Ổ cứng - mọi thứ bạn cần biết

Việc sử dụng đĩa cứng làm đơn vị lưu trữ chính đã được đánh số. Với sự xuất hiện của ổ SSD rất nhanh, ổ cứng đã bị rớt xuống nền, mặc dù chúng không kém phần quan trọng vì chúng rất lý tưởng cho việc lưu trữ dung lượng lớn. Các đơn vị hiện đạt 16 TB và chỉ với hơn 60 euro, chúng ta có thể có 2 TB trong PC, một thứ vẫn nằm ngoài tầm với của nhiều người trong chúng ta nếu đó là SSD với giá của nó.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ tổng hợp mọi thứ bạn cần biết về ổ cứng, hoạt động, đặc điểm của chúng và đặc biệt là những ưu điểm và nhược điểm mà chúng cung cấp so với SSD, một thứ luôn luôn phải có.

Chức năng và các thành phần bên trong của một đĩa cứng

Tên của đĩa cứng xuất phát từ ổ đĩa cứng tiếng Anh, hoặc từ viết tắt của ổ cứng mà tất cả chúng ta đều biết đơn vị lưu trữ này và đó cũng là cách rõ ràng nhất để phân biệt nó với ổ SSD (Solic Disk Drive).

Nhiệm vụ của đĩa cứng không gì khác hơn là cung cấp thiết bị của chúng tôi, nơi lưu trữ tất cả các tệp, chương trình và nơi cài đặt hệ điều hành. Vì lý do này, nó còn được gọi là bộ lưu trữ chính, không giống như bộ nhớ RAM, giữ các tệp bên trong ngay cả khi không có điện.

Trong khi SSD được làm hoàn toàn bằng các linh kiện điện tử và lưu trữ thông tin trên chip được tạo thành từ cổng NAND, thì ổ cứng có các bộ phận cơ khí. Trong đó, một loạt các đĩa quay với tốc độ cao, do đó, sử dụng đầu từ, thông tin trên chúng được đọc và xóa. Chúng ta hãy xem các yếu tố chính là một phần của ổ cứng.

Món ăn

Nó sẽ là nơi lưu trữ thông tin. Chúng được lắp đặt theo chiều ngang và mỗi sàn bao gồm hai mặt hoặc bề mặt ghi từ hóa. Chúng thường được làm bằng kim loại hoặc thủy tinh. Để lưu trữ thông tin trong đó, chúng có các ô trong đó chúng có thể được từ hóa tích cực hoặc tiêu cực (1 hoặc 0). Sự hoàn thiện của chúng giống hệt như một tấm gương, trong đó một lượng dữ liệu khổng lồ được lưu trữ và bề mặt phải hoàn hảo.

Đầu đọc

Yếu tố quan trọng thứ hai là đầu đọc, chúng ta có một đầu cho mỗi mặt hoặc bề mặt ghi. Những cái đầu này không thực sự tiếp xúc với các tấm, vì vậy không có sự hao mòn trên chúng. Khi các món ăn quay, một màng không khí mỏng được tạo ra ngăn không cho đếm giữa nó và đầu phát (cách nhau khoảng 3nm). Đó là một trong những lợi thế chính so với SSD, có các tế bào bị suy giảm khi xóa và ghi.

Động cơ

Chúng ta đã thấy sự hiện diện của nhiều yếu tố cơ học bên trong ổ cứng, nhưng yếu tố cho thấy nó nhiều nhất là sự hiện diện của động cơ. Ngoại trừ người hâm mộ, đây là mục duy nhất như vậy trên PC và là nguồn chính của ổ cứng chậm. Động cơ quay các tấm ở một tốc độ nhất định, nó có thể là 5.400 vòng / phút, 7.200 hoặc 10.000 vòng / phút cho nhanh nhất. Cho đến khi đạt được tốc độ đó, bạn sẽ không thể tương tác với các đĩa và đó là một nguồn chậm chạp tuyệt vời.

Để làm điều này, chúng ta thêm động cơ hay đúng hơn là nam châm điện làm cho đầu đọc chuyển động được đặt ở vị trí có dữ liệu. Điều này cũng mất thời gian, là một nguồn chậm hơn.

Bộ nhớ cache

Ít nhất các đơn vị hiện tại có một chip bộ nhớ được tích hợp vào mạch điện tử. Điều này hoạt động như một cầu nối để trao đổi thông tin từ các tấm vật lý đến bộ nhớ RAM. Nó giống như một bộ đệm động để làm nhẹ quyền truy cập vào thông tin vật lý và thường là 64 MB.

Đóng gói

Việc đóng gói là rất quan trọng đối với một ổ cứng, vì, không giống như SSD, bên trong phải được điều áp hoàn toàn để không có một hạt bụi nào lọt vào. Chúng ta hãy tính đến việc các tấm quay với tốc độ rất lớn và kim của đầu chỉ đo được vài micromet. Bất kỳ yếu tố rắn nào, dù nhỏ bé đến đâu, đều có thể gây ra thiệt hại không thể khắc phục cho thiết bị.

Kết nối

Để hoàn tất, chúng ta có toàn bộ các kết nối ở mặt sau của gói, bao gồm một đầu nối nguồn SATA và một đầu nối khác cho dữ liệu. Trước đây, các ổ đĩa cứng IDE cũng có một bảng điều khiển để chọn chế độ hoạt động, nô lệ hoặc chủ nếu các ổ đĩa chia sẻ một bus, nhưng bây giờ mỗi ổ đĩa kết nối với một cổng riêng trên bo mạch chủ.

Các yếu tố hình thức và giao diện trên ổ cứng

Theo nghĩa này, thông tin hiện tại khá ngắn gọn, vì chúng ta chỉ tìm thấy hai yếu tố hình thức. Đầu tiên là tiêu chuẩn cho máy tính để bàn, với ổ đĩa 3, 5 inch và số đo 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Thứ hai là yếu tố hình thức được sử dụng trong các ổ notebook 2, 5 inch có kích thước 69, 8 x 9, 5 x 100mm.

Đối với các công nghệ kết nối, hiện tại chúng tôi không có quá nhiều ổ cứng, là hai:

SATA

Đây là chuẩn giao tiếp trong ổ cứng của PC hiện tại, thay thế cho IDE. Trong trường hợp này, một bus nối tiếp sử dụng giao thức AHCI được sử dụng thay vì song song để truyền dữ liệu. Nó nhanh hơn đáng kể so với IDE truyền thống và hiệu quả hơn với tốc độ truyền tối đa 600 MB / s. Ngoài ra, nó cho phép kết nối nóng của các thiết bị và có các xe buýt nhỏ hơn và dễ quản lý hơn. Trong mọi trường hợp, một đĩa cứng cơ hiện tại chỉ có thể đạt tối đa 400 MB / giây khi đọc, trong khi SSD SATA tận dụng tối đa lợi thế của bus này.

SÀI GÒN

Đây là sự phát triển của giao diện SCSI và nó là một chiếc xe buýt hoạt động giống như SATA, mặc dù các lệnh kiểu SCSI vẫn được sử dụng để tương tác với các ổ đĩa cứng. Một trong những tính chất của nó là có thể kết nối một số thiết bị trên cùng một xe buýt và nó cũng có khả năng cung cấp tốc độ truyền không đổi cho mỗi thiết bị. Chúng tôi có thể kết nối hơn 16 thiết bị và nó có giao diện kết nối giống như các đĩa SATA, khiến nó trở nên lý tưởng để gắn cấu hình RAID trên các máy chủ.

Tốc độ của nó nhỏ hơn so với SATA, nhưng một tính năng quan trọng là bộ điều khiển SAS có thể giao tiếp với đĩa SATA, nhưng bộ điều khiển SATA không thể giao tiếp với đĩa SAS.

