Drive Ổ cứng là gì và nó hoạt động như thế nào

Hôm nay chúng ta sẽ xem chi tiết một ổ cứng là gì và nó dùng để làm gì. Có thể ngày nay chúng ta không có máy tính cá nhân vì nó không phải là phát minh ra thiết bị lưu trữ. Hơn nữa, công nghệ sẽ không tiến bộ nhiều nếu những hỗ trợ này không tồn tại để có thể lưu trữ nhiều thông tin như vậy.

Chúng tôi biết rằng một đĩa cứng không phải là một thiết bị quan trọng cho hoạt động của máy tính, vì nó có thể hoạt động nếu nó. Nhưng không có dữ liệu, tính hữu dụng của máy tính thực tế là không .

Chỉ số nội dung

Dần dần các ổ đĩa cứng bị tổn thương hoặc SSD này đang có được chỗ đứng trên các ổ đĩa cứng truyền thống, đó là những ổ đĩa mà chúng ta sẽ trình bày trong bài viết này. Tuy nhiên, điều này vẫn thể hiện khả năng lưu trữ lớn hơn và độ bền cao hơn. Vậy hãy xem ổ cứng là gì và nó hoạt động như thế nào

Ổ cứng là gì?

Điều đầu tiên chúng ta sẽ phải làm là xác định ổ cứng là gì. Đĩa cứng là một thiết bị để lưu trữ dữ liệu theo cách không dễ bay hơi, nghĩa là nó sử dụng hệ thống ghi từ tính để lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số. Bằng cách này, có thể giữ thông tin được ghi lại trên một phương tiện vĩnh viễn (do đó nó không dễ bay hơi). Cũng được gọi là ổ cứng hoặc ổ đĩa cứng.

Đĩa cứng được tạo thành từ một hoặc nhiều tấm cứng được lắp vào hộp kín và được nối bởi một trục chung quay với tốc độ cao. Trên mỗi con vịt, thường có hai mặt của chúng được lưu trữ, có hai đầu đọc / ghi riêng biệt.

Ổ cứng là một phần của bộ nhớ thứ cấp của máy tính hoặc vita trong biểu đồ, bộ nhớ cấp 5 (L5) trở xuống. Nó được gọi là bộ nhớ phụ vì đây là nguồn dữ liệu để bộ nhớ chính (bộ nhớ RAM) có thể lấy chúng và làm việc với chúng gửi và nhận hướng dẫn từ CPU hoặc bộ xử lý. Bộ nhớ thứ cấp này sẽ là bộ nhớ có dung lượng lớn nhất có sẵn trên máy tính và cũng sẽ không biến động. Nếu chúng ta tắt máy tính, RAM sẽ bị xóa, nhưng không phải là đĩa cứng.

Thành phần vật lý của ổ cứng

Trước khi biết hoạt động của đĩa cứng, thật thuận tiện để liệt kê và xác định các thành phần vật lý khác nhau mà đĩa cứng có:

