Dispozitive de hard disk

Citerea și scrierea datelor

Cel mai important lucru despre memorie nu este să poți stoca informații, ci să le poți găsi mai târziu. Imaginați-vă că depozitați un cui de fier magnetizat într-o grămadă de 1,6 milioane de milioane de cuie identiceși vă veți face o idee despre câte probleme ar avea calculatorul dumneavoastră dacă nu ar folosi un mod foarte metodic de a-și arhiva informațiile.

Când calculatorul dumneavoastră stochează date pe hard disk-ul său, nu aruncă pur și simplu cuiele magnetizate într-o cutie, toate amestecate. Datele suntstocate într-un model foarte ordonat pe fiecare platou. Bucățile de date sunt aranjate în trasee concentrice, circulare, numite piste.Fiecare pistă este împărțită în zone mai mici numite sectoare.O parte a hard disk-ului stochează o hartă a sectoarelor care au fost deja folosite și a altora care sunt încă libere. (În Windows, această hartă se numește Tabel de alocare a fișierelor sau FAT.) Atunci când calculatorul dorește să stocheze informații noi, se uită pe hartă pentru a găsi sectoare libere.Apoi, dă instrucțiuni capului de citire-scriere să se deplaseze pe platou exact în locul potrivit și să stocheze datele acolo. Pentru a citi informația, același proces se desfășoară în sens invers.

Cum manipulează un calculator electronic toate detaliile mecanice dintr-un hard disk? Există o interfață (o piesă de conectare a echipamentului) între ele numită controler.Acesta este un mic circuit care acționează actuatoarele, selectează pistele specifice pentru citire și scriere și convertește fluxurile paralele de date care pleacă de la calculator în fluxuri seriale de date care sunt scrise pe disc (și invers). Controlorii sunt fie încorporați în placa de circuite proprii a unității de disc, fie fac parte din placa principală a computerului (placa de bază).

Cu atât de multe informații stocate într-un spațiu atât de mic, o unitate de disc este o piesă de inginerie remarcabilă. Acest lucru aduce beneficii (cum ar fi posibilitatea de a stoca 500 de CD-uri pe iPod) – dar și dezavantaje.Unul dintre ele este că hard disk-urile se pot strica dacă în interiorul lor intră murdărie sau praf. O bucățică mică de praf poate face ca capul de citire-scriere să țopăie în sus și în jos, lovindu-se de platou și deteriorându-i materialul magnetic. Acest lucru este cunoscut sub numele de „crash de disc” (sau „head crash”) și poate (deși nu se întâmplă întotdeauna) să provoace pierderea tuturor informațiilor de pe un harddisk. O defecțiune a discului apare de obicei din senin, fără niciun avertisment. De aceea, ar trebui să păstrați întotdeauna copii de siguranță ale documentelor și fișierelor importante, fie pe un alt hard disk, fie pe un compact disc (CD) sau DVD, fie pe un stick de memorie flash.

Photo: Capul de citire-scriere de pe un hard-disk. 1) Brațul de acționare balansează capul înainte și înapoi, astfel încât să se afle în poziția corectă pe unitatea de disc. 2) Doar partea extremă minusculă a hard-diskului citește și scrie efectiv pe platou. Țineți cont de faptul că jumătate din ceea ce vedeți în a doua fotografie sunt reflexii pe suprafața lucioasă a hard disk-ului!

Cine a inventat hard disk-ul?

Ca multe inovații în informatica secolului XX, hard disk-urile au fost inventate la IBM ca o modalitate de a oferi computerelor o memorie „cu acces aleatoriu” rapid accesibilă. Problema cu alte dispozitive de memorie pentru computere, cum ar fi cartelele perforate și rolele de bandă magnetică, este că acestea pot fi accesate doar în serie (în ordine, de la început până la sfârșit), astfel încât, dacă bitul de date pe care doriți să îl recuperați se află undeva la mijlocul benzii, trebuie să citiți sau să scanați întreaga bandă, destul de lent, pentru a găsi ceea ce doriți. Totul este mult mai rapid cu un hard disk, care își poate muta capul de citire-scriere foarte rapid dintr-o parte în alta a discului; orice parte a discului poate fi accesată la fel de ușor ca orice altă parte. Primul hard disk a fost dezvoltat de Reynold B. Johnson de la IBM și a fost anunțat la 4 septembrie 1956 sub numele de IBM 350 Disk Storage Unit.

Inginerii IBM au fost, de asemenea, pionierii dischetelor, care erau discuri magnetice detașabile ambalate în carcase de plastic robuste (inițial cu diametrul de 20 cm sau 8 inci și învelite în manșoane de plastic flexibil; mai târziu, cu diametrul de 133 mm sau 5,25 inci și ambalate în carcase de plastic rezistent). Dezvoltate de Warren Dalziel de la IBM în 1967 și vândute pentru prima dată în 1971, au devenit extrem de populare în microcalculatoare (precursorii PC-urilor) la sfârșitul anilor 1970 și începutul anilor 1980, dar în prezent sunt învechite. Cu o capacitate de stocare de numai 1,44 MB, ele au fost complet depășite de „drive-urile” flash USB care oferă o memorie de sute sau mii de ori mai mare într-un mic stick de plastic cu o fracțiune din dimensiune.

