Sta je to Hard Disk?

Тврди или чврсти диск (енгл. hard disk - хард диск) је врста секундарне меморије. Подаци се снимају магнетним путем, у концентричним круговима (цилиндрима) на површини тврдих округлих плоча (дискова).

Историја

Прве тврде дискове је направио IBM 1955. године (IBM 350 Disk File за свој рачунар IBM 305), а изумео их је Рејнолд Џонсон (Reynold Johnson). Састојао се од 50 дискова пречника 61 cm, а укупни капацитет им је био 5 милиона карактера. Имао је једну једину главу (уместо једну по површини) па је време приступа било јако дуго.

Нешто касније су произведени и уређаји са измењљивим пакетима тврдих дискова, али је због недовољне прецизности у позиционирању глава овај систем значајно ограничавао капацитет па је убрзо и напуштен.

1973. године IBM је произвео први потпуно затворени систем (3340 "Winchester"). Ово име („винчестер“) је остало у честој употреби до пред крај 20. века, а још увек се користи у неким језицима (нпр. у руском и украјинском).

Капацитети

Први хард дискови били су капацитета свега пар килобајта. Повећавање капацитета остварено је додавањем додатних дискова, повећавањем густине записа и сл.

Врсте тврдих дискова

Постоје екстерни (спољни) и интерни (унутрашњи). Екстерни хард дискови су великог капацитета (и до неколико ТБ), али зато могу бити велики као кућиште рачунара. Интерни хард дискови знатно су мањих димензија, али зато располажу и мањим капацитетима. Постоје магнетски интерни хард дискови (најчешћи 99,99% корисника) и флеш (flash) интерни хард дискови, који се одликују великом брзином уписа/исписа података, али су знатно скупљи. Флеш меморија се првенствено користи за мале капацитете, и користи се за меморијске картице.

Kako radi hard disk

Veliki su (bili su i veći) po dimenzijama, spori su, greju se, do skora su bili jako bučni, nikada nisu bili dovoljnog kapaciteta, svaki kompjuter mora imati jedan, ali smo im mi sve te mane opraštali, jer jednostavno nikako ne možemo bez njih... Šalu na stranu, stvarno su nam potrebni i stvarno ništa ne možemo bez njih, jer se na njima zadržavaju sve 1 i 0, koje su nam preko potrebne, nakon gašenja kompjutera.


Nekad i sad
WD Caviar 2540 (540MB - 1995.), Caviar 22500 (2,5GB - 2000.), Caviar WD800 (80GB - 2003.)

Koliko god da su nam potrebni, toliko ih i ne volimo, jer su oni jedno V E L I K O usko grlo svakog kompjuterskog sitema. Hard diskovi ( HDD – Hard Disk Drive ) su unapređivani godinama unazad, kao i sve ostale komponente kompjuterskog sistema, ali je sam princip njihovog rada ostao isti, a to je najveći ograničavajući faktor. Rad svih komponenti je ubrzan najmanje 10 puta, da ne pričamo o procesorima i grafičkim karticama, a performanse hard diskova su povećane, pa možda, 3-4 puta...

Sada ćemo zaviriti u unutrašnjost hard diska da biste videli šta se unutra nalazi i objasnićemo princip na kome oni rade.

Osnove hard diskova

Izumljeni su '50ih godina prošlog veka, kada im je kapacitet bio svega nekoliko megabajta (eng. megabyte), a veličina oko 50cm u prečniku. Prvobitni naziv im je bio “fiksni diskovi” ( eng. fixed disks ) ili “Vinčesteri” (eng. Winchesters – kodno ime za popularni IBM-ov proizvod). Kasnije su dobili ime “čvrsti diskovi” (eng. hard disks), kako bi se razlikovali od “mekih diskova” (eng. floppy disk). Za razliku od flopi diskova, koji imaju plastični film unutar sebe na koji zapisuju podakte, hard diskovi imaju tvrdu ploču (eng. platter).


Kapacitet i performanse

Prosečan, nov, kompjuter ima hard disk veličine 40-120GB (GB – GigaByte; Gb – Gigabit). Podaci se čuvaju na hard disk u obliku fajlova. Fajl (eng. file) je imenovana kolekcija bajtova (eng. byte), tj. niz bajtova koji mogu da imaju oblik teksta, slike...
Postoje dva načine da se izmere performanse hard diska:

• Protok podataka (eng. data rate) – je broj bajtova po sekundi koje hard disk može da isporuči procesoru u sekundi. Brzine između 5 i 40MB po sekundi su standardne, iako proizvođači označavaju na svojim hard diskovima da ostvaruju brzine od 100-133-150MB/s.
• Vreme traženja (eng. seek time) – je vreme koje potrebno hard disku da pošalje prvi bajt procesoru, od trenutka kada ga je procesor zatražio. Tipično vreme pristupa je oko 10-15ms, a ima hard diskova sa vremenima pristupa manjim od 10ms.

