Hardware 7: Pevný disk

Pevný disk dnes nájdeme v každom počítači. Dnes si opíšeme ako funguje.

Pevný disk alebo harddisk (HDD) je zariadenie na uchovávanie dát používané v počítačoch už od roku 1956. Vznikol snahou vedcov uchovávať spracované údaje natrvalo, lebo dovtedy sa na uchovávanie používala len operačná pamäť, ktorá sa po odpojení napájania vyčistí.

Zloženie a práca harddisku

Základ tvoria hliníkové platne (platters) pokryté tenkou magnetickou vrstvou spojené v strede osou, ktorá je poháňaná motorčekom a roztáča tieto platne. Na tieto platne sa zaznamenávajú dáta.
Dáta zaznamenáva a číta čítacia hlava (head) umiestnená na pohyblivom ramene.
Ostatné časti sú integrované obvody, ktoré riadia pevný disk, komunikačné rozhranie a obal.

Hliníkové platne sú najdôležitejšou súčiastkou celého pevného disku. Harddisk obsahuje jednu až štyri platne, serverové harddisky aj dvanásť. Platne sú odlievané s vysokou presnosťou, pričom sa dbá na nízku elektrickú vodivosť. Ako feromagnetický materiál je použitý kobalt, nanášaný vo vrstve hrubej približne 1 mikrometer.

Čítacia hlava je druhou najdôležitejšou časťou harddisku. Zabezpečuje čítanie a zapisovanie na magnetickú vrstvu disku. Hlava sa pohybuje len niekoľko nanometrov nad platňou, preto je disk uzavretý v prachotesnom obale. Aby sa zabránilo dotyku čítacej hlavy s platňami (spôsobené otrasmi) existuje Parkovacia zóna, kam sa ukladá hlava pri nečinnosti (dôležité hlavne pri notebookoch). Tento signál vydáva buď operačný systém alebo senzor inštalovaný v pevnom disku.

Obal disku je prachotesný, no nie vzduchotesný. Je to z dôvodu chladenia harddisku. Na vstup slúži špeciálny prachotesný otvor, pomocou ktorého sa chladia vnútorné komponenty.

Logická stavba pevného disku

Pevný disk sa nám delí na viacero logických jednotiek. Sú to:

Cylindre alebo cylindrické stopy, ktorých obsahuje disk niekoľko tisícok. Sú zapisované obojstranne na obe strany platne.

Bloky sú časti cylindrov veľké presne 512 bajtov. Každý blok obsahuje aj kontrolný súčet, ktorý slúži na kontrolu dát.

Sektory sú skupiny blokov s rovnakými súradnicami. Pozor: Sektor nie je blok!

Tieto súčasti ovláda elektronika pevného disku, operačný systém ich priamo neriadi. Každá elektronika si ďalej rozdeľuje harddisk na 255 virtuálnych hlavičiek, čo slúži na preskakovanie vadných sektorov a jednotlivých blokov, ktoré sa na harddisku vyskytnú.
Aby disk správne fungoval, je potrebné, aby sa vytvoril systém súborov. Ten väčšinou vytvára operačný systém. Pre Windows je typický systém FAT (File Allocation Table) . Ten je buď vo verzii FAT16 alebo FAT32. Najnovší súborový systém je NTFS, používaný od Windows 2000. Systém Linux používa ext2 alebo ext3.

Kapacita disku

Určite ste si všimli, že kapacita vášho disku je menšia než je udávaná výrobcom. Tento problém vznikol zámernou zlou interpretáciou pojmu kilobajt, megabajt a gigabajt. Výrobcovia odvodili že kilobajt je 10³ bajtov = 1000. Správna interpretácia je 2¹⁰ bajtov čiže 1024. Výrobca uvedie kapacitu disku 400GB = 400 x 10⁹ bajtov. Operačný systém si to však prepočíta ako 4x10¹¹/2³⁰ a výsledok je 372,5 GB. Toto je "skutočná" kapacita HDD a operačný systém vám dovolí uložiť iba 372,5 GB namiesto 400GB.

Technológia S.M.A.R.T

Vznikla ako technológia pre serverové harddisky, ktoré sú pri nonstop chode veľmi namáhané. Technológia S.M.A.R.T nám prehľadne zobrazí kondíciu a rýchlosť disku a tým pádom nás upozorní kedy je harddisk nutné vymeniť.

Formáty harddiskov

Pretože harddisky sa nepoužívajú len v PC, ale aj v notebookoch, je treba zmenšiť ich formáty. Samotný harddisk má aj vyrovnávaciu pamäť (cache), ktorá je 2, 4, 8 alebo 16 MB.