Phần vật lý, logic và chức năng của đĩa cứng

Chúng ta đã thấy những phần cơ bản bên trong, nhưng đây mới chỉ là khởi đầu để hiểu nó thực sự hoạt động như thế nào. Và nếu bạn muốn biết mọi thứ về các ổ đĩa cứng này, thì phần này là quan trọng nhất, vì nó xác định cách thức một ổ cứng hoạt động, có thể được thực hiện theo hai cách:

CHS (xi lanh - đầu - khu vực): Hệ thống này là hệ thống được sử dụng trong các ổ đĩa cứng đầu tiên, mặc dù nó đã được thay thế bằng cách sau. Bằng ba giá trị này, có thể đặt đầu đọc ở vị trí đặt dữ liệu. Hệ thống này rất dễ hiểu, nhưng yêu cầu hướng định vị khá dài.

LBA (địa chỉ logic trong các khối): là địa chỉ hiện đang được sử dụng, trong trường hợp này chúng tôi chia đĩa cứng thành các cung và chúng tôi gán cho mỗi số một số duy nhất, như thể đó là một địa chỉ bộ nhớ trong đó trục xoay phải được đặt. Trong trường hợp này, chuỗi lệnh sẽ ngắn hơn và hiệu quả hơn, và sẽ cho phép đĩa được hệ thống lập chỉ mục.

Cấu trúc vật lý của bát đĩa

Chúng ta hãy xem cấu trúc vật lý của ổ cứng được phân chia như thế nào, điều này sẽ quyết định cách thức hoạt động của nó.

• Theo dõi: Các bản nhạc là các vòng tròn đồng tâm tạo thành bề mặt ghi của đĩa. Xi lanh: Một hình trụ được hình thành bởi tất cả các rãnh được căn chỉnh theo chiều dọc trên mỗi tấm và mặt. Nó không phải là một cái gì đó vật lý, mà là một hình trụ tưởng tượng. Khu vực: Mỗi rãnh được chia thành các phần của vòm được gọi là các ngành. Trong mỗi khu vực, một dữ liệu sẽ được lưu trữ và nếu một trong số chúng không đầy đủ, dữ liệu tiếp theo sẽ đi vào khu vực tiếp theo. Kích thước khu vực công nghệ ZBR (ghi theo vùng bit) sẽ thay đổi từ các rãnh trong nhà đến ngoài trời để tối ưu hóa không gian. Chúng thường là 4KB, mặc dù nó có thể được thay đổi từ hệ điều hành. Cụm: Nó là một nhóm các ngành. Mỗi tệp sẽ chiếm một số cụm nhất định và không có tệp nào khác có thể được lưu trữ trong một cụm nhất định.

Cấu trúc logic của đĩa cứng

Điều buồn cười là cấu trúc logic của ổ cứng vẫn được duy trì cho SSD mặc dù hoạt động khác nhau.

Khu vực khởi động (MBR hoặc GPT)

Master Boot Record hoặc MBR là khu vực đầu tiên của đĩa cứng, theo dõi 0, xi lanh 0, khu vực 1. Ở đây bảng phân vùng của toàn bộ đĩa cứng được lưu trữ, đánh dấu điểm bắt đầu và kết thúc của chúng. Boot Loader cũng được lưu trữ, nơi phân vùng hoạt động nơi hệ thống hoặc hệ điều hành được cài đặt được thu thập. Hiện tại, nó đã được thay thế trong hầu hết các trường hợp bởi kiểu phân vùng GPT, mà bây giờ chúng ta sẽ thấy chi tiết hơn.

Phân vùng

Mỗi phân vùng chia ổ cứng thành một số hình trụ cụ thể và chúng có thể là kích thước mà chúng tôi muốn gán cho chúng. Thông tin này sẽ được lưu trữ trong bảng phân vùng. Hiện tại có một khái niệm về phân vùng hợp lý, cùng với ổ cứng động, chúng ta thậm chí có thể tham gia hai ổ cứng khác nhau và theo quan điểm của hệ thống, nó sẽ hoạt động như một.

