ΚΕΝΤΡΟ ΠΛΗ.ΝΕ.Τ. Ν. ΦΛΩΡΙΝΑΣ

Ο Σκληρός Δίσκος (Hard Disk)

    

Πώς Δουλεύουν οι Σκληροί Δίσκοι

Όλοι οι σύγχρονοι ηλεκτρονικοί υπολογιστές περιέχουν έναν ή και περισσότερους οδηγούς σκληρού δίσκου (hard-disk drives). Οι υπολογιστές τύπου mainframe και supercomputers είναι συνήθως συνδεδεμένοι με εκατοντάδες σκληρών δίσκων. Ακόμη και σ' άλλες συσκευές, όπως είναι οι εγγραφείς DVD (DVD Recorders) ή και οι εγγραφείς βίντεο (Video Recorders), χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο σήμερα σκληροί δίσκοι για την αποθήκευση των δεδομένων αντί για τις παραδοσιακές κασέτες (tapes).

 

Όλα αυτά τα δισεκατομμύρια των σκληρών δίσκων έχουν ως αποστολή την αποθήκευση των ψηφιακών πληροφοριών σ' ένα μόνιμο μέσο, ώστε αυτές οι πληροφορίες να διατηρούνται ακόμα κι όταν κλείσουμε τον υπολογιστή μας. Θα δούμε τι βρίσκεται στο εσωτερικό ενός σκληρού δίσκου καθώς επίσης και τον τρόπο οργάνωσης των GB (GigaBytes) των δεδομένων που διατηρούν οι σκληροί δίσκοι σε αρχεία.

 

Τα Βασικά για τους Σκληρούς Δίσκους

Οι σκληροί δίσκοι εφευρέθηκαν τη δεκαετία του 1950 και ήταν αρχικά μεγάλοι δίσκοι έως 50 εκατοστά σε διάμετρο και με χωρητικότητα λίγα μόλις MB (MegaBytes). Αρχικά τους αποκαλούσαν σταθερούς δίσκους (fixed disks) ή και Winchesters, που ήταν μια από τις πρώτες εταιρείες κατασκευής τους.

 

Αργότερα έγιναν γνωστοί με τον όρο σκληροί δίσκοι (hard disks) ώστε να ξεχωρίζουν από τις δισκέτες ή μαλακούς δίσκους (floppy disks). Οι σκληροί δίσκοι περιέχουν έναν σκληρό δίσκο (πλατώ, platter) το οποίο περιέχει το μαγνητικό μέσο, σε αντίθεση με το εύκαμπτο πλαστικό φιλμ που υπάρχει στις κασέτες (tapes) και τις δισκέτες (floppies).

 

Αμφότεροι οι σκληροί δίσκοι και οι κασέτες χρησιμοποιούν τις ίδιες τεχνικές μαγνητικής εγγραφής και έχουν έτσι τα βασικά πλεονεκτήματα αυτής της μαγνητικής εγγραφής, που σημαίνει ότι το μαγνητικό μέσο μπορεί εύκολα να διαγραφεί και να επανεγγραφεί και επίσης έχει τη δυνατότητα να διατηρεί για πολλά χρόνια τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα πάνω του με μαγνητικό τρόπο.

 

 

Η Κασέτα και ο Σκληρός Δίσκος

Οι σημαντικότερες διαφορές ανάμεσα στις κασέτες (cassette tapes) και τους σκληρούς δίσκους (hard disks) είναι οι εξής :

Εξαιτίας αυτών των διαφορών, ένας σύγχρονος σκληρός δίσκος μπορεί να αποθηκεύσει πάρα πολύ μεγάλη ποσότητα πληροφοριών σε μικρό χώρο και επίσης μπορεί να έχει πρόσβαση σ' αυτές τις πληροφορίες σε κλάσματα του δευτερολέπτου.

 

Χωρητικότητα και Απόδοση

Ένα τυπικό συγκρότημα ενός σύγχρονου υπολογιστή διαθέτει έναν σκληρό δίσκο με χωρητικότητα τουλάχιστον 80 ή και 120 GB (GigaBytes). Τα δεδομένα είναι αποθηκευμένα στον δίσκο με τη μορφή αρχείων και ένα αρχείο (file) είναι απλά μια ονοματισμένη συλλογή από bytes.

 

Αυτά τα bytes μπορεί να είναι αποθηκευμένα σε κώδικα ASCII όσον αφορά τους χαρακτήρες ενός αρχείου κειμένου (text file) ή μπορεί να αποτελούν τις οδηγίες για μια εφαρμογή λογισμικού που θα πρέπει να εκτελέσει ο υπολογιστής ή μπορεί να αποτελούν τις εγγραφές (records) μιας βάσης δεδομένων (database) ή τέλος, μπορεί να είναι τα χρώματα των εικονοστοιχείων (pixel colors) μιας εικόνας (image).

 

Ανεξάρτητα από το τι περιέχει, ένα αρχείο είναι απλά μια σειρά (string) από ψηφιολέξεις (bytes) και όταν ένα πρόγραμμα που εκτελείται στον υπολογιστή ζητάει στοιχεία από ένα αρχείο, ο σκληρός δίσκος βρίσκει (ανακτά) τα bytes του αρχείου και τα στέλνει στην CPU ένα-ένα.  

Υπάρχουν δύο τρόποι για να μετρήσουμε (εκτιμήσουμε) την απόδοση ενός σκληρού δίσκου :

Η άλλη σημαντική παράμετρος ενός σκληρού δίσκου είναι η χωρητικότητα (capacity), που είναι ο αριθμός των bytes που μπορεί να αποθηκεύσει και μετράται σήμερα σε μερικές δεκάδες ή και εκατοντάδες GB (GigaBytes).

 

 

Η Ηλεκτρονική Πλακέτα

Ο καλύτερος για να καταλάβουμε το πώς λειτουργεί ένας σκληρός δίσκος είναι να ρίξουμε μια ματιά στο εσωτερικό του, αλλά όχι να ανοίξουμε το κάλυμμά του γιατί θα τον καταστρέψουμε, εκτός κι αν έχουμε έναν χαλασμένο σκληρό δίσκο. Το κάλυμμα του σκληρού δίσκου είναι ένα σφραγισμένο κουτί από αλουμίνιο μ' ένα κύκλωμα ηλεκτρονικού ελεγκτή (controller) κολλημένο στη μια πλευρά του. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα ελέγχει τον μηχανισμό ανάγνωσης/εγγραφής (read/write mechanism) καθώς και τον κινητήρα (motor) που περιστρέφει τα πλατώ (platters).

 

Το ηλεκτρονικό κύκλωμα επίσης συναρμολογεί τα μαγνητικά κομμάτια του δίσκου σε bytes κατά την ανάγνωση και μετατρέπει τα bytes σε μαγνητικά κομμάτια κατά την εγγραφή. Όλα αυτά τα ηλεκτρονικά περιέχονται σε μια μικρή πλακέτα (board) η οποία εξέχει από τον υπόλοιπο μηχανισμό.

 

 

Κάτω από την Πλακέτα

Κάτω από τη πλακέτα βρίσκονται οι συνδέσεις για τον κινητήρα ο οποίος περιστρέφει τα πλατώ, όπως επίσης και μια πολύ καλά φιλτραρισμένη τρύπα αερισμού που εξισορροπεί τις πιέσεις του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα. Αν αφαιρέσουμε το κάλυμμα του οδηγού θα δούμε τα εξής εξαρτήματα :

 

Τα Πλατώ και οι Κεφαλές

Για να μπορέσουν να αυξήσουν την ποσότητα των πληροφοριών που μπορεί να αποθηκευθεί στον οδηγό, οι περισσότεροι σκληροί δίσκοι περιέχουν πολλά πλατώ, όπως για παράδειγμα 3 πλατώ και 6 κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής, δηλ. 2 κεφαλές ανά πλατώ.

 

Ο μηχανισμός που μετακινεί τους βραχίονες σ' έναν σκληρό δίσκο θα πρέπει να είναι εξαιρετικά γρήγορος και ακριβής και κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας έναν γραμμικό κινητήρα υψηλής ταχύτητας (high-speed linear motor).

 

 

Η Αποθήκευση των Δεδομένων

Τα δεδομένα (data) αποθηκεύονται στην επιφάνεια ενός πλατώ σε τομείς (sectors) και τροχιές (tracks). Οι τροχιές είναι ομόκεντροι κύκλοι και οι τομείς είναι τόξα πάνω σε μια τροχιά. Ένας τομέας περιέχει έναν συγκεκριμένο αριθμό από bytes, όπως για παράδειγμα 256 ή 512 bytes. Συνήθως πολλοί μαζί τομείς ομαδοποιούνται σε συστοιχίες (clusters), είτε σε φυσική είτε σε λογική διάταξη, δηλ. σε επίπεδο οδηγού ή σε επίπεδο λειτουργικού συστήματος, αντίστοιχα.

 

Για να βρούμε τη χωρητικότητα ενός σκληρού δίσκου σε bytes δεν έχουμε παρά να πολλαπλασιάσουμε τις εξής ποσότητες :

 

αριθμός πλατώ Χ τροχιές ανά πλατώ Χ τομείς ανά τροχιά Χ bytes σε κάθε τομέα

 

 

Ένας τυπικός σκληρός δίσκος.
 

Σχεδιάγραμμα ενός σκληρού δίσκου όπου φαiνονται οι τροχιές (tracks), οι τομείς (sectors), η κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής (read/write head), το πλατώ (platter) και ο νοητός κύλινδρος (cylinder) που σχηματίζεται.

 

Άποψη από το εσωτερικό ενός σκληρού δίσκου.

Άποψη από το εσωτερικό δύο σκληρών δίσκων, 3,5 και 5 1/4 ιντσών.
 

 

back.gif (9867 bytes)

Επιστροφή