Trdi disk

Iz MaFiRaWiki

Trdi disk (Hard Disk) je najbolj razširjena vrsta zunanjega pomnilnika, ki ob izklopu ohrani vsebino. Vsi podatki na trdem disku, naj gre za besedilo, sliko, film, zvok, programe, gonilnike... so zapisani v datotekah.

Vsebina

Zgradba in delovanje

Pogled v trdi disk
Enlarge
Pogled v trdi disk

Disk (okrogla plošča) je iz nemagnetne kovine, na katero je nanešena magnetna plast. Nameščen je na os diskovnega pogona, ki ga med delovanjem vrti. Nad diskom je bralno pisalna glava. To je navitje, ki lahko magneti površino diska (pisanje), ali ugotavlja namagnetenosti (branje).

Lastnosti trdega diska

  • Zmogljivost (kapaciteta) trdega diska se običajno meri v GigaBytih (GB).
  • Kratek dostopni čas (pod 10 ms) in velike hitrosti vrtljajev na minuto (5.400 in naprej).
  • Velikost trdega diska je največkrat 3,5", za prenosne računalnike pa 2,5".
  • Najbolj znana je priključitev prek vmesnikov ATA, SATA in SCSI.
  • Zanesljivost (zelo pomembna za strežniške sisteme). Podatek MTBF (Mean Time Between Failures) nam pove koliko časa povprečno preteče med dvema napakama. Današnji zmogljivi diski (predvsem SCSI) se ponašajo z vrednostmi, kot je 1,2 milijona ur, to je celih 137 let, MTBF povprečnih diskov ATA pa 500.000 ur ali 57 let. Bolj poštena do uporabnikov je vrednost CDF (Cumulative Distribution Function), ki jo navajajo nekateri izdelovalci. Prav tako gre za statistično meritev, a je podana v bolj razumljivih in primerljivih enotah - npr. "4 % v petih letih". Tak disk ima torej 4 % možnosti, da bo v naslednjih petih letih odpovedal.

Varovanje podatkov na disku

Nekaj zgodovine

Prvi trdi disk
Enlarge
Prvi trdi disk

Pred pol stoletja je IBM predstavil prvi pomnilniški medij z vrtečimi magnetnimi ploščami, ki so ga kasneje poimenovali "trdi" disk (hard disc). Prvi disk je tehtal skoraj tono, za tedanje čase pa je lahko hranil ogromno podatkov - celih 5 MB. V disku je bilo 50 plošč s premerom 24 palcev, plošče prevlečene z magnetno snovjo pa so se vrtele s hitrostjo 1.200 vrtljajev na minuto. IBMova tedanja naprava je nosila ime RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control), v primerjavi s tedanjimi pomnilniškimi napravami pa je nudila pomembno novost, vsak podatek je bil dosegljiv naključno, medtem ko so drugi nudili pretežno sekvenčni dostop. Leta 1980 je bil prav tako IBM prvi, ki je diske prinesel v svet osebnih računalnikov. Prvi diski za PC-je je bil prav tako velik 5 MB, le da je bil v precej manjšem ohišju - diski so imeli premer 5,25 palcev.

Trdi disk danes
Enlarge
Trdi disk danes

Petdeset let kasneje so diski doživeli neverjeten razvoj. Trenutno najzmogljivejši modeli hranijo kar 750 GB podatkov, kar je 150.000-krat več kot pred pol stoletja. Razvijalci pa že letos napovedujejo, da bodo presegli magično mejo 1 TB v 3,5-palčnem disku. Še bolj dramatično se je povečala v vseh teh letih gostota zapisa na magnetne površine kar 65 milijon-krat, že miniaturni diski velikosti le 0,85 palca pa nudijo bistveno več prostora kot tisti na začetku poti diskov. Trg diskov pa je v teh letih postal zelo konkurenčno področje, kjer preživijo le redki. Danes je na svetu le kake pol ducata proizvajalcev, medtem, ko jih je bilo konec osemdesetih kar 76. Razvijalci pa napovedujejo hiter napredek še v naslednjem desetletju.

Kaj nas čaka v prihodnosti?

Klasični trdi diski so poleg visoke energijske porabe, žal najpogostejši krivci tudi za "relativno" počasno delo osebnih računalnikov in so žal na prvem mestu tudi pri razlogih za izgubljanje podatkov. Čeprav ni mogoče reči, da trdi diski niso tehnološko napredovali, pa so to v osnovi še vedno mehansko-magnetne naprave. V zadnjih letih so proizvajalci s pravokotnim (perpendikularnim) načinom zapisovanja na magnetne plošče dosegli rešitev za dodatno 10-kratno povečanje kapacitete v naslednjih letih, kar jim bo uspevalo ob nadaljnjem manjšanju fizične velikosti diskov in, kot so nakazali z najnovejšimi izdelki, z optimiranjem delovanja tudi zmanjševanju energijske porabe.

Največja nevšečnost mehanskih diskov pa je njihova občutljivost na tresljaje, udarce, padce – kar je pri uporabi v prenosnih računalnikih in navsezadnje tudi v prenosnih zunanjih diskih lahko ključnega pomena. Že leta imajo proizvajalci v diske vdelane mehanizme za parkiranje glave, ko je disk neaktiven (ugasnjen). Navajajo, da mehanizmi ščitenja zdržijo pospeške do več sto G, a vse to ni vredno nič, ko vam disk z metra in pol (iz rok) pade na trda tla. Udarec je prevelik in podatki so najverjetneje izgubljeni (ali pa je z njihovo obnovitvijo vsaj veliko dela in stroškov).