Sự khác biệt giữa MBR và GPT

Hiện tại có hai loại bảng phân vùng có sẵn cho ổ cứng hoặc SSD, loại bảng MBR hoặc loại GPT (Mã định danh duy nhất toàn cầu). Kiểu phân vùng GPT được triển khai cho các hệ thống Giao diện phần mềm mở rộng EFI hoặc Phần mềm mở rộng, đã thay thế hệ thống BIOS cũ của máy tính. Vì vậy, trong khi BIOS sử dụng MBR để quản lý ổ cứng, GPT hướng đến việc trở thành hệ thống độc quyền cho UEFI. Trên hết, hệ thống này gán một GUID duy nhất cho mỗi phân vùng, giống như đó là địa chỉ MAC và bộ cấp phát dài đến mức tất cả các phân vùng trên thế giới có thể được đặt tên duy nhất, hầu như loại bỏ các giới hạn vật lý từ một ổ đĩa cứng về phân vùng.

Đây là sự khác biệt đầu tiên và dễ thấy nhất với MBR. Mặc dù hệ thống này chỉ cho phép bạn tạo 4 phân vùng chính trên đĩa cứng với tối đa 2 TB, nhưng trong GPT không có giới hạn lý thuyết để tạo chúng. Đây sẽ là hệ điều hành bằng cách nào đó đưa ra giới hạn này và Windows hiện hỗ trợ 128 phân vùng chính.

Sự khác biệt thứ hai nằm ở hệ thống khởi đầu. Với GPT, chính UEFI BIOS có thể tạo hệ thống khởi động riêng, tự động phát hiện nội dung của đĩa mỗi khi chúng tôi khởi động. Điều này cho phép chúng tôi khởi động hoàn hảo một máy tính, ngay cả khi chúng tôi thay đổi ổ đĩa cứng khác bằng một bản phân phối logic khác. Thay vào đó, MBR hoặc BIOS cũ cần một tệp thực thi để xác định phân vùng hoạt động và có thể bắt đầu khởi động.

May mắn thay, hầu hết tất cả các ổ đĩa cứng và SSD hiện tại đều được cấu hình sẵn với hệ thống phân vùng GPT và trong mọi trường hợp, từ chính hệ thống hoặc trong chế độ lệnh với Diskpart, chúng ta có thể sửa đổi hệ thống này trước khi cài đặt Windows.

Hệ thống tập tin trên ổ cứng

Để kết thúc với hoạt động của một đĩa cứng, chúng ta phải tìm hiểu các hệ thống tệp chính được sử dụng là gì. Chúng là một phần cơ bản của người dùng và khả năng lưu trữ.

• FAT32 ExFAT NTFS HFS + EXT ReFS

Bỏ qua sự hiện diện của hệ thống FAT vì nó thực sự vô dụng trong các hệ thống lưu trữ hiện tại, FAT32 là tiền thân của nó. Hệ thống này cho phép gán địa chỉ 32 bit cho các cụm, vì vậy về mặt lý thuyết, nó hỗ trợ kích thước lưu trữ là 8 TB. Thực tế là Windows giới hạn dung lượng này ở mức 128 GB với kích thước tệp không lớn hơn 4 GB, vì vậy đây là hệ thống chỉ có các ổ lưu trữ USB nhỏ sử dụng.

Để khắc phục những hạn chế của FAT32, Windows đã tạo ra hệ thống exFAT, hỗ trợ kích thước tệp lý thuyết lên tới 16 EB (Exabyte) và kích thước lưu trữ lý thuyết là 64 ZB (Zettabyte)

Hệ thống này là hệ thống được Windows sử dụng để cài đặt hệ thống và quản lý các tệp trên đĩa cứng. Hiện tại nó hỗ trợ các tệp 16TB, 256TB làm kích thước âm lượng tối đa và bạn có thể định cấu hình các kích thước cụm khác nhau để định dạng. Đây là một hệ thống sử dụng nhiều dung lượng cho cấu hình âm lượng của bạn, vì vậy kích thước phân vùng lớn hơn 10 GB được khuyến nghị.

