Kietasis diskas

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.

Kietojo disko vidus. Iš arti (padidinus) matyti jog besisukančių plokštelių ir slankiojančių galvučių yra kelios.

Vienas pirmųjų kietųjų diskų, pagamintas IBM

Kietasis diskas – duomenų saugojimo įrenginys. Priešingai nei laikinojoje atmintinėje duomenys kietajame diske išlieka ir išjungus elektros srovę. Kietasis diskas susideda iš kietų (iš to kilo ir pavadinimas) neįsimagnetizuojančių (aliumininių, stiklinių ar pan.) diskų (nepainiojant su paties įrenginio pavadinimu toliau vadinamų plokštelėmis), padengtų magnetine danga (dažniausiai geležies(III) oksidu), magnetinių galvučių, kitos elektroninės įrangos ir ją reguliuojančio kontrolerio, sujungtų į vieną įtaisą. Dažniausiai naudojami vidiniai kietieji diskai, kaip kompiuterio ar kito įrenginio dalys, nors būna ir išorinių. Vidiniai diskai su kompiuteriu dažniausiai jungiami ATA, SCSI, Serial ATA, išoriniai – USB, Firewire (IEEE1394) interfeisais.

[taisyti] Fizinis informacijos organizavimas

Cilindro, sektoriaus ir galvutės sąvokos. Kiekviena iš keturių pavaizduotų besisukančių plokštelių turi dvi galvutes (po vieną abiems plokštelės pusėms)

Paprastai diskas turi keletą besisukančių plokštelių, kurių abiejose pusėse magnetinės galvutės gali rašyti ir skaityti duomenis. Dažniausiai, kiekviena plokštelės pusė turi savo atskirą galvutę, taigi galvučių būna dukart daugiau nei plokštelių. Plokštelėje yra apskritimo formos magnetiniai takeliai. Sutartą kiekį informacijos (dažniausiai 512 baitų) talpinanti takelio dalis vadinama sektoriumi. Visi skirtingose plokštelėse, bet tokiu pat atstumu nuo sukimosi ašies, (vienas virš kito) esantys takeliai kartu sudaro cilindrą. Senesnio tipo diskai turėjo vienodą sektorių skaičių visuose cilindruose, todėl arčiau centro esančioje plokštelės dalyje informacijos tankis būdavo didesnis. Naujesni diskai (maždaug nuo 1990 m.) išoriniuose cilindruose turi daugiau sektorių. Siekiant išsaugoti suderinamumą su senesne įranga, jie, jei reikia, tiesiog imituoja „virtualias“ galvutes ir vienodą skaičių sektorių turinčius cilindrus. Šiuo atveju, konfigūruojant BIOS, galima nustatyti bet kokį galvučių, cilindrų ir sektorių cilindre skaičių (jei tik neviršijamos pačios BIOS ribos ir reali disko talpa). Visa ši imituojama struktūra nebeatspindi fizinės informacijos organizacijos ir naujesniems adresavimo režimams nebereikalinga.

[taisyti] Adresavimo režimai

Labiausiai paplitę du diske esančių duomenų adresavimo režimai: senesnis CHS (angl. cylinder, head, sector) ir naujesnis LBA (angl. logical block addressing).

CHS aprašo diską fiziniais parametrais, nurodydama magnetinio takelio numerį (cilindrą), skaitančią galvutę ir skaitomą sektorių. Didžiausias šio standarto palaikomas diskas iš pradžių galėjo turėti 1024 cilindrus, 16 galvučių ir 63 sektorius kiekviename cilindre. Esant įprastiniam sektoriaus dydžiui (512 baitų), tokio disko talpa yra tik 528 megabaitai. Šią ribą lėmė tuo metu naudotas IBM disko kontroleris, palaikantis ne daugiau šešiolikos galvučių. Pasirodžius didesniems diskams, kontroleris buvo pakeistas, bet liko BIOS nustatytos ribos (1024 cilindrai, 256 galvutės ir 64 sektoriai cilindre). Didžiausia galima disko talpa padidėjo iki 7,8 gigabaito.

Ilgą laiką to pakako, tačiau dabartinių diskų talpa siekia dešimtis ir šimtus gigabaitų. Šie diskai gali tinkamai dirbti tik naudojant mažiau apribotą LBA standartą.

LBA nusako diską tiesiog kaip vienas po kito sekančių nuosekliai sunumeruotų blokų aibę. Pats standartas rimtų dydžio apribojimų neturi, tačiau dėl įvairių BIOS nesuderinamumo problemų praeityje yra buvę 2,1, 4,2, 8,4, 32 ir 128 gigabaitų talpos ribos, kurioms „įveikti“ tekdavo atnaujinti ne vien diską, bet ir kitą įrangą. 2,1, 4,2 ir 32 gigabaitų ribos buvo kritinės: įstačius didesnės talpos diską, jis apskritai neveikdavo. Likusiais atvejais sistema tiesiog nepanaudodavo dalies disko talpos.

ATA gali naudoti CHS (jei diskas mažesnis už 7,8 gigabaito) arba LBA. SCSI visada naudoja LBA.

Kietajame diske būna vienas arba keli skirsniai, kurių kiekvienas turi savo nepriklausomą failų sistemą. Duomenų saugojimo patikimumui padidinti keli vienodi diskai gali būti sujungiami taip, kad saugoma informacija būtų dubliuojama kiekviename iš jų (RAID – angl. redundant array of independent disks).

[taisyti] Disko magnetinės galvutės

Kvėpavimo anga su nurodymu jos neuždengti

Neveikiančiame diske magnetinės galvutės guli ant disko paviršiaus. Diskui sukantis, oro srautas jas pakelia ir, darbo metu, galvutė disko neliečia. Taigi teiginiai, jog šio įrenginio viduje yra vakuumas, neteisingi: viduje būtinas oras darbo metu palaikantis galvutes reikiamame aukštyje. Trūkstant oro (pvz., esant labai aukštai), galvutė gali nukristi ant disko ir jį sugadinti. Dideliame aukštyje ar šiaip labai žemo slėgio sąlygomis naudojami specialūs diskai sandariu korpusu. Įprasto keleivinio lėktuvo kabina sandari ir slėgis joje pakankamas įprastiniams diskams dirbti.

Įprastai išjungiant diską, galvutės patraukiamos į duomenų nesaugančią disko sritį (angl. landing zone) ir nusileidžia ten. Staiga dingus maitinimo įtampai galvutė dažnai nukrenta ant duomenis saugančios srities, kai kada ją sugadindama (prarandami duomenys). Bet kuriuo atveju nusileidimas ant paviršiaus kenkia ir pačiai galvutei, todėl disko įjungimų – išjungimų skaičius yra ribotas (pavyzdžiui, Maxtor DiamondMax diskui jis yra maždaug 50 000). Siekiant prailginti amžių, kai kuriuose naujausiuose modeliuose sustojant diskui galvutės ant jo nenuleidžiamos.

Įprastinio kietojo disko korpusas nėra sandarus ir turi „kvėpavimo angą“, per kurią susilygina vidaus ir išorės slėgiai. Disko korpusas saugo tik nuo dulkių ir kitų išorinio poveikio veiksnių.