Dysk Twardy

[HDD]

Hard Disk Drive

Wyk. Adrian Słodowski

Klasa. ID

Co to jest Dysk Twardy

[HDD]

Hard Disk Drive



To jeden z typów urządzeń pamięci masowej,
wykorzystujących nośnik magnetyczny do
przechowywania danych. Nazwa "dysk twardy"
(hard disk drive) powstała w celu odróżnienia
tego typu urządzeń od tzw. "dysków miękkich",
czyli dyskietek.



Pierwsze dyski twarde takie, jak dzisiaj znamy, wyprodukowała
w 1980 firma Seagate, był on przeznaczony do
mikrokomputerów, miał pojemność 5 MB, to jest 5 razy więcej
niż ówczesna dwustronna dyskietka ośmiocalowa. Pojemność
dysków wynosi od 5 MB (przez 10MB, 20MB i 40MB – dyski MFM
w komputerach klasy XT 808x i 286) do 3 TB[1] (w laptopach
20-1000 GB, w laptopach z dwoma dyskami twardymi do 4000
GB

Budowa Dysku Twardego



Większooć dysków twardych składa się następujących komponentów:

obudowy, pozycjonera głowicy, ram głowic, głowic zapisu i odczytu,

wirujących talerzy, układów sterowania.



* Talerz (ang. plate) to magnetyczna powierzchnia obracająca się ze stałą

prędkością umożliwiająca odczyt danych przez głowicę odczytującą-

zapisującą. Talerzem może być zatem jedna z 2-8 wirujących z prędkością

kilku tysięcy obrotów na minutę części dysku twardego, pokryta

materiałem magnetycznym, który może zostać zapisany/odczytany przez,

osobną dla każdego talerza, głowicę odczytującą-zapisującą.



* Każdemu dyskowi pamięci przyporządkowane są dwie głowice (dla jego

dolnej i górnej powierzchni). Głowice utrzymywane są na sprężynujących

ramionach, przy czym wszystkie ramiona głowic są ze sobą połączone i

poruszają się synchronicznie, napędzane pozycjonerem. W stanie

spoczynku głowice znajdują się na ścieżce parkującej dysku. W momencie,

gdy dysk zaczyna wirować, poduszka powietrzna wytworzona przy

powierzchni, unosi głowice na wysokości około 1 mikrometra (jedna

dwudziesta włosa ludzkiego).



Zadaniem pozycjonera jest przemieszczenie głowic na wybrany cylinder.

Pozycjonery zbudowane zostały w oparciu o silnik liniowy, same parkują

głowice po wyłączeniu zasilania, gdyż sprężyna samoczynnie odciąga je do

położenia parkowania. Pozycjonery z silnikiem krokowym wymagają

zaparkowania głowic za pomocą specjalnego programu.



Praca z twardym dyskiem jest możliwa dopiero wtedy, gdy zostanie on

sformatowany przez producenta lub użytkownika.



Formatowanie polega na podziale dysku na ścieżki i sektory, jest to tzw.

Formatowanie niskiego poziomu lub formatowanie fizyczne.

Budowa Logiczna



Zanim zainstalujemy system operacyjny na

nowym komputerze, musimy przygotować

dyski twarde. Proces ten polega na

podzieleniu dysku fizycznego na partycje i ich

sformatowaniu. Typowy duży dysk twardy jest

podzielony na jedną partycję podstawową

(primary) i jedną rozszerzoną (extended), ta

ostatnia zaś może się składać z kilku dysków

logicznych. Dodatkowy fizyczny dysk twardy,

na którym nie będzie instalowany żaden

system operacyjny, może zawierać jedynie

partycję rozszerzoną podzieloną na dyski

logiczne.

Połączenie HDD

z płytą gówna



ATA



Serial ATA



IDE

IDE

ATA

(

ang.