• Món ăn: sẽ là nơi lưu trữ thông tin. Chúng được sắp xếp theo chiều ngang và mỗi tấm bao gồm hai mặt hoặc bề mặt từ hóa, một mặt trên và mặt dưới. Điều này thường được xây dựng 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). Đầu đọc: đó là yếu tố thực hiện chức năng đọc hoặc viết. Sẽ có một trong những đầu này cho mỗi mặt hoặc bề mặt của tấm, vì vậy nếu chúng ta có hai tấm sẽ có bốn đầu đọc. Những đầu này không tiếp xúc với các tấm, nếu điều này xảy ra, đĩa sẽ bị trầy xước và dữ liệu sẽ bị hỏng. 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). Cánh tay cơ khí: chúng sẽ là yếu tố phụ trách giữ đầu đọc. Chúng cho phép truy cập vào thông tin của các món ăn bằng cách di chuyển đầu đọc theo cách tuyến tính từ bên trong ra bên ngoài chúng. sự dịch chuyển của chúng rất nhanh, mặc dù do là các yếu tố cơ học nên chúng có khá nhiều hạn chế về tốc độ đọc. Động cơ: Chúng ta sẽ có hai động cơ bên trong ổ cứng, một động cơ để quay các tấm, thông thường ở tốc độ từ 5000 đến 7200 vòng quay mỗi phút (vòng / phút). Và chúng ta cũng sẽ có một cái khác cho sự chuyển động của cánh tay cơ học Mạch điện tử: ngoài các yếu tố cơ học, ổ cứng còn chứa một mạch điện tử chịu trách nhiệm quản lý các chức năng định vị đầu và đọc và viết của điều này. Mạch này cũng chịu trách nhiệm giao tiếp đĩa cứng với phần còn lại của các thành phần máy tính, dịch vị trí của các ô của các tấm thành địa chỉ có thể hiểu được bằng bộ nhớ RAM và CPU. Bộ nhớ cache: các ổ cứng hiện tại có chip nhớ được tích hợp trong mạch điện tử đóng vai trò là cầu nối để trao đổi thông tin từ các đĩa vật lý sang bộ nhớ RAM. Nó giống như một bộ đệm động để làm nhẹ quyền truy cập vào thông tin vật lý. Các cổng kết nối: Ở mặt sau của đĩa và bên ngoài gói là các cổng kết nối. Chúng thường bao gồm đầu nối xe buýt đến bo mạch chủ, đầu nối nguồn 12 V và, trong trường hợp IDE, với các khe cắm để chọn chủ / phụ.

Công nghệ kết nối

Đĩa cứng phải được kết nối với bo mạch chủ của máy tính. Có các công nghệ kết nối khác nhau sẽ cung cấp các đặc điểm hoặc thời gian cho các ổ đĩa cứng.

IDE (Điện tử thiết bị tích hợp):

Còn được gọi là ATA hoặc PATA (Parallel ATA). Cho đến gần đây, nó là phương pháp tiêu chuẩn để kết nối ổ cứng với máy tính của chúng tôi. Nó cho phép kết nối hai hoặc nhiều thiết bị thông qua một bus song song được tạo thành từ 40 hoặc 80 cáp.

Công nghệ này còn được gọi là DMA (Truy cập bộ nhớ trực tiếp), vì nó cho phép kết nối trực tiếp giữa RAM và ổ cứng.

Để kết nối hai thiết bị với cùng một xe buýt, chúng sẽ cần được cấu hình là chủ hoặc nô lệ. Theo cách này, bộ điều khiển sẽ biết ai nên gửi dữ liệu hoặc đọc dữ liệu của nó và không có thông tin chéo. Cấu hình này được thực hiện thông qua một nút nhảy trên chính thiết bị.

• Master: nó phải là thiết bị đầu tiên được kết nối với bus, thông thường một đĩa cứng phải được cấu hình ở chế độ chính trước đầu đọc DC / DVD. Bạn cũng phải định cấu hình Ổ cứng Xe máy Chính nếu đã cài đặt hệ điều hành. Slave: sẽ là thiết bị thứ cấp được kết nối với bus IDE. Để trở thành nô lệ, trước tiên phải có chủ.

Tốc độ truyền tối đa của kết nối IDE là 166 MB / s. còn được gọi là Ultra ATA / 166.

SATA (ATA nối tiếp):

Đây là tiêu chuẩn giao tiếp hiện tại trên PC ngày nay. Trong trường hợp này, một bus nối tiếp sẽ được sử dụng thay vì song song để truyền dữ liệu. Nó nhanh hơn nhiều so với IDE truyền thống và hiệu quả hơn. Ngoài ra, nó cho phép kết nối nóng của các thiết bị và có các xe buýt nhỏ hơn và dễ quản lý hơn.

Tiêu chuẩn hiện tại được tìm thấy trong SATA 3 cho phép truyền tối đa 600 MB / s

SCSI (Giao diện hệ thống máy tính nhỏ):

Giao diện loại song song này được thiết kế cho các ổ đĩa cứng có dung lượng lưu trữ cao và tốc độ quay cao. Phương pháp kết nối này theo truyền thống đã được sử dụng cho các máy chủ và cụm ổ cứng lưu trữ lớn.

Bộ điều khiển SCSI có thể hoạt động đồng thời với 7 ổ cứng trên kết nối chuỗi daisy lên đến 16 thiết bị. Nếu tốc độ truyền tối đa là 20 Mb / s

SAS (SCSI đính kèm):

Đó là sự phát triển của giao diện SCSI và giống như SATA, nó là một chiếc xe buýt hoạt động theo chuỗi, 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, ngoài những đặc tính được cung cấp bởi SATA, là một số thiết bị có thể được kết nối trên cùng một bus và nó cũng có khả năng cung cấp tốc độ truyền không đổi cho mỗi thiết bị. Có thể kết nối hơn 16 thiết bị và nó có giao diện kết nối giống như các đĩa SATA.

Tốc độ của nó nhỏ hơn SATA, nhưng với khả năng kết nối lớn hơn. Bộ điều khiển SAS có thể giao tiếp với đĩa SATA, nhưng bộ điều khiển SATA không thể giao tiếp với đĩa SAS.

Các yếu tố hình thức được sử dụng

Về các yếu tố hình thức, có một số loại trong số chúng được đo bằng inch: 8, 5, 25, 3, 5, 5, 5, 1, 8, 1 và 0, 85. Mặc dù được sử dụng nhiều nhất là 3, 5 và 2, 5 inch.

3, 5 inch:

Số đo của nó là 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. Nó có cùng kích thước với đầu CD, mặc dù chúng cao hơn (41, 4 mm). Những ổ đĩa cứng này là những cái chúng tôi sử dụng trong thực tế tất cả các máy tính để bàn.

2, 5 inch:

Các phép đo của nó là 69, 8 x 9, 5 x 100 mm và là các phép đo điển hình của ổ đĩa mềm. Những ổ cứng này được sử dụng cho máy tính xách tay, nhỏ gọn hơn, nhỏ hơn và nhẹ hơn.

Cấu trúc vật lý và logic

Nhìn thấy các thành phần vật lý của ổ cứng, chúng ta phải biết cấu trúc dữ liệu của nó được chia thành từng tấm của ổ cứng như thế nào. Như thường lệ, nó không chỉ đơn giản là vấn đề ghi thông tin ngẫu nhiên trên đĩa, chúng có cấu trúc logic riêng cho phép truy cập vào thông tin cụ thể được lưu trữ trên chúng.

Cấu trúc vật lý của nội dung

Theo dõi

Mỗi mặt của đĩa được chia thành các vòng đồng tâm, từ bên trong đến bên ngoài của mỗi khuôn mặt. Track 0 đại diện cho cạnh ngoài của ổ cứng.

Xi lanh

Họ là tập hợp của một số bài hát. Một hình trụ được hình thành bởi tất cả các vòng tròn được sắp xếp theo chiều dọc trên mỗi tấm và mặt. Chúng sẽ tạo thành một hình trụ tưởng tượng trên ổ cứng.

Khu vực

Các rãnh lần lượt được chia thành các phần của vòng cung được gọi là sector. Những phần này là nơi các khối dữ liệu được lưu trữ. Kích thước của các cung không cố định, mặc dù thông thường tìm thấy nó có dung lượng 510 B (byte), tương đương với 4 KB. Trước đây, kích thước của các cung cho mỗi rãnh được cố định, điều đó có nghĩa là các rãnh bên ngoài có đường kính lớn hơn bị lãng phí do có các lỗ trống. Điều này đã thay đổi với công nghệ ZBR (Ghi âm theo khu vực) cho phép không gian được sử dụng hiệu quả hơn, bằng cách thay đổi số lượng ngành tùy thuộc vào kích thước của bản nhạc (các bản nhạc có bán kính lớn hơn, nhiều lĩnh vực hơn)

Cụm

Cũng được gọi là một đơn vị phân bổ, 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.

Ví dụ: nếu chúng ta có một cụm 4096 B và một tệp 2700 B thì nó sẽ chiếm một cụm duy nhất và nó cũng sẽ có không gian trong đó. Nhưng không có nhiều tập tin có thể được lưu trữ trên đó. Khi chúng ta định dạng một ổ đĩa cứng, chúng ta có thể gán một kích thước cụm nhất định cho nó, kích thước cụm càng nhỏ thì không gian trên đó sẽ được phân bổ tốt hơn, đặc biệt là đối với các tệp nhỏ. Mặc dù, ngược lại, việc truy cập dữ liệu cho đầu đọc sẽ khó khăn hơn.

Có ý kiến ​​cho rằng cụm 4096 KB là lý tưởng cho các đơn vị lưu trữ lớn.

Cấu trúc logic của nội dung

Cấu trúc logic xác định cách thức tổ chức dữ liệu bên trong nó.

Khu vực khởi động (Bản ghi khởi động chính):

Cũng thường được gọi là MBR, đây là khu vực đầu tiên của toàn bộ đĩa cứng, nghĩa là theo dõi 0, trụ 0 khu vực 1. Không gian này lưu trữ bảng phân vùng chứa tất cả thông tin về bắt đầu và kết thúc của các phân vùng. Chương trình Mester Boot cũng được lưu trữ, chương trình này chịu trách nhiệm đọc bảng phân vùng này và cung cấp quyền kiểm soát cho khu vực khởi động của phân vùng hoạt động. Bằng cách này, máy tính sẽ khởi động từ hệ điều hành của phân vùng hoạt động.

Khi chúng tôi có một số hệ điều hành được cài đặt trên các phân vùng khác nhau, sẽ cần phải cài đặt bộ tải khởi động để chúng tôi có thể chọn hệ điều hành mà chúng tôi muốn khởi động.

Không gian phân vùng:

Đĩa cứng có thể được tạo thành từ một phân vùng hoàn chỉnh bao gồm toàn bộ đĩa cứng hoặc một vài trong số chúng. 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.

Mỗi phân vùng sẽ được gán một tên gọi là nhãn. Trong Windows, nó sẽ là các chữ cái C: D: C:, v.v. Để phân vùng được kích hoạt, nó phải có định dạng tệp.

Không gian không liên kết:

Cũng có thể có một không gian nhất định mà chúng tôi chưa phân vùng, nghĩa là chúng tôi chưa cung cấp cho nó một định dạng tệp. Trong trường hợp này, nó sẽ không có sẵn để lưu trữ các tập tin.

Hệ thống địa chỉ

Hệ thống đánh địa chỉ cho phép đặt đầu đọc ở vị trí chính xác nơi đặt dữ liệu mà chúng tôi dự định đọc.

CHS (xi lanh - đầu - ngành): Đây là hệ thống địa chỉ đầu tiên được sử dụng. 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 khối logic): trong trường hợp này, chúng tôi chia đĩa cứng thành các cung và chúng tôi gán cho mỗi người một số duy nhất. Trong trường hợp này, chuỗi hướng dẫn sẽ ngắn hơn và hiệu quả hơn. Đây là phương pháp hiện đang được sử dụng.

Hệ thống tập tin

Để lưu trữ tệp trong đĩa cứng, cần biết cách lưu trữ tệp này. Do đó, chúng tôi phải xác định hệ thống tệp.

FAT (Bảng phân bổ tệp):

Nó dựa trên việc tạo một bảng cấp phát tệp là chỉ mục của đĩa. Các cụm được sử dụng bởi mỗi tệp được lưu trữ, cũng như các cụm miễn phí và bị lỗi hoặc bị phân mảnh. Theo cách này, nếu các tệp được phân phối trong các cụm không liền kề, thông qua bảng này, chúng ta sẽ có thể biết chúng ở đâu.

Hệ thống tệp này không thể hoạt động với các phân vùng lớn hơn 2 GB

BẠC 32:

Hệ thống này loại bỏ giới hạn 2GB FAT và cho phép kích thước cụm nhỏ hơn cho dung lượng lớn hơn. Ổ đĩa lưu trữ USB thường sử dụng hệ thống tệp này vì nó tương thích nhất cho các hệ điều hành và thiết bị đa phương tiện khác nhau như trình phát âm thanh hoặc video.

Một hạn chế chúng tôi có là chúng tôi sẽ không thể lưu trữ các tệp lớn hơn 4 GB.