Spoljašnjost

Da bi ste najbolje shvatili kako radi hard disk potrebno je da ga otvorite, ali vam to nikako ne preporučujemo, jer gubite garanciju (ako je pod njom), a takođe ga i uništavate, jer unutra ne sme da ima prašine. Zaključujemo dakle sledeće – NE OTVARATI HARD DISK, ako želite da nastavite da ga koristite. Uvek možete da otvorite hard disk koji je otišao u večna lovišta, njemu to neće smetati.
Evo kako izgleda hard disk:

To je zatvorena kutija od aluminijuma sa kontrolerskom elektronikom zakačenom sa jedne strane. Elektronika kontroliše piši-briši mehanizam i motor koji okreće ploče. Ona takođe sastavlja magnetne domene na disku u bajtove (čitanje) i pretvara bajtove u magnetne domene (pisanje). Cela elektronika se nalazi na pločici koja može da se odvoji od ostatka diska.

Spindle (eng. osovina)
Rotirajući deo koji ide od motora do sredine disk ploča i obezbeđuje okretanje ploča velikim brzinama.

Motor
Minijaturni motor koji je dizajniran da se okreće zajedno sa pločama. Osovina ide direktno od motora i okreće se zajedno sa pločama.
• BB Motor (Ball Bearing Motor – srp. Motor sa kuglicnim ležajevima)
Motor koji koristi podmazane gvozdene kuglične ležajeve. Mane: jako bučan, mogući problemi sa trešenjem i ograničen život ležajeva.
• HD Motor (Hydro Dynamic Motor – srp. Hidrodinamicni motor) ili FDB Motor (Fluid Dynamic Motor)
Umesto kugličnih ležajeva koriste se gusta ulja ili neka vrsta tečnosti. Gvozdeni kuglični ležajevi se međusobno ne dodiruju, pa se time život, preciznost i gustina podataka povećavaju i produžavaju. Znatno su tiši su od BB Motora, a i manje vibriraju pri radu.

Platters (srp. ploče)
Magnetni disk (medij) koji se rotira unutar diska, a dizajniran je za upis podataka.
Nove tehnologije su omogućile veću gustinu podataka na istoj površini ploča (80-100GB...). Prave se od aluminijuma, a od skora i od raznih kombinacija plastike, stakla i keramike. Na kraju proizvodnog procesa ploče se premazuju slojem magnetnog materijala, koji se pravi se od oksida gvožđa (FeO), kod starijih hard diskova, a kod novijih se koristi magnetna podloga koja se thin-film (srp. tanki sloj ). Zatim se ploča polira do izgleda ogledala.
Kvalitete materijala i nove napredne tehnologije utiču na količinu podataka koje možete smestiti na jednu ploču ( eng. platter ). Potrebno je napomenuti da se podaci čuvaju sa obe strane ploče, gornji i donji deo, kao i da se u jednom disku može koristiti više ploča.

One se vrte na 5400, 7200, a sada i na 10000RPM (RPM – Rotation Per Minute – srp. Obrtaja Po Minuti) za IDE diskove. Noviji SCSI diskovi se vrte na 10000 i 15000RPM. Ove ploče su proizvede sa visokim nivoom tolerancije, a na slici primećujete koliko su ispolirane... Kako bi se povećao kapacitet hard diskova, većina njih se sastoji od više ploča (eng. platter).

Interesantno je to da ploča može da dostigne brzinu rotacije od 270km/h pri glavi hard diska.
Evo ideje kako da iskoristite pokvareni hard disk
Magnetic Heads (srp. Magnetne glave)
Ferrite Heads – koristile su ih prve vrste diskova koji su imali kapacitet do 40MB.
• TFI – ThinFilm Inducitve Heads – diskovi sa veličinom od 100 do 1000MB
• AMR – Anisotropic Magneto Resistive Heads – diskovi od 1GB do 20GB u veličini
• GMH – Giant Magneto Resistive Heads – diskovi veci od 20GB

--------------------------------------------------------------------------------
Servo
Mehanizam koji zadužen za pokretanje magnetnih glava preko diska. On pomera pokretačke ruke (eng. actuator arm) preko celih površina ploča.
• Voice Coil ( srp. Glasovni kalem (?))
Koristi snagu električne struje da napravi različita magnetna polja i u skladu sa njihovim veličinama pomera se do prave staze (eng. track). Njegove prednosti se ogledaju u visokoj preciznosti i automatskom parkiranju glava pri isključenju kompjutera (za ovu svrhu postoji povratni mehanizam sa oprugom). Servo sa Voice Coil se dalje deli na namenski (eng.dedicated) i umetnut (eng. embedded).

