Cum functioneaza hard disk-urile?

Aproape orice PC si server din ziua de azi contine unul sau mai multe hard disk-uri. Fiecare mainframe si supercomputer sunt în mod normal, conectate la sute de hard disk-uri. Aceste miliarde de hard disk-uri fac doar un singur lucru – acestea stocheaza informatii într-o forma relativ permanenta. Ele dau posibilitatea computerelor sa-si aminteasca unele lucrurile dupa ce acestea au fost stinse.
In acest articol, va vom descrie un hard disk astfel incat sa puteti vedea ce este inauntru, si vom discuta, de asemenea, modul in care acesta organizeaza gigabiti de informatii pe care le detin in fisiere!

Hard disk-urile au fost inventate în jurul anului 1950. Au început ca avand discuri foarte mari cu un diametru de pâna la 20 inch putand memora doar cativa megabiti. Initial au fost numite „fixed disks” sau „Winchesters” (un nume de cod folosit pentru un produs IBM popular). Ele au devenit mai târziu cunoscut sub numele de „hard disk” pentru a le deosebi de „floppy discuri.” Hard disk-urile au un platan care sustine un mediu magnetic, invers fata de banda flexibila din casete si dischete.
La cel mai simplu nivel, un hard disk nu este diferit fata de o caseta. Atât hard-disk-ul cat si casete utilizeaza aceleasi tehnici de înregistrare magnetica. Hard disk-urile si casetele beneficiaza de stocare magnetica – mediul magnetic poate fi cu usurinta sters si rescris, si isi va „aminti” tiparele fluxului magnetic stocat pe mediu.

Un PC tipic va avea un hard disk cu o capacitate intre 10 GB si 250 GB. Datele sunt stocate pe disc sub forma de fisiere. Un fisier este pur si simplu o colectie numita de biti. Bitii ar putea fi coduri ASCII pentru caracterele unui fisier text sau ar putea fi instructiunile unei aplicatii software pe care computerul o executa sau ar putea fi înregistrarile unei baze de date sau acestea ar putea fi culorile pixelilor pentru o imagine GIF. Nu conteaza ce contine, totusi, un fisier este pur si simplu o colectie de octeti. Când un program ruleaza pe calculator, acesta apeleaza un fisier, hard disk-ul ii preia bitii si le trimite procesorului la un moment dat.

   

Exista doua moduri pentru a masura performanta unui hard disk:

Alt parametru important este capacitatea hard disk-ului, care este numarul de biti pe care acesta ii poate stoca.
Cel mai bun mod de a intelege cum functioneaza un hard-disk este sa-l desfacem si sa-i vedem partea interioara (Retineti ca DESCHIDEREA UNUI HARD DISK IL VA STRICA, astfel încât acest lucru nu este ceva de încercat acasa decât daca aveti o unitate defecta).

Mai jos aveti un hard disk tipic:

Este o cutie de aluminiu sigilat cu sistem electronic de control atasat pe o parte. Partea electronica controleaza mecanismul de citire/scriere si motorul care invarte platanele. Partea electronica asambleaza domeniile magnetice de pe unitate in biti (citire) si transforma bitii in domenii magnetice (scriere). Electronica este toata cuprinsa pe o mica placa ce se poate desprinde de restul hard disk-ului.

Sub placa sunt legaturile pentru motorul care învârte platanele, precum si o gaura foarte bine filtrata pentru ventilatie, care permite ca presiunea interna sa fie egala cu cea externa.
Scoaterea capacului de pe unitatea dezvaluie un interior extrem de simplu, dar foarte precis:

   In aceasta imagine puteti vedea:

Pentru a spori cantitatea de informatii pe care unitatea o poate stoca, cele mai multe hard disk-uri au mai multe platane. Acest hard disk are trei platane si sase capete de citire/scriere:

Mecanismul care misca bratul de pe un hard disk trebuie sa fie incredibil de rapid si precis. Acesta poate fi construit folosind un motor de mare viteza liniara.
Multe hard disk-uri folosesc un „voice coil” – aceeasi tehnica care este utilizata pentru a muta conul de pe un difuzor pe stereo este folosita pentru a misca bratul.

Datele sunt stocate pe suprafata platanelor în sectoare si piste. Pistele sunt cercuri concentrice, iar sectoarele sunt diviziuni egale ale unei piste, cum ar fi aceasta:

O pista tipica este prezentata în galben, un sector tipic este prezentat în albastru. Un sector contine un numar fix de biti – de exemplu, 256 sau 512. Fie la nivel de unitate sau sistem de operare, sectoarele sunt adesea grupate în clustere.
Procesul de formatare low-level stabileste liniile si sectoarele de pe un platan. Punctele de inceput si de sfârsit ale fiecarui sector sunt scrise pe platan. Acest proces pregateste unitatea sa retina blocuri de octeti. Apoi formatarea la nivel înalt scrie structurile fisierelor stocate, cum ar fi tabelul de alocare a fisierelor, in sectoare. Acest proces pregateste hard disk-ul sa reina fisiere.