NTFS (Hệ thống tệp công nghệ mới):

Đây là hệ thống tệp được sử dụng cho các hệ điều hành Windows sau Windows NT. Các giới hạn đối với các tệp và phân vùng của các hệ thống FAT được loại bỏ và tất cả bảo mật cao hơn đối với các tệp được lưu trữ vì nó hỗ trợ mã hóa tệp và cấu hình quyền của các hệ thống này. Ngoài ra, nó cho phép phân bổ các kích thước cụm khác nhau cho các kích thước phân vùng khác nhau.

Hạn chế của hệ thống tệp này là nó không tương thích hoàn toàn với Linux hoặc Mac OS trong các phiên bản cũ hơn. Và trên hết, nó không được hỗ trợ bởi các thiết bị đa phương tiện như máy nghe nhạc và video hoặc TV.

HFS (Hệ thống tệp phân cấp):

Hệ thống được Apple phát triển cho các hệ điều hành MAC của mình. Đây là một hệ thống tệp phân cấp, phân chia một khối lượng hoặc phân vùng thành các khối logic 512 B. Các khối này được nhóm thành các khối phân bổ.

Hệ thống tệp mở rộng EXT):

Đây là hệ thống tệp được sử dụng bởi các hệ điều hành Linux. Nó hiện đang ở phiên bản Ext4. Hệ thống này có khả năng làm việc với các phân vùng lớn và tối ưu hóa phân mảnh tệp.

Một trong những tính năng nổi bật nhất của nó là nó có khả năng hệ thống tập tin trước đó và sau này.

Làm sao để biết ổ cứng có tốt không

Có nhiều biện pháp khác nhau xác định dung lượng của đĩa cứng về hiệu năng và tốc độ. Chúng phải được tính đến để biết cách so sánh hiệu năng của một đĩa cứng khác.

• Tốc độ quay: là tốc độ mà các đĩa của đĩa cứng quay. Ở tốc độ cao hơn, chúng ta sẽ có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, nhưng cũng có tiếng ồn và sưởi ấm lớn hơn. Cách tốt nhất là mua ổ đĩa IDE hoặc SATA với hơn 5400 vòng / phút. Nếu là SCSI, nó được chỉ ra rằng nó có hơn 7200 vòng / phút. Xoay cao hơn cũng đạt được độ trễ trung bình thấp hơn. Độ trễ trung bình: đó là thời gian mà đầu đọc sẽ ở trong khu vực được chỉ định. Các playhead phải chờ cho đĩa quay để tìm sector. Do đó, ở vòng tua cao hơn, độ trễ thấp hơn. Thời gian tìm kiếm trung bình: thời gian để người chơi đi đến Đường đua được chỉ định. Đó là từ 8 đến 12 mili giây Thời gian truy cập: thời gian để người đọc truy cập vào khu vực. Nó là tổng của độ trễ trung bình và thời gian tìm kiếm trung bình. Thời gian từ 9 đến 12 mili giây. Thời gian ghi / đọc: Thời gian này phụ thuộc vào tất cả các yếu tố khác và ngoài kích thước tệp. Bộ nhớ đệm : Bộ nhớ loại rắn như RAM lưu trữ tạm thời dữ liệu được đọc từ đĩa. Bằng cách này, tốc độ đọc tăng lên. Bộ nhớ cache càng nhiều, tốc độ đọc / ghi sẽ càng nhanh. (rất quan trọng) Dung lượng lưu trữ: rõ ràng đó là dung lượng có sẵn để lưu trữ dữ liệu. Càng nhiều càng tốt. Giao diện truyền thông: Cách dữ liệu được truyền từ đĩa vào bộ nhớ. Giao diện SATA III là giao diện nhanh nhất hiện nay cho loại ổ cứng này.

Nếu bạn cũng muốn biết thêm chi tiết về phần cứng, chúng tôi khuyên bạn nên viết bài viết của mình:

• Tại sao không cần thiết phải chống phân mảnh ổ SSD?

Với điều này, chúng tôi kết thúc phần giải thích về cách thức một đĩa cứng và cách thức hoạt động của nó. Hy vọng nó đã rất hữu ích cho bạn và bạn đã hiểu tầm quan trọng của việc có một ổ cứng tốt.