(• Dedicated Servo (srp. Namenski servo) - jedan deo na ploči je rezervisan za servo-informacije koji određuje položaj glava (taj deo služi samo za servo-informacije). Prednosti: trenutna detekcija položaja glava. Mane: gubitak površine ploča.
• Embedded Servo (srp. Umetnut servo) – informacije o mogućem položaju glava snima se pre svakog sektora. Najčešće korišćeno rešenje, veoma brza detekcija položaja glava.
Casing (srp. kućište)

Hermetički zatvoreno kućište čuva od ulaska prašine. Najsitnija čestica prašine znači da može doći do kontakta sa glavom i verovatnog oštećenja hard diska i podataka (čestica prašine je veća od razmaka između glava i površine ploča). Na hard disku postoji otvor koji služi za izjednačavanje pritiska između spoljašnosti i unutrašnjosti. Taj otvor zaštićen je filterom kroz koji čestice prašine ne mogu da prođu.
Čuvanje podataka

Podaci se čivaju na površini ploče u sektorima (eng. sectors) i stazama (eng. tracks). Na ilustraciji su crvenom bojom obelezen izgled staza, a plavom izgled sektora.
Sektor sadrži nepromenljiv broj bajtova (npr. 256 ili 512). Sektori su često grupisani u klastere (eng. cluster), ili na nivou samog diska ili na nivou operativnog sistema.

Pojmovi

Format (srp.formatiranje) – Pripremiti medij za skladištenje, obično hard disk, za čitanje i pisanje. Kada formatirate disk, operativni sistem briše sve čuvane informacije na disku, testira disk da proveri da su svi sektori pouzdani i da se mogu koristiti, označava loše (pokvarene, koji se ne mogu koristiti) sektore i stvara male interne adresne tabele koje kasnije koristi da bi pronašao informacije. Svaki disk se mora formatirati pre upotrebe.

Napomena – Reformatiranje (ili preformatiranje) hard diska ne briše sve podatke sa njega, samo adresne tablice.

U slučaju da vam se desi tako nešto, slučajno, nema razloga za panikom. Na Internetu se može naći dosta programa koji su u stanju da povrate podatke, npr. GetDataBack ili EasyRecovery . Takođe možete odneti hard disk kod nekog ko se razume bolje od vas ili ako je kvar teži (npr. hard disk vam je ispao) postoje ljudi koji se bave povraćajem podataka i sa oštećenih hard diskova.

Gore navedena vrsta formatiranja naziva se high-level format (srp. formatiranje visokog nivoa) , i taj način formatiranja najviše korisnika koristi.
Postoji još jedna vrsta formatiranja koja se naziva low-level format , ona podešava određene aspekte diska, kao što je faktor prošaravanja. Low-level format takođe određuje koji tip disk kontrolera može da pristupi disku (npr. RLM ili MFM).

Skoro svim hard diskovima koje kupite već je urađen low-level format, tako da, sa vaše strane, nema potrebe za takvom vrstom formatiranja, osim ako ne želite da izmenite parametre diska ili da promenite vrstu kontrolera koja može da mu pristupi. Low-level format briše sve podatke sa diska.

Partition ( srp. particija ) – Deo glavne memorije ili medija za skladištenje podataka koje je rezervisano za određenu aplikaciju.

Partition ( srp. particionisanje ) – Podeliti memoriju ili medij za skladištenje podataka u izolovane sekcije. U DOS sistemima možete da particionišete disk i svaka particija će se ponašati kao zaseban disk. Particionisanje je naročito korisno ako imate više od jednog operativnog sistema ( npr. želite da pored Windows-a instalirate i Linux ). Particionisanje na DOS i Windows kompjuterima može da poboljša efikasnost hard diska. Razlog tome je zato što FAT sistem, koji koriste ovi operativni sistemi, automatski određuje veličinu klastera ( eng. cluster ): što je veći disk, odnosno particija, to je veći klaster. Nažalost, veliki klasteri mogu da rezultuju gomilom beskorisno utrošenog prostora, a to se naziva slack space .

Da biste particionisali hard disk ne morate da idete u DOS. Postoji veliki broj programa koji to mogu odraditi za vas uz samo par klikova mišem. Jedan od najpoznatijih je Partition Magic , a trenutna aktuelna verzija je 8.