Co to jest dysk twardy?

Dysk twardy komputera (HDD) to trwałe urządzenie do przechowywania danych. Nieulotny odnosi się do urządzeń pamięci masowej, które po wyłączeniu przechowują przechowywane dane. Wszystkie komputery potrzebują urządzenia pamięci masowej, a dyski twarde to tylko jeden z przykładów typu urządzenia pamięci masowej.

Dyski twarde są zwykle instalowane w komputerach stacjonarnych, urządzeniach mobilnych, elektronice użytkowej i korporacyjnych macierzach pamięci masowej w centrach danych. Mogą przechowywać systemy operacyjne, programy i inne pliki za pomocą dysków magnetycznych.

Dokładniej, dyski twarde sterują odczytem i zapisem dysku twardego, który zapewnia przechowywanie danych. Dyski twarde są używane jako podