Hard Disk-ul – Seiful datelor

Hard disk-ul sau discul dur este principalul dispozitiv de stocare al unui calculator personal. Cea mai mare şi mai importantă parte a software-ului cu care lucrează un calculator zi de zi se află stocată pe hard disk. Sistemul de operare se află stocat pe hard disk, majoritatea programelor programelor pe care le folosiţi se află stocate pe hard disk, probabil şi ultimul document pe care l-aţi creat se află stocat tot pe hard disk.

Un calculator personal fără hard disk nu prezintă prea mare utiltate, având în vedere că majoritatea software-ul este conceput să funcţioneze în prezenţa unui hard disk.

Anatomia unui hard disk

Partile componente ale unui hard disk
1.
Disc sau discuri neflexibile din metal (platane) acoperite cu un strat de material magnetizabil. Aceste discuri sunt învârtite de un motor ce poate dezvolta o viteză de rotaţie de ordinul miilor de rotaţii pe minut (RPM). În prezent hard disk-urile obişnuite sunt cotate la viteze ce încep de la 7200 de rotaţii pe minut.

2. Braţ deplasabil ce conţine capul de citire/scriere. În cazul în care un hard disk conţine mai multe platane suprapuse fiecare dintre acestea este deservit de un cap de citire/scriere propriu. Activitatea de citire /scriere produce un „bâzâit” specific datorită fenomenelor magnetice implicate în stocarea şi accesarea datelor. Hard disk-urile au devenit cu timpul din ce în ce mai silenţioase, zgomotul produs în timpul funcţionării fiind la unele modele aproape imperceptibil.

3. Un al doilea motor ce poate deplasa capul de citire scriere în orice punct al suprafeţei de stocare.

4. Parte electronică ce controlează activităţile de citire/scriere şi de transferare a datelor dinspre şi către calculator. În componenţa acestei părţi intră şi o cantitate redusă de memorie ultrarapidă de tip cache.

5. Carcasă din metal în care sunt încapsulate componentele mecanice şi o parte din cele electronice. Această carcasă are rolul de a se comporta şi ca un radiator prelunând caldura degajată de discurile ce se rotesc la viteze foarte mari.

Pentru comparaţie, banda unei casete audio se deplasează pe sub capul de citire cu o viteză de aproximativ 5-10 cm pe secundă (~0,3 km/h), în timp viteza de rotaţie a discurilor unui hard disk depăşete şi 136 km/h!

Tipuri de hard disk-uri

3.5 inch, 2.5 inch sau 1.8 inch

În funcție de diametrul platanelor de stocare cele mai comune tipuri de hardisk-ri sunt cele de 3.5 inch respectiv 2.5 inch.

Hard disk-urile de 3.5 inch sunt cele mai răspândite în rândul PC-urilor obișnuite și se gasesc montate interiorul unității centrale. Un calculator obișnuit nu este limitat doar la un hard disk, acesta poate avea la dispozitie de regulă cel putin patru hard disk-uri interne, numărula acestora putând fi crescut prin adăugara unor plăci de extensie.

Hard disk-urile de 2.5 inch deserversc în general calculatoarele portabile dar și-au găsit utilitatea și în interiorul altor echipamente electronice cum ar fi DVD-Recordere, console, camere video, MP3 playere,  etc.  Acest tip de hard disk-uri necesita o alimentare de doar 5V ceea ce reduce considerabil consumul de energie fata de modelele de 3.5 inch care necesita 12V pentru a functiona. Daca la capitolul consum de energie aceste modele ies castigatoare, la capitolul performanță modele de 3.5 inch dau dovadă de o rată de transfer a datelor superioară.

Pentru echipamentele portabile la fiecare milimetru contează există și hard disk-uri de 1.8 inch, cea mai comună utilizare a acestor hard disk-uri o reprezintă foarte popularele playere iPod cu hard disk produse de catre compania americana Apple.

Hard disk-uri si utilizarea lor tipica

Hard disk-uri interne și hard disk-uri externe

Hard disk-ul intern este gândit să functioneze în interiorul unității centrale.  Putem scoate un hard disk intern din unitatea centrală și il putem conecta la o altă unitate compatibilă dar nu este tocmai o soluție practică având in vedere că hard disk-urile sunt dispozitive sensibile la socuri. Pentru a transfera cantități mari de date și pentru portabilitate există hard disk-urile externe. Acestea încapsulează într-o cutie, de regulă metalică, un hard disk obișnuit de 3.5 sau 2.5 inch.

Hard extern 2.5 interfata USB

Hard disk-urile externe ce incorporeza un drive de 3.5 inch necesită și o sursă de alimetare separată pe cand cele echipate cu unitati de 2.5 inch se pot multumi si cu cei 5V  si  0.5A furnizati de portul USB. Conectarea unui hard disk extern se realizează preponderent prin interfața USB, dar există și soluții care folosesc interfața FireWire, eSATA (de la external SATA) sau chiar interfața ethernet pentru conectarea într-o rețea de calculatoare.

Interfata de conectare
Controler SATA

Interfata de conectare a unui hard disk din punct de vedere al utilizatorului este reprezentată de cabluri si porturi, adică locurile unde sunt introduse aceste cabluri.

Pentru ca un hard disk sa poată comunica cu un alt echipament hardware este necesar ca cele două dispozitive să „vorbească aceeași limbă”. Aceasta presupune o anumită compatibilitate la nivel hardware și software. La nivel hardware în cazul unei PC chip-ul responsabil cu interconectarea hard disk-ului se află montat de regulă pe placa de bază si poarta denumirea de controler. Controlerul poate fi un chip dedicat doar acestei funcții, cum e cel din imaginea de mai sus, dar în general responsabilitatea comunicarii cu hard disk-ul revine unui chip care îndeplinește mai multe funcții și este capabil să interconecteze o gama mai largă de dispozitive. (in general chipul care indeplineste functia de „southbridge”)

Porturi…

Interconectarea dintre hard disk si controler o facem prin intermediul cablurilor si porturilor si bineinteles cu concursul placii de baza.  Porturile si implicit interfata de conectare pentru hard disk-urile obisnuite poate fi de doua feluri:

  • clasica de tip ATA (de asemenea aceasta interfata mai poata denumirea de PATA (Parallel-ATA) sau IDE de la Integrated Drive Electronics )

Port ATA

  • de generatie mai noua de tip SATA (Serial-ATA)

Porturi SATA

… si cabluri

Cabluri ATA vs SATA

 ATA vs SATA data cable

ATA, SATA si SCSI

Interfata ATA (AT Attachment) isi are originea in anii ’80 in epoca de aparitie a PC-ul original fabricat de catre compania IBM. Aceasta interfata a cunoscut de-a lungul anilor diverse standardizari si imbunatatiri dar a reusit sa pastreze si compatibilitatea cu echipamentele mai vechi. Practic daca dorim sa conectam un hard disk de cateva sute megabaiti tipic pentru inceputul anilor ’90 pe ultima versiune a acestei interfete nu ar trebui sa intampinam incompatibilitati.

Interfata SATA si-a facut aparitia pe piata calculatoarelor personale incepand cu anul 2003. Primele echipamente SATA  au beneficiat de o magistrala capabila sa gestioneze maxim 150 de magabaiti pe secunda.  Aceasta magistrala a fost imbunatita la o viteza de maxim 300 MB/s cunoscuta sub denumirea de SATA 2. Chiar daca magistrala pot fi transferati intr-o singura secunda peste 300 de megabaiti hard disk-urile obisnuite nu pot sustine transferuri de date mai mari de 100 de megabaiti pe secunda.

Trebuie stiut ca interfata ATA sau SATA nu este dedidacata doar hard disk-urilor aceasta interfata este folosita si de unitatile optice si alte echipamente de stocare.

SCSI de la Small Computer System Interface, este o interfata folosita in special in sistemele performante si scumpe precum serverele. Acesta interfata a fost alternativa profesionala la interfata ATA. In momentul de fata interfata SATA ofera facilitati care o vreme au apartiunut in exclusivitate doar intetfetei SCSI. (de exemplu posiblitatea de decuplare la cald (hot swap) a unui hard disk)

Preţul per megabait si capacitatea de stocare

Hard disk 10MB 3398 dolariPrimele hard disk-uri ofereau un preţ per megabait astronomic acesta coborand pina la nivelul de vorbi de un preţ de 1$ per megabiat la începutul anilor ’90. Astăzi putem vorbi de preturi si de 0,00015$ per megabait in cazul unui hard disk obisnuit de 500GB (500.000 de megabaiti).

De la începutul anilor ’90 şi până astăzi dimensiunile unui hard disc obişnuit au rămas aceleaşi, nu acelaşi lucru se poate spune şi despre capacitatea de stocare. Capacitatea de stocare a crescut de la an la an, ajungând astăzi de zeci de mii de ori mai mare faţă de cea a primelor hard disk-uri ce echipau calculatoarele la începutul anilor ‘90.

Perioada Capacitateade stocare tipică*
1990 100 –  200 MB
1995 500 –   1000 MB
2000 10.000 – 20.000 MB
2005 80.000 – 160.000 MB
2009 250.000 MB – 500.000 MB

*Capacitatea tipică de stocare are în vedere valorile cele mai des întâlnite în dotarea calculatoarelor cu o vechime de 1-2 ani destinate publicului larg.

Pentru majoritatea utilizatorilor capacitatea de stocare a unui hard disk pare imensă la momentul achiziționării, dar inevitabil într-un final devine insuficientă.

Acest fenomen se explică prin faptul că dimensiunile software-ului destinat calculatorului personal nu bat pasul pe loc. Sistemul de operare lansat de Microsoft în 1995 – Windows 95, necesita mai puţin 100 de megabaiţi spaţiu de stocare pe hard disk, în timp ce mai noul Windows XP necesită aproximativ 1000 de megabaiţi spațiu pe hard disk iar Windows 7  Ultimate necesita aproximativ 15GB spațiu liber.

De cat spatiu de stocare avem nevoie?

Pentru o mai bună întelegere a calculatoarelor trebuie să avem idee care este spațiul ocupat de anumite programe sau tipuri de fișiere. Sunt utilizatori care din dorința de a elibera spațiul de stocare dezinstalează programe care ocupă un spațiu de stocare cu totul nesemnificativ.

Denumire

Tip Program/Fişier

Spaţiu de stocare

Total Commander 6 Manager fişiere

2 MB

Fisier audio 3.30 minute MP3

4 MB

mIRC Chat

5 MB

Winamp 5.5 Media Player

12 MB

Acrobat Reader Documente PDF

20 MB

Nero 6 Ultra Edition Scriere CD/DVD

65 MB

Adobe Photoshop CS Grafică

250 MB

Microsoft Windows 98 Sistem de operare

300 MB

Unreal (1998) Joc 3D

400 MB

Encarta 2002 Std. Enciclopedie

470 MB

Microsoft Office 2003 Aplicaţii de birou

700 MB

Microsoft Windows XP Professional (2001) Sistem de operare

1000 MB (1 GB)

Painkiller (2004) Joc 3D

2000 MB

Unreal Tournament  2004 Joc 3D

4500 MB(4,5 GB)

Call of Duty – World at War Joc 3D

6900 MB (6,6)

Adobe Master Collection CS4 Suita de aplicatii de editare grafica si audio-video

24000 MB (24GB)