietokonejärjestelmäliittymä):

Tämä rinnakkaistyyppinen käyttöliittymä on suunniteltu kovalevyille, joilla on suuri tallennuskapasiteetti ja suuret pyörimisnopeudet. Tätä yhteysmenetelmää on perinteisesti käytetty palvelimiin ja suurten tallennuskiintolevyjen klusteriin.

SCSI-ohjain voi työskennellä samanaikaisesti 7 kiintolevyn kanssa jopa 16 laitteen daisy-ketjuyhteydessä. Jos suurin siirtonopeus on 20 Mb / s

SAS (sarjaan liitetty SCSI):

Se on SCSI-rajapinnan kehitys ja kuten SATA, se on väylä, joka toimii sarjassa, vaikka SCSI-tyyppisiä komentoja käytetään edelleen vuorovaikutuksessa kiintolevyjen kanssa. Yksi sen ominaisuuksista on SATA: n tarjoamien ominaisuuksien lisäksi se, että useita laitteita voidaan kytkeä samaan väylään ja se pystyy myös tarjoamaan vakion siirtonopeuden jokaiselle niistä. On mahdollista kytkeä yli 16 laitetta ja sillä on sama yhteysrajapinta kuin SATA-levyillä.

Sen nopeus on pienempi kuin SATA, mutta suuremmalla yhteyskapasiteetilla. SAS-ohjain voi kommunikoida SATA-levyn kanssa, mutta SATA-ohjain ei voi olla yhteydessä SAS-levyyn.

Käytetyt muotokertoimet

Muotokertoimien suhteen on useita tyyppejä tuumina mitattuna: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 ja 0´85. Vaikka eniten käytettyjä ovat 3, 5 ja 2, 5 tuumaa.

3, 5 tuumaa:

Sen mitat ovat 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Se on samankokoinen kuin CD-soittimet, vaikka ne ovatkin korkeampia (41, 4 mm). Näitä kiintolevyjä käytämme käytännössä kaikissa pöytätietokoneissa.

2, 5 tuumaa:

Sen mitat ovat 69, 8 x 9, 5 x 100 mm, ja ne ovat tyypillisiä levykeaseman mittoja. Näitä kiintolevyjä käytetään kannettaviin tietokoneisiin, jotka ovat pienempiä, pienempiä ja kevyempiä.

Fysikaalinen ja looginen rakenne

Saatuaan nähdä kiintolevyn fyysiset komponentit, meidän on tiedettävä, kuinka sen tietorakenne on jaettu kiintolevyn jokaiseen levyyn. Kuten yleensä, kyse ei ole vain tietojen satunnaisesta tallentamisesta levylle, niillä on oma looginen rakenne, joka sallii pääsyn niihin tallennettuihin tietoihin.

Sisällön fyysinen rakenne

Track (raita)

Kumpikin levyn pinta on jaettu samankeskisiin renkaisiin kunkin pinnan sisäpuolelta ulkopuolelle. Raita 0 edustaa kiintolevyn ulkoreunaa.

sylinteri

Ne ovat joukko useita kappaleita. Sylinterin muodostavat kaikki ympyrät, jotka ovat pystysuorassa linjassa jokaiselle levylle ja pinnalle. Ne muodostavat kuvitteellisen sylinterin kiintolevylle.

sektori

Radat puolestaan ​​jaetaan kaariosiksi, joita kutsutaan sektoreiksi. Nämä kohdat ovat, missä datalohkoja tallennetaan. Sektoreiden kokoa ei ole vahvistettu, vaikka on normaalia löytää se kapasiteetiltaan 510 B (tavua), joka on 4 kt. Aikaisemmin kunkin kulutuspinnan sektoreiden koko oli kiinteä, mikä tarkoitti, että ulkohalkaisijat, joiden halkaisija oli suurempi, tuhlattiin tyhjien reikien takia. Tämä muuttui ZBR (bit Recording by Zones) -tekniikalla, joka mahdollistaa tilan tehokkaamman käytön muuttamalla sektorien lukumäärää raidan koosta riippuen (radat, joilla on suurempi säde, enemmän sektoreita)

rykelmä

Tätä kutsutaan myös allokointiyksiköksi, se on sektoriryhmä. Jokainen tiedosto vie tietyn määrän klustereita, eikä mitään muuta tiedostoa voi tallentaa tiettyyn klusteriin.