Advanced Technology Attachments)



TA (ang. Advanced Technology
Attachments) – interfejs
systemowy w komputerach klasy
PC i Amiga przeznaczony do
komunikacji z dyskami twardymi
zaproponowany w 1983 przez
firmę Compaq. Używa się także
zamiennie skrótu IDE (ang.
Integrated Drive Electronics), od
2003 roku (kiedy wprowadzono
Serial ATA) standard ten jest
określany jako PATA (od "Parallel
ATA").



Standard ATA nie jest już
rozwijany w kierunku zwiększania
szybkości transmisji

Serial ATA

(

ang.

Serial Advanced Technology

Attachment, SATA)



Interfejs przeznaczony do

podłączania dysków twardych.

Opracowany, aby ominąć barierę

prędkości przesyłu danych

standardu IDE. Maksymalny transfer

danych dla urządzeń Serial ATA to

150 MB/s i do 300 MB/s dla Serial

ATA II. Serial ATA wykorzystuje

szeregową transmisję danych, dzięki

czemu może korzystać z wąskiej

taśmy sygnałowej. Kable sygnałowe

mogą mieć maksymalną długość 1

metra, podczas gdy taśmy IDE tylko

45 centymetrów. Urządzenia zgodne

z Serial ATA wyposażone są także

najczęściej w inne niż Molex złącza

zasilania. Teoretycznie interfejs ten

ma służyć także do podłączania

napędów CD-ROM, napędów DVD-

ROM i nagrywarek, jednak na razie

istnieje znikoma liczba takich

urządzeń wyposażonych w taki

interfejs. Por. Serial ATA II.

System plików



System plików – metoda

przechowywania plików, zarządzania

plikami, informacjami o tych plikach,

tak by dostęp do plików i danych w

nich zgromadzonych był łatwy dla

użytkownika systemu; także: wolumin.



Systemy plików stosuje się dla różnych

nośników danych, takich jak dyski,

dyskietki, a także w strumieniach

danych, sieciach komputerowych,

pamięciach. We współczesnych

systemach operacyjnych bezpośrednie

operowanie na danych w plikach

zarezerwowane jest tylko dla systemu

operacyjnego, aplikacje mają dostęp

tylko do operacji na plikach i mają

zabroniony bezpośredni dostęp do

nośnika danych.



Z formalnego punktu widzenia system

plików to reguły umieszczania na

nośniku abstrakcyjnych danych oraz

informacji umożliwiających

przechowywanie tych danych, łatwy i

szybki dostęp do informacji o danych

oraz do tych danych, manipulowania

nimi, a także sposobach usuwania ich.

DOS

- FAT16

Windows

-FAT32
-NTFS

-

ex FAT

Linux

-EXT

FAT16



FAT16 - odmiana systemu plików FAT, która posługuje się
16-bitowym adresowaniem przy dostępie do plików.
Stworzony do obsługi pierwszych dysków twardych, gdyż
jego poprzednik FAT12 był niewystarczający



. FAT16 jest stosowany w systemach operacyjnych
Microsoftu od MS-DOS 3.0 do Windows 95. W Windows 95
OSR2 wprowadzono po raz pierwszy FAT32, który wraz z
NTFS jest stosowany w najnowszych systemach tej firmy.
System FAT16 jest nadal często stosowany na mediach o
niewielkiej pojemności, np. w pierwszych generacjach kart
pamięci flash np. kartach SD o pojemności 2 GB, a w
niektórych przypadkach nawet 4 GB

FAT32



FAT32 – odmiana systemu plików FAT, po raz pierwszy zastosowany w

systemie operacyjnym Windows 95 OSR2, następca FAT16.