Đây là hệ thống tệp riêng của Apple và thay thế HFS truyền thống bằng cách thêm hỗ trợ cho các tệp lớn hơn và khối lượng lớn hơn. Các kích thước này tối đa là 8 EB.

Bây giờ chúng tôi đang xử lý hệ thống tệp riêng của Linux, hiện đang ở phiên bản EXT4. Kích thước tệp được hỗ trợ tối đa là 16TB và 1 EB là kích thước âm lượng.

Cuối cùng, ReFS là một hệ thống khác được Microsoft cấp bằng sáng chế và định mệnh là sự phát triển của NTFS. Nó được triển khai với Windows Server 2012, nhưng một số Windows 10 cho các bản phân phối kinh doanh hiện đang hỗ trợ nó. Hệ thống này cải thiện NTFS ở nhiều khía cạnh, ví dụ như bằng cách thực hiện bảo vệ chống suy giảm dữ liệu, sửa lỗi và dự phòng, hỗ trợ RAID, xác minh tính toàn vẹn dữ liệu hoặc xóa chkdsk. Hỗ trợ kích thước tệp 16 EB và kích thước âm lượng của 1 YB (Yottabyte)

RAID là gì

Và liên quan chặt chẽ đến khái niệm hệ thống tập tin là các cấu hình RAID. Trên thực tế, có những máy tính xách tay hoặc PC đã có cấu hình RAID 0 cho dung lượng lưu trữ của chúng.

RAID là viết tắt của Redcharge Array of Independent Disks và nó là một hệ thống lưu trữ dữ liệu sử dụng nhiều đơn vị lưu trữ. Trong đó, dữ liệu được phân phối như thể nó là một đơn vị hoặc chúng được sao chép để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trước các lỗi. Các đơn vị lưu trữ này có thể là ổ cứng hoặc ổ cứng cơ, ổ SSD hoặc ổ cứng, thậm chí là M.2.

Hiện tại có một số lượng lớn các cấp độ RAID, bao gồm cấu hình và liên kết các ổ đĩa cứng này theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, RAID 0 kết hợp hai hoặc nhiều đĩa thành một để phân phối dữ liệu trên tất cả chúng. Đó là lý tưởng để mở rộng lưu trữ bằng cách chỉ xem một ổ cứng trong hệ thống, ví dụ, hai ổ cứng 1TB có thể tạo thành 2TB duy nhất. Mặt khác, RAID 1 thì ngược lại, nó là một cấu hình có hai hoặc nhiều đĩa được nhân đôi để dữ liệu được giữ sao chép trên mỗi đĩa.

Ưu điểm và nhược điểm của ổ cứng so với ổ SSD

Và cuối cùng, chúng tôi sẽ tóm tắt và giải thích sự khác biệt chính giữa ổ cứng cơ học và ổ đĩa trạng thái rắn. Đối với điều này, chúng tôi đã có một bài viết trong đó tất cả các yếu tố này được giải thích chi tiết, vì vậy chúng tôi sẽ chỉ thực hiện một tổng hợp nhanh chóng.

Ưu điểm vượt trội

• Dung lượng: Đây là một trong những ưu điểm chính mà ổ cứng có trên SSD và không chính xác vì SSD nhỏ, nhưng vì giá thành của chúng tăng rất nhiều. Chúng tôi biết rằng ổ cứng chậm hơn SSD, 400MB / s so với 5000MB / s trên các ổ đĩa nhanh nhất, nhưng dung lượng lưu trữ trên mỗi ổ đĩa là hoàn hảo để sử dụng làm kho dữ liệu. Hiện tại có ổ cứng 3.5 3.5 HDD lên đến 16TB. Chi phí cho mỗi GB thấp: Do đó, từ mức trên, chi phí cho mỗi GB thấp hơn nhiều so với ổ SSD, vì vậy chúng tôi có thể mua các đơn vị lớn hơn nhiều, nhưng với giá thấp hơn. Một ổ cứng 2 TB được tìm thấy với mức giá khoảng 60 euro, trong khi ổ SSD 2 TB M.2 có giá ít nhất 220 euro trở lên. Thời hạn sử dụng: Và lợi thế thứ ba của ổ cứng là thời hạn sử dụng của đĩa. Hãy cẩn thận không đề cập đến độ bền và sức đề kháng của nó, mà là số lần chúng ta có thể viết và xóa các tế bào, thực tế là không giới hạn trên các ổ đĩa cứng cơ học. Trên SSD, số lượng được giới hạn ở mức vài nghìn, khiến chúng trở thành các tùy chọn kém hấp dẫn hơn nhiều cho cơ sở dữ liệu và máy chủ.

Nhược điểm

• Chúng rất chậm: với sự ra đời của SSD, ổ cứng cơ học đã trở thành thiết bị chậm nhất trong máy tính ngay cả dưới USB 3.1. Điều này làm cho chúng trở thành một tùy chọn gần như chỉ dùng một lần để cài đặt một hệ điều hành, chỉ dành cho dữ liệu nếu chúng ta thực sự muốn có một máy tính nhanh. Chúng ta đang nói về những con số đặt HD chậm hơn 40-50 lần so với SSD, nó không phải là vô nghĩa. Kích thước vật lý và tiếng ồn: Là máy móc và có đĩa, kích thước của chúng khá lớn so với SSD M.2 chỉ có kích thước 22 × 80mm. Tương tự như vậy, có một động cơ và đầu cơ học làm cho chúng khá ồn, đặc biệt là khi các tập tin bị phân mảnh. Phân mảnh: sự phân phối trong các bản nhạc khiến dữ liệu trở nên phân mảnh hơn theo thời gian. Nói cách khác, đĩa sẽ điền vào các khu vực bị bỏ trống khi bị xóa, do đó, đầu đọc phải thực hiện nhiều bước nhảy để đọc một tệp hoàn chỉnh. Trong ổ SSD, là bộ nhớ của các tế bào điện tử, tất cả chúng đều có thể truy cập ở cùng tốc độ, giống như bộ nhớ RAM, vấn đề này không tồn tại.

Kết luận về ổ cứng

Bằng cách này, chúng tôi đi đến cuối bài viết của chúng tôi phát triển chuyên sâu về chủ đề của ổ cứng cơ học. Không còn nghi ngờ gì nữa, chúng là những yếu tố mà ít nhất là đối với phần lớn người dùng đóng vai trò nhỏ hơn một chút bằng cách có ổ SSD thậm chí là 2 TB trên thị trường. Nhưng chúng vẫn là tùy chọn sao cho lưu trữ dung lượng lớn, vì chúng ta không cần nhiều tốc độ mà nhiều không gian.

Hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có một ổ SSD 512 hoặc 256 GB duy nhất và chúng ta muốn lưu phim 4K, cài đặt trò chơi hoặc chúng ta là người tạo nội dung. Nếu chúng ta muốn tốc độ, chúng ta phải chi một khoản tiền lớn, cho SSD, trong khi có 20 TB với ổ cứng sẽ tiêu tốn của chúng ta khoảng 600 euro, trong khi thực hiện với SSD SATA có thể khiến chúng ta mất khoảng 2000 euro và nếu NVMe tốt hơn thì không thể tính được.

Chúng tôi để lại cho bạn bây giờ với một số bài viết sẽ có ích để bổ sung thông tin, và tất nhiên với hướng dẫn của chúng tôi.

Bạn có bao nhiêu ổ cứng trên PC và chúng thuộc loại nào? Bạn có sử dụng SSD và HDD không?