Esimerkiksi, jos meillä on 4096 B-klusteri ja 2700 B-tiedosto, se vie yhden klusterin ja siinä on myös tilaa. Mutta siihen ei voi enää tallentaa tiedostoja. Kun alustamme kiintolevyn, voimme määrittää sille tietty klusterikoko, mitä pienempi klusterin koko, sitä paremmin sille varattu tila on varattu, etenkin pienille tiedostoille. Vaikka päinvastoin, lukupään tietoja on vaikeampaa käyttää.

On ehdotettu, että 4096 kt: n klusterit ovat ihanteellisia suurille tallennusyksiköille.

Sisällön looginen rakenne

Looginen rakenne määrittelee tavan, jolla tiedot järjestetään sen sisällä.

Käynnistyssektori (Master Boot Record):

Yleisesti kutsutaan MBR, se on koko kiintolevyn ensimmäinen sektori, ts. Raita 0, sylinteri 0 sektori 1. Tähän tilaan tallennetaan osiotaulukko, joka sisältää kaikki tiedot osioiden alkamisesta ja lopusta. Mester Boot -ohjelma on myös tallennettu, tämä ohjelma vastaa tämän osiotaulukon lukemisesta ja tarjoaa ohjauksen aktiivisen osion käynnistyssektorille. Tällä tavalla tietokone käynnistyy aktiivisen osion käyttöjärjestelmästä.

Kun meillä on useita käyttöjärjestelmiä asennettu eri osioihin, on tarpeen asentaa käynnistyslatausohjelma, jotta voimme valita käyttöjärjestelmän, jonka haluamme käynnistää.

Osiotila:

Kiintolevy voi muodostua kokonaisesta osiosta, joka kattaa koko kiintolevyn tai useita niistä. Jokainen osio jakaa kiintolevyn tiettyyn määrään sylintereitä ja ne voivat olla kooltaan sellaiset, jonka haluamme määrittää niille. Nämä tiedot tallennetaan osiotauluun.

Jokaiselle osiolle annetaan nimi, jota kutsutaan tarraksi. Windowsissa se on kirjaimia C: D: C: jne. Jotta osio olisi aktiivinen, siinä on oltava tiedostomuoto.

Jakamaton tila:

Voi olla myös tietty tila, jota emme ole vielä osioittaneet, ts. Että emme ole antaneet sille tiedostomuotoa. Tässä tapauksessa tiedostoja ei voi tallentaa.

Osoitejärjestelmä

Osoitejärjestelmän avulla lukupää voidaan sijoittaa tarkkaan paikkaan, missä tiedot, joita aiomme lukea, sijaitsevat.

CHS (sylinterikansi - sektori): Tämä oli ensimmäinen käytetty osoitusjärjestelmä. Näiden kolmen arvon avulla oli mahdollista sijoittaa lukupää paikkaan, jossa tiedot sijaitsevat. Järjestelmä oli helppo ymmärtää, mutta vaati melko pitkiä paikannussuuntia.

LBA (looginen lohkon osoittaminen): tässä tapauksessa jaamme kiintolevyn sektoreiksi ja annamme jokaiselle yksilöllisen numeron. Tässä tapauksessa ohjeketju on lyhyempi ja tehokkaampi. Se on menetelmä, jota tällä hetkellä käytetään.

Tiedostojärjestelmät

Jotta tiedostoja voidaan tallentaa kiintolevylle, sen on tiedettävä, kuinka ne tallennetaan, joten meidän on määritettävä tiedostojärjestelmä.

FAT (tiedostonjakotaulukko):

Se perustuu tiedostonjakotaulukon luomiseen, joka on levyn hakemisto. Kunkin tiedoston käyttämät klusterit sekä vapaat ja vialliset tai sirpaloituneet klusterit tallennetaan. Tällä tavalla, jos tiedostot jaetaan ei-vierekkäisissä klustereissa, tämän taulukon avulla voimme tietää missä ne ovat.

Tämä tiedostojärjestelmä ei voi toimia yli 2 Gt: n osioilla

FAT 32:

Tämä järjestelmä poistaa 2 Gt: n FAT-rajoitukset ja sallii pienemmät klusterikoot suuremman kapasiteetin saavuttamiseksi. USB-muistitikut käyttävät yleensä tätä tiedostojärjestelmää, koska se on parhaiten yhteensopiva eri käyttöjärjestelmien ja multimedialaitteiden, kuten ääni- tai videotoistinten, kanssa.