Mehanskih diskov se želimo znebiti še zaradi hitrosti, saj je splošno mnenje, da so ozko grlo,ter seveda zaradi energijske porabe, kjer pa so tudi eden od večjih porabnikov.

Zeleni diski

V zadnjem času se je veliko zgodilo tudi na področju energijske varčnosti v trdih diskih, saj so se proizvajalci zganili in na trg poslali tako imenovane zelene diske. Ti vsebujejo posebno logiko, ki odvisno od bremena (ali uporabnik dostopa do podatkov ali so samo občasne zahteve) prilagaja hitrost vrtenja plošč ter s tem uravnava optimalno porabo energije. Če uporabnik začne z množičnim dostopanjem do podatkov, se plošče diska začnejo vrteti z najhitrejšimi vrtljaji (7.200 obratov na minuto - rpm), sicer se upočasnijo na 5.400 rpm.

Tehnologijo ponujata tako Western Digital kot Hitachi, do konca leta (2008) pa si jo obetamo od vseh proizvajalcev. Zanimivo je, da so prvi modeli ponujeni na področju namiznih računalnikov (3,5-palčni diski), a ti diski so bili že od nekdaj precej potratnejši kot prenosni. Ni odveč poudariti, da je rešitev uspešna, saj zniža tudi segrevanje in šum delovanja takega diska. Hkrati je dejanska hitrost diska dokaj blizu navadnega diska.

Hibridni diski

Kocept hibridnih diskov se je pojavil z Intelovo tehnologijo Robson, ki že dve leti napoveduje povezavo bliskovnega pomnilnika z matično ploščo. Glavni katalizator izrabe tehnologije flash pri dostopu do mehanskih medijev naj bi bil sistem Windows Vista, vendar se zdaj – dobrega pol leta po njegovem prihodu – o tem govori manj kot pred letom dni.

Razlogov je več, osrednji pa je ta, da rezultati v praksi ne govorijo o drastičnem upadu energijske porabe oziroma o blazno hitrejšem delovanju računalnika, nalaganju aplikacij in zaganjanju operacijskega sistema – kar naj bi se sicer zgodilo. Vmes so svoj lonček pristavili še proizvajalci trdih diskov in bliskovnega pomnilnika in tako je avgusta svoj prvi hibridni trdi disk predstavilo podjetje Seagate, še prej pa je precej glasno svoje modele napovedoval Samsung.

Hibridni trdi disk (Vista je v ospredje porinila naziv ReadyDrive) je običanji trdi disk, ki ima na tiskanem vezju poleg 8 ali 16 MB hitrega predpomnilnika še 128−1024 MB bliskovnega pomnilnika. Tja beleži najpogostejše zapise oziroma ob zaporednih sekvenčnih branjih podatkov, vanj pred samo zahtevo naloži podatke, za katere predvideva da jih bo sistem zahteval v prihodnosti. Če je ta sistem predvidevanja uspešen, se lahko disk ustavi, in medtem ko uporabnik prazni podatke iz bliskovnega predpomnilnika, varčuje z energijo.

SSD - naslednja generacija

Trdi diski bodo verjetno prej ali slej izumrli, nadomestili jih bodo pomnilniški diski SSD (Solid State Disk) - vsaj tako zatrjujejo izdelovalci, ki to potrjujejo s tem, da je že nekaj časa moč kupiti prenosne računalnike, ki take diske tudi že čisto zares vsebujejo. Danes SSD diske že moč kupiti kot komponente.

Diski SSD, ki temeljijo na tehnologiji flash, lahko uporabljajo dva tipa pomnilnih celic NAND-MLC (Multi Level Cell) in SLC (Single Level Cell). Prvi tip polnilnika v eni sami celici hrani tri ali celi več bitov, zato je cenovno ugodnejši, vendar porabi več električne energije, je počasnejši in zdrži manj pisalnih ciklov. Pomnilne celice SLC po drugi strani hranijo le po en bit, vendar so zato veliko hitrejše in bolj zaneslive - žal tudi dražje, saj potrebujemo več celic za hranjenje enake količine podatkov.

Najnovejši modeli SSD diskov so postali hitri tudi pri zapisovanju podatkov. To omogoča interna tehnologija, ki je podobna RAID 0 oz. stripingu pri trdih diskih.

Najbolj pričakovani mejnik v bližnji prihodnosti so torej diski, v celoti sestavljeni iz bliskovnega pomnilnika. Če so prve naprave uporabljale pomnilnik tipa NOR, pa so se kasneje zaradi nižje cene ter višje kapacitete in hitrosti premaknili na tip NAND. Edina slabost slednjega je da ne omogoča neposrednega dostopa do katerekoli pomnilne lokacije, temveč se je treba ukvarjati z bloki podatkov, velikimi več tisoč ali milijonov bitov. SSD-diski so zaradi svojih prednosti: neverjetna hitrost pri dostopu do naključnih podatkov, ter predvsem zanesljivost v težkih pogojih (teren) že vrsto let prisotni v specializiranih nišah (vojaška letalska in vesoljska industrija).

Osebna orodja