Artwork: Discul dur original. Inginerii IBM au dezvoltat această memorie magnetică revoluționară (care, în limbajul IBM, a fost numită DASD, pronunțat „das-dee”), printr-un proces de îmbunătățire continuă de la începutul anilor 1950 încoace și au primit brevetul final pentru acest design în 1970. Puteți vedea că mecanismul de bază de citire-scriere este exact același ca în cazul unităților de astăzi: există mai multe platane (albastru deschis) alcătuite din sectoare individuale (albastru închis) care pot fi scrise sau citite de mai multe capete de citire-scriere (roșu) montate la capetele unor actuatori glisanți (portocaliu). Platourile sunt învârtite de un scripete și de un motor (verde), în timp ce dispozitivele de acționare sunt acționate de angrenaje și de un motor (galben). Principala diferență între această unitate și una modernă este cantitatea uimitoare de utilaje complicate pe care o conținea aceasta (despre care puteți citi totul în brevetul original). Din brevetul american 3,503,060: Direct access magnetic disc storage device by William Goddard and John Lynott, IBM Corporation, 24 martie 1970, prin amabilitatea US Patent and Trademark Office, cu culori adăugate pentru claritate.

Dispozitive hard disk și SSD comparate

Dispozitivele hard disk sunt încercate și testate, de mare capacitate și ieftine, dar au și o mulțime de dezavantaje. Una dintre probleme este timpul de care are nevoie capul de citire-scriere pentru a ajunge în partea potrivită a discului pentru a accesa informațiile dorite. Greutatea unui hard disk și consumul relativ mare de energie sunt, de asemenea, probleme, în special în cazul dispozitivelor mobile, cum ar fi tabletele și smartphone-urile. Fiabilitatea este o altă problemă. După cum v-ați dat seama din ceea ce tocmai ați citit, un hard disk este o bucată minunată de inginerie de precizie, cu o mulțime de piese mobile complicate. Ar putea funcționa cu ușurință timp de 20 de ani fără nicio problemă. Pe de altă parte, dacă ați suferit vreodată un accident de cap de hard-disk (o defecțiune mecanică gravă cauzată de ceva cum ar fi murdăria de pe unul dintre platourile hard-disk-ului sau un șoc mecanic brusc) și ați pierdut tot ce ați stocat vreodată pe computerul dumneavoastră, asta nu vă liniștește: veți ști că un hard-disk se va dezice instantaneu de dumneavoastră dacă îl tratați cu mai puțină grijă decât merită.

Foto: Unitățile SSD realizate cu cipuri de memorie (sus) înlocuiesc hard disk-urile (jos).

Toate aceste probleme – greutate, consum de energie, timpi de acces și fiabilitate – pot fi rezolvate prin utilizarea unităților cu stare solidă (SSD), care utilizează de obicei cipuri de memorie flash în locul platanelor magnetice rotative. Producătorii de computere au renunțat la hard disk-uri și au trecut la SSD-uri cel puțin în ultimul deceniu, în mare parte datorită tendinței de a renunța la computerele de birou și de a se orienta către dispozitivele mobile. iPod-urile Apple sunt un bun exemplu al modului în care s-au schimbat vremurile. iPod-urile originale „Classic”, lansate în 2001, sunt puțin mai mult decât hard disk-uri, plăci de sunet și baterii (puteți vedea cum arată un hard disk de iPod în fotografiile de mai sus); hard disk-ul, în special, era o scuză evidentă pentru eșec dacă le luai la alergat sau le aruncai în geantă. Odată cu iPod Touch, lansat în 2007, Apple a trecut decisiv la tehnologia SSD, ceea ce a făcut ca playerele muzicale să fie mai subțiri și mai ușoare în buzunar, să fie mai puțin predispuse la defecțiuni mecanice și să ofere o autonomie a bateriei mult mai bună. Este mai probabil să uzați butoanele sau să spargeți ecranul unui iPod sau iPhone modern decât să deteriorați cipurile de memorie din interior.

Iată o comparație foarte rapidă între hard-disk drive-urile tradiționale (HDD) și SSD-urile pe câteva măsurători cheie:

Nici un concurs? SSD-urile câștigă detașat? Nu atât de repede! Dacă doriți să cumpărați cât mai mult spațiu de stocare pentru cât mai puțini bani și sunteți mai puțin pretențioși în privința unor lucruri precum consumul de energieși viteza, hard disk-urile tradiționale sunt în continuare cel mai bun raport calitate-preț. Începând din 2020, SSD-urile sunt încă ceva mai scumpe pe gigabyte decât hard disk-urile tradiționale, deși există variații mari de preț între diferitele tipuri de SSD-uri, iar diferența dintre SSD-uri și hard disk-uri se micșorează de la an la an. Nu vă așteptați ca hard disk-urile de tip vechi să dispară până când această diferență de preț nu se va închide substanțial!