Trdi disk

Značilnosti:
  • disk je izum IBM leta 1956,
  • vseboval je 50 plošč s premerom več kot 50 cm (24 palični),
  • zmogljivost 5 MB,
  • zasedel je toliko prostora kot dva hladilnika,
  • zaradi visokih proizvodnih stroškov ga ni bilo mogoče kupiti, ampak najeti za 35000 dolarjev na leto.

Za očeta današnjih diskov štejemo disk IBM 3340 z zmogljivostjo 30 MB in z dodatno, prav tako 30 MB izmenljivo enoto. Poimenovali so ga Winchester disk.

 

Zgradba in delovanje diska

Disk sestavljajo naslednji deli:

  1. plošča
  2. bralno/pisalna glava
  3. motorček
  4. ročica

Zgradba diska

  • Plošča:
    • najpomembnejši del diska, saj so na njej zapisani podatki;
    • izdelane so iz aluminijaste zlitine in z obeh strani premazane z magnetno snovjo za zapis podatkov;
    • vrhnja plast na plošči je ponavadi zaščita, ki magnetni zapis varuje pred mehanskimi poškodbami.
Slabosti uporabe velikega števila plošč: tak disk je višji in zaradi tega v ohišju zaseda več prostora. Veliko plošč pomeni tudi večjo težo, kar pomeni večjo obremenitev za motorček in večje trenje, zaradi česar se disk bolj greje.
Diski so veliki 3,5-palični (redki so še 5,25-palični, za prenosnike 2,5-palični), kar pomeni, da imajo plošče v notranjosti takšen premer.
  • Motorček:
    • vrti ploščo s hitrostjo 2500 do 14000 obratov/minuto,
    • plošče so pritrjene na os diska, ki jo vrti motorček.
  • Bralno-pisalna glava:
    • namenjena zapisovanju podatkov na plošče in branju z njih,
    • spreminja magnetne zapise na ploščah v električne impulze,
    • na vsako diskovno ploščo prideta dve, saj so podatki zapisani na ploščah na obeh straneh,
    • bralno/pisalne glave lebdijo na zračni blazini, ki se ustvari zaradi hitro vrtečih se plošč,
    • zaradi majhne razdalje med glavami in ploščami (0,15 mikrometra) je zelo pomembno, da v disku ni delcev umazanije in prahu. Ob trčenju glave s prahom bi nastala napaka na podatkih na površini diska, v najhujšem primeru pa bi se celo pokvarila glava. Zato ni priporočljivo, da disk med delovanjem tresemo ali izpostavljamo udarcem, saj lahko glave udarijo ob površino plošč in nastane poškodba.


Bralno-pisalne glave.

  • Ročica:
    • premika bralno-pisalne glave, ki jih premika po celotnem polmeru plošče,
    • nosilno ročico je včasih premikal koračni motorček, danes pa se namesto teh uporablja servo elektromagnetni mehanizem,
    • ročica vse glave premika naenkrat, naenkrat deluje pa samo ena glava.


Podatke na disk zapisujemo tako, da bralno-pisalne glave (katerih glavni sestavni del je magnetna tuljava) z uporabo električnega toka polarizirajo domene, najmanjše magnetne delce, ki se razvrstijo tako, kot teče tok v magnetni tuljavi. S smerjo skupine polariziranih domen ponazorimo posamezen bit informacije. Pri branju podatkov se v bralno-pisalni glavi zaradi magnetnega polja, ki ga ustvarijo polarizirane domene, inducira električni tok, katerega smer ponazarja stanje posameznega bita na magnetni površini.

 

Organizacija podatkov na disku

Na vsako ploščo (aluminijasta in prevlečena s feromagnetno plastjo) v trdem disku se zapisujejo podatki na zgornjo in spodnjo stran. Podatki so zapisani v koncentričnih krogih - sledeh (angl. track), saj se glave ne premikajo zvezno ampak po korakih. To omogoča sorazmerno hiter in neposreden dostop do podatkov. Vsaka sled je razdeljena na več sektorjev (angl. sector). Za povečanje zmogljivosti je v disku združenih več plošč, sledi z enakim polmerom pa tvorijo cilinder.

  • Sektor (sector) – najmanjši del informacij, ki se lahko zapiše na trdi disk ali prebere z diska (npr. 256 B, 512 B). Vsebuje:
    • uvodni del z naslovom
    • podatkovni del
    • del z biti za odkrivanje in popravljanje napak
  • Sled (track) – so koncentrični krogi na površini plošče, ki vsebujejo podatke.

 

Tehnične značilnosti diska so:

  • kapaciteta: količina podatkov, ki jih lahko shranimo na disk (od 20 GB naprej),
  • dostopni čas: povprečni čas, ki se porabi za dostop do podatka na disku (okoli 10 ms običajno, hitrejši 5 ms),
  • hitrost vrtenja plošč: pomeni dostop do podatkov, od 5400-15000 vrtljaji/minuto,
  • predpomnilnik (angl. cache): pospeši dostop do pogosteje uporabljenih podatkov na disku (od 2 MB – 8 MB). Predpomnilnik lahko močno poveča hitrost dela z diskom, čeprav zapis na disk ali branje z njega poteka enako hitro kot brez predpomnilnika. Trik je v tem, da se predpomnilnik lahko polni s podatki tedaj, ko procesor nima drugega pomembnega dela (programsko realiziran predpomnilnik) ali celo brez njegove vednosti (predpomnilnik kot del strojne opreme). V predpomnilnik se začasno shrani več podatkov, kot jih procesor v danem trenutku potrebuje, vendar gre za tako izbrane podatke, da je zelo verjetno, da jih bo potreboval v bližnji prihodnosti. Taki podatki so res takoj na voljo in jih ni potrebno šele iskati po disku. Nekaj podobnega velja tudi v obratni smeri, torej pri zapisovanju na disk.
  • velikost diska: diski v osebnih računalnikih so veliki 3,5", v prenosnikih 2,5",
  • priključitev diska: diski se priključijo na naslednje vmesnike:
    • IDE/ATA ali vmesnik EIDA
    • SCSI
    • SATA
    • USB
Ikona vprašanja poučevalne enote Izbirne naloge
Istoležne sledi na vseh ploščah pomeni:
  
sektor
cilinder
sled

Podatki se na disk zapisujejo na:
  
zgornjo stran plošče.
spodnjo stran plošče.
obe strani plošče.
ne zapisujejo se na plošče.

Če je disk velik 100 GB,
  
je na vsaki strani plošče prostora za 100 GB podatkov.
je na vsaki strani plošče prostora za 50 GB podatkov.
je samo na eni strani plošče za 100 GB podatkov.

Koliko bralno-pisalnih glav ima disk, če je sestavljen iz 3 plošč?
  
3
5
6