Yksi rajoitus meillä on, että emme pysty tallentamaan yli 4 Gt: n tiedostoja.

NTFS (uusi tekniikka-tiedostojärjestelmä):

Se on tiedostojärjestelmä, jota käytetään Windows-käyttöjärjestelmissä Windows NT: n jälkeen. FAT-järjestelmien tiedostoille ja osioille asetetut rajoitukset poistetaan, ja myös kaikille tallennettujen tiedostojen suurempi turvallisuus, koska se tukee tiedostojen salausta ja näiden käyttöoikeuksien määritystä. Lisäksi se sallii eri klusterikokojen jakamisen eri osiokokoille.

Tämän tiedostojärjestelmän rajoitus on, että se ei ole täysin yhteensopiva vanhempien versioiden Linuxin tai Mac OS: n kanssa. Ja ennen kaikkea multimedialaitteet, kuten ääni- ja videotoistimet tai TV, eivät tue sitä.

HFS (hierarkkinen tiedostojärjestelmä):

Applen kehittämä järjestelmä MAC-käyttöjärjestelmilleen. Se on hierarkkinen tiedostojärjestelmä, joka jakaa taltion tai osion loogisiksi lohkoiksi 512 B. Nämä lohkot on ryhmitelty allokointilohkoihin.

EXT laajennettu tiedostojärjestelmä):

Se on tiedostojärjestelmä, jota Linux-käyttöjärjestelmät käyttävät. Se on tällä hetkellä Ext4-versionsa. Tämä järjestelmä pystyy toimimaan suurten osioiden kanssa ja optimoimaan tiedostojen pirstoutumisen.

Yksi sen merkittävimmistä ominaisuuksista on, että se pystyy tiedostojärjestelmiin ennen tätä ja myöhemmin.

Kuinka tietää, onko kiintolevy hyvä

On olemassa erilaisia ​​mittauksia, jotka määrittävät kiintolevyn kapasiteetin suorituskyvyn ja nopeuden suhteen. Nämä on otettava huomioon, jotta osataan verrata toisen kiintolevyn suorituskykyä.

• Pyörimisnopeus: se on nopeus, jolla kiintolevyn levyt pyörivät. Suuremmilla nopeuksilla meillä on suurempi tiedonsiirtonopeus, mutta myös suurempi melu ja lämmitys. Paras tapa on ostaa IDE- tai SATA-asema, jolla on yli 5400 rpm. Jos se on SCSI, ilmoitetaan, että sillä on yli 7200 rpm. Suurempi kierto saavuttaa myös alhaisemman keskimääräisen latenssin. Keskimääräinen latenssi: on aika, jonka lukupäällä on oltava ilmoitetulla sektorilla. Toistopään on odotettava levyn pyörimistä sektorin löytämiseksi. Siksi korkeammalla kierrosluvulla pienempi latenssi. Keskimääräinen hakuaika : aika, jonka toistopää kuluu ilmoitettuun kappaleeseen. Se on välillä 8–12 millisekuntia. Käyttöaika : lukijalle kuluu aika päästä alaan. Se on keskimääräisen latenssin ja keskimääräisen hakuajan summa. Aika välillä 9–12 millisekuntia. Kirjoittamis- / lukemisaika: Tämä aika riippuu kaikista muista tekijöistä ja tiedoston koon lisäksi. Välimuisti: Kiinteä tyyppinen muisti, kuten RAM, joka tallentaa väliaikaisesti levyltä luettavat tiedot. Tällä tavalla lukunopeus kasvaa. Mitä enemmän välimuistia, sitä nopeampi lukeminen / kirjoittaminen on. (erittäin tärkeä) tallennuskapasiteetti: tietysti se on käytettävissä olevan tiedon määrän tilaa. Mitä enemmän, sitä parempi. Viestintärajapinta: Tapa, jolla tietoja siirretään levyltä muistiin. SATA III -liitäntä on tällä hetkellä nopein tämän tyyppisille kiintolevyille.

Jos haluat myös tietää enemmän laitteistosta yksityiskohtaisesti, suosittelemme artikkeleitamme:

• Miksi SSD-levyä ei tarvitse eheyttää?

Tällä viimeistelemme selityksen siitä, kuinka kiintolevy on ja miten se toimii. Toivottavasti se on ollut sinulle erittäin hyödyllistä ja ymmärrät jo hyvän kiintolevyn tärkeyden.