כונן קשיח

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

כונן קשיח (או: דיסק קשיח) הוא רכיב במחשב המשמש לשמירת נתונים. כונן קשיח יכול להכיל בדרך כלל כמות גדולה של נתונים לעומת זיכרונות אחרים, אך פעולתו איטית לעומת הזיכרון הפנימי של המחשב (RAM). הכונן הקשיח הוא התקן זיכרון מכני לא נדיף המאפשר אחסנה אמינה של נתונים דיגיטלים בנפח גדול ובזמן גישה קצר יחסית להתקני זיכרון מכניים אחרים. בהשוואה להתקני זיכרון שאינם מכניים באותה הקיבולת, הכונן הקשיח זול משמעותית, אולם זמן הגישה לנתונים בכונן ארוך בהשוואה לזיכרון הפנימי (RAM) - הכונן הקשיח איטי פי 10,000 מהזיכרון הפנימי.

הכונן הקשיח מופיע בשתי תצורות: פנימית - כרכיב המוטמע בתוך המחשב, וחיצונית - כמכשיר עצמאי המתחבר למחשב באמצעות כבל מסוגים שונים. מערכת ההפעלה משתמשת במערכת קבצים על מנת לנהל את הקבצים שמאוחסנים על גבי הכונן.

תוכן עניינים 1 היסטוריה 2 מבנה ועקרון פעולה 3 מדידת נפח 4 סוגים שונים של כוננים קשיחים 5 פרמטרים חשובים בכונן הקשיח 6 כונן קשיח חיצוני 7 רגישות הכונן לזעזוע ולאבק 8 ראו גם 9 קישורים חיצוניים

[עריכה] היסטוריה

במשך שנים רבות היו הכוננים הקשיחים מכשירים גדולים ומגושמים, אך בה בעת רגישים מאוד, ולכן התאימו לשימוש רק בחדרי מחשבים או משרדים גדולים. לפני שנות השמונים המוקדמות, היו רוב הכוננים בקוטר של 20 ס"מ (8 אינץ') או 35 ס"מ (14 אינץ'). השימוש בהם דרש ארונות ייעודיים או שטח רצפה גדול מאוד, בעיקר בדגמים בעלי מדיה נתיקה, שכונו "מכונות כביסה" עקב גודלם. מסיבות אלה השימוש בהם בשילוב עם מיקרו מחשבים לא היה נפוץ עד שנת 1980, אז הוציאה חברת סיגייט את ה- ST-506, דיסק קשיח בגודל 5.25 אינץ' ובנפח 5 מגה בייט. המחשב האישי (PC) המקורי של חברת IBM, ה-IBM 5150, לא כלל בתצורתו המקורית כונן קשיח.

בראשית שנות ה-80 לא שווקו הכוננים הקשיחים תחת שם החברה המייצרת אלא כחלק מ"מערכת אחסון קבצים" על ידי חברות כמו אפל. ה-IBM PC/XT כלל אפשרות להתקנת כונן קשיח פנימי; החלטה זו של IBM הובילה להכללת כונן קשיח פנימי בכל מחשב אישי כחלק מהמחשב. החל ממחצית שנות ה-90 של המאה העשרים, אפשר היה כבר לרכוש כוננים קשיחים בחנויות קמעוניות, ישירות על ידי הצרכן.

כוננים קשיחים פנימיים הפכו לנורמה במחשבים תואמי IBM-PC, אולם הכוננים החיצוניים המשיכו להיות פופולריים במחשבי מקינטוש עוד זמן רב אחר כך. כל מחשב מקינטוש שיוצר בין 1986 ל-1998 כלל מחבר SCSI שאיפשר חיבור קל ונוח של אביזרים חיצוניים דוגמת כונן קשיח. במחשבי מקינטוש מדגמים מוקדמים כלל לא היה קיים מקום לכונן קשיח פנימי. כיום, עם התפשטותם של תקני חיבור חיצוניים מהירים כ-USB ו-FireWire שוב קיימת עלייה בפופולריות של כוננים קשיחים חיצוניים, בעיקר בקרב משתמשים שזקוקים להעברת כמויות גדולות של נתונים ממקום למקום.

[עריכה] מבנה ועקרון פעולה

הכונן הקשיח מורכב ממשטחי אלומיניום או זכוכית בצורת דיסקה, המצופים חומר מגנטי ומחוברים יחד לציר אחד. בין המשטחים מצויה טבעת-רווח צרה החובקת את הציר, ומטרתה לשמור על מרחק קבוע בין המשטחים. לכל משטח צמודים ארבעה ראשים - ראש קריאה וכתיבה לכל צד - המותקנים על זרועות. במהלך פעולת הכונן, המשטחים מסתובבים יחד במהירות גבוהה (עד 15,000 סל"ד בכוננים מודרניים). ראש הקריאה והכתיבה הוא סליל מתכת זעיר בגודל של פחות ממילימטר, שתפקידו לחולל שדה מגנטי זעיר ובכך למגנט את שכבת הציפוי שעל המשטחים במהלך סיבובם. הראש מרחף מעל המשטחים במרחק של כמיליונית הסנטימטר ובכך נמנע חיכוך עם המשטח, חיכוך שעלול לשרוט את הציפוי המגנטי שעל המשטח ולפגום בו. תנועת הזרוע על פני המשטחים נשלטת על ידי אלקטרומגנט. במהלך פעולת הדיסק, מנופי הקריאה והכתיבה נעים על פני המשטחים יחד בתנועה המאפשרת קשר עם כל פני שטח המשטחים.

עקרון ההפעלה של הכונן מבוסס על שינוי השדה המגנטי של אזורים קטנים על פניהם המגנטיים של משטחי המידע. השינוי בשדה המגנטי נגרם כאשר ראשי הקריאה/כתיבה יוצרים שדה מגנטי המשתנה בהתאם למידע הנכתב. כדי לשלוט בתנועת הזרועות ובהעברת המידע מהכונן הקשיח למחשב בו הוא מותקן קיימים בדיסק מספר רכיבי בקרה אלקטרוניים השולטים על מנועי הדיסק ועל פעולות הקריאה/כתיבה. המידע נשמר בשפה בינארית, כך שיחידת המידע הקטנה ביותר היא "0" או "1" המסומנים על ידי מצב המיגנוט של ה"תא" המטופל בדיסקית.

המיקום מדויק לכתיבה/קריאה על גבי הכונן מוגדר באמצעות ארבעה מאפיינים של כתובת פיזית: ראש (head), צילינדר (cylinder), מסלול (Track), ומקטע (Sector). בכוננים מודרניים נעשית הגישה ישירות למקטע המתאים באמצעות המרת המאפיינים הפיזיים למאפיין "כתובת לוגית" (LBA - Logical block addressing). מערכת ההפעלה פונה למידע באמצעות מערכת כתובות לוגיות הנקראות אשכולות (Clusters) או בלוקים (Blocks).

[עריכה] מדידת נפח

חישוב הנפח של כונן קשיח נעשית על ידי הכפלת מספר הצילינדרים במספר הראשים (heads) במספר המקטעים (sectors) ובמספר הבתים למקטע (bytes/sector, לרוב 512). בכונני ATA בנפח של מעל 8 גיגהבייט, הערכים נקבעים ל-16383 צילינדרים, 16 ראשים ו-63 מקטעים לתאימות עם מערכות הפעלה ישנות.

יצרניות המדיות המגנטיות והאופטיות עושות שימוש בתחיליות מגה, גיגה וטרה וקיצוריהן G, M ו-T בהתאמה - עפ"י מערכת היחידות הבינלאומית. בייט מסומן באות B.

מערכות ההפעלה לרוב מדווחות על נפחים באמצעות אותן תחיליות, אך בשיטה הבינארית. כתוצאה מכך יש חוסר התאמה בין הנפח המוצהר על ידי היצרניות לבין זה המדווח על ידי מערכת ההפעלה. לדוגמה, דיסק בנפח מוצהר של 250GB יזוהה ב-Windows XP כבעל "995,624,448,249 בתים" ו-"232GB", מכיוון שהראשון מחושב לפי 1,000,000,000 בתים (10⁹ בתים) לגיגה והשני מחושב לפי 1,073,741,824 בתים (2³⁰ בתים) לגיגה.

[עריכה] סוגים שונים של כוננים קשיחים

הכוננים הקשיחים נחלקים לשתי קטגוריות עיקריות על פי רוחבם הפיסי באינצ'ים.

• כוננים סטנדרטיים - כוננים ברוחב 3.5 אינץ'. אלה הם הכוננים הקשיחים הנפוצים כיום, והם נמצאים בתוך מחשבים השולחניים ובשרתים.
• כוננים ניידים:

• כוננים ברוחב 2.5 אינץ' - כוננים קשיחים דקים יותר וקטנים יותר אשר נוצרו במיוחד לשימוש במחשבים ניידים. עקב גודלם הקטן הם פולטים חום רב יותר והשטח הזמין בהם קטן יותר. נכון לשנת 2008 הנפח המרבי שלהם הוא 320 גיגהבייט. ברובם מהירות הסיבוב של הכונן נמוכה יחסית, ועומדת על 5,400 סל"ד.
• כוננים ברוחב 1.8/1.6 אינץ' - כוננים קטנים ודקים יותר, שנועדו למחשבים ניידים "קלי משקל" או "אולטרה-ניידים". עקב גודלם הקטן, נפחם מוגבל יחסית לנפח הכוננים שברוחב 3.5 אינץ'. נכון לשנת 2008 הנפח המקסימלי של כוננים מסוג זה הוא 120 גיגהבייט.

• קיימים גם כוננים קשיחים ברוחב של כמילימטר אחד ואף פחות מזה. כוננים אלה משמשים בעיקר לנגני מוזיקה ווידאו ניידים. למרות רוחבם הקטן הם מגיעים לנפח של עד 64GB. הטכנולוגיה שלהם שונה, והם אינם מכילים חלקים נעים.