FAT32, który pomimo nazwy sugerującej 32 bity, wykorzystuje tylko 28

z nich pozwalając teoretycznie na opisanie 268 435 438 klastrów, co

umożliwiałoby użycie go nawet na 16 TB dyskach twardych z

sektorami 512-bajtowymi. Z powodu ograniczeń wynikających z 32-

bitowego pola w boot sektorze, określającego rozmiar partycji w

sektorach, wielkość partycji obsługiwanej w tym systemie plików nie

może przekroczyć 2 TB dla 512-bajtowych sektorów i 16 TB dla

dysków o sektorach 4096-bajtowych. Więcej informacji na ten temat

można znaleźć na stronie pomocy technicznej Microsoftu. Maksymalny

rozmiar pliku w tym systemie to 4 GB – 1 B (232 B – 1 B). Limit

wielkości pliku wynika z kompatybilności ze starszymi systemami i

wielkości pola w tablicy katalogu określającego rozmiar pliku (2 GB - 1

B to limit wielkości pliku od czasów DOS-u w wersji 3.x – pomimo

ówczesnego limitu 32 MB na partycję dyskową).



W momencie powstania FAT32 był wyraźnie lepszy od swojego

poprzednika – FAT16, jednak od samego początku był planowany jako

system plików dla "domowych" wersji Windows, gdyż już wtedy istniał

NTFS, który przeznaczony był dla profesjonalnych wersji systemów

Microsoftu.

NTFS

(ang. New Technology File System)



NTFS (ang. New Technology File System) – standardowy

system plików systemu Microsoft Windows NT i jego

następców (Windows 2000, Windows XP, Windows Server

2003, Windows Vista, Window Server 2008 i Windows 7).



NTFS wywodzi się od systemu plików HPFS, opracowanego

przez Microsoft i IBM dla systemu OS/2. Został

wprowadzony w celu zastąpienia starszego FAT-u,

używanego w MS-DOS. Zaczerpnięte z HPFS ulepszenia w

stosunku do FAT-u obejmują obsługę metadanych oraz

dodanie struktur poprawiających szybkość pracy z dużą

liczbą plików oraz dyskami o dużej pojemności. Dalsze

ulepszenia (w stosunku do HPFS) polegają na wprowadzeniu

listy kontroli dostępu (ACL) i dziennika operacji dyskowych

(ang. journal).



Ponadto NTFS nie ma tak ostrego ograniczenia dotyczącego

maksymalnego rozmiaru pliku (do 4GB w FAT), co umożliwia

na przykład przechowanie obrazu płyty DVD na dysku

twardym, bez dzielenia go na mniejsze pliki.

EXT

(ang. Extended File System



ext (ang.Extended File System) - pierwsza wersja

najbardziej popularnego linuksowego systemu plików.



Początkowo dla systemu Linux był dostępny tylko jeden

typ systemu plików, bazujący na miniksowym. Twórca

Linuksa, Linuks Torvalds, unikał tworzenia od podstaw

nowego systemu plików, aby móc się skoncentrować nad

doskonaleniem wtedy jeszcze skromnego jądra, oraz aby

od początku mieć stabilny system zarządzania danymi

na dysku. System plików Miniksa miał poważne

niedogodności, takie jak np. ograniczenie rozmiaru

partycji i pliku do 64 MB, co spowodowało konieczność

napisania dla Linuksa nowego systemu plików od

podstaw.



exFAT (Extended File Allocation Table, znany również

jako FAT64) jest systemem plików stworzonym przez

Microsoft specjalnie na potrzeby nośników zewnętrznych

(np.: pamięci flash, dyski SSD, zewnętrzne dyski

magnetyczne). Został zawarty w następujących

systemach operacyjnych: Windows Embedded CE 6.0,

Windows Vista z dodatkiem Service Pack 1, Windows 7 i

Windows Server 2008. Ponadto dla Windows XP i

Windows Server 2003 Microsoft opublikował stosowną

aktualizację. exFAT może być używany wszędzie tam,

gdzie system plików NTFS nie jest najlepszym

rozwiązaniem, na przykład ze względu na dużą

nadmiarowość struktury danych i zaawansowany

systemem zarządzania prawami dostępu i własności.

exFAT

Extended File Allocation Table [FAT64]