[עריכה] פרמטרים חשובים בכונן הקשיח

• מספר סיבובים לדקה (Rotations Per Minute) - מהירות הסיבוב של משטחי הכונן. נכון לשנת 2007, רוב הכוננים מסתובבים בין 4,700 ל־15,000 סיבובים לדקה (סל"ד). רוב הכוננים הקשיחים הסטנדרטיים מסתובבים במהירות של 7,200 סל"ד. ישנה התאמה בין מהירות הסיבוב למהירות קריאת הנתונים והגישה אליהם - מהירות סיבוב גבוהה יותר משמעה תפקוד מהיר יותר של הכונן.

• זמן חיפוש ממוצע (Average Seek Time). זהו פרק הזמן שבו ראש הקריאה של הכונן מגיע לאזור המבוקש. ככל שזמן הגישה קצר יותר, כך הקריאה תתבצע במהירות רבה יותר. נכון לשנת 2007, זמני הגישה האופייניים נעים בין 4 ל-15 מילישניות.

• קצב העברת נתונים (Transfer Rate) - קצב העברת הנתונים הוא הקצב שבו הכונן מעביר נתונים אל זיכרון המחשב, והוא נמדד במגהבייט לשנייה. ככלל, הקצב הוא סכום של מספר הסיבובים בשנייה בצירוף זמן הגישה הממוצע. אף שישנם כמה קצבים שונים של פעולה לכל כונן, בדרך כלל מודדים את קצב העברת הנתונים בהתפרצות אחת, אף שהוא עשוי להיות מהיר מקצב העברת הנתונים ממושך, שהוא הקצב שבו הנתונים זורמים לאורך זמן.

• נפח - נמדד בגיגהבייט (GB). נכון לשנת 2007 נפחי הכוננים נעים בטווח 40 - 1000 גיגהבייט. נפח הכוננים של מחשבים שולחניים נע בדרך כלל בטווח של 80 עד 250 גיגהבייט.

[עריכה] כונן קשיח חיצוני

כונן קשיח חיצוני הוא כונן שנמצא מחוץ למארז המחשב . זהו למעשה כונן קשיח רגיל, אשר מורכב בתוך מארז עצמאי. הכונן הקשיח החיצוני מתחבר למחשב בשתי דרכים שונות:

1. חיבור USB או FireWire - על מנת להמיר כונן קשיח מחיבורו הסטנדרטי (PATA או SATA) לחיבורים חיצוניים (כמו USB או FireWire) יש צורך בבקר הממיר את המידע מחיבור הכונן לחיבור החיצוני. לפיכך, כוננים אלו הם בדרך כלל איטיים מעט ממקביליהם הפנימיים.

2. חיבור SCSI (נהגה "סקאזי") או eSATA - בשיטה זו הכונן החיצוני מתחבר ישירות לחיבורי הכוננים הקשיחים במחשב, ולכן כוננים אלה לא סובלים מאיטיות או מביצועים שונים מכוננים קשיחים פנימיים.

בדרך כלל, הכונן והאריזה הם נפרדים, וניתן להתקין את הכונן החיצוני כפנימי או להחליף את הכונן שבתוך האריזה בכונן אחר.

[עריכה] רגישות הכונן לזעזוע ולאבק

אחד המאפיינים החשובים של הכונן הקשיח הוא רגישותו לאבק ולזעזועים. למרות שכל כונן מצויד בבולמי זעזועים, יש להיזהר מלהזיזו בזמן שהוא פועל.

אם חודר להתקן אבק, הוא עלול להימצא בין הראש למשטח ולשרוט את הציפוי המגנטי. לפיכך, מיוצרים הכוננים בחדר נקי. כדי להימנע מהפרשי לחצים, מצוי בכונן חריר להשוואת לחץ האוויר. לחריר מוצמד מסנן המונע חדירת אבק.

זעזוע בזמן פעולת הכונן עלול להביא לפגם בכתיבה או באחזור המידע. כאשר הכונן במנוחה, הראשים הקוראים/כותבים נוגעים במשטחים, כתוצאה מפעילותו של קפיץ בבסיס הזרוע הדוחף אותם כלפי המשטח. כאשר הכונן מסתובב במהירות נוצר כוח עילוי על הראשים כתוצאה מדחיסת אוויר. בכוננים ישנים נשארים הראשים באמצע המשטחים (באזור הנתונים) לאחר כיבוי המחשב, והזזת הכונן עלולה להביא לשריטת הכונן. לכן מומלץ להשתמש בתוכנה שמחנה את הראשים בצד בעת כיבוי המחשב. כיום פעולה זו נעשית באופן אוטומטי.

[עריכה] ראו גם

• מונחים בחומרה
• תקליטון

[עריכה] קישורים חיצוניים

מיזמי קרן ויקימדיה
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: דיסק קשיח

• מדריך קנייה: כונן קשיח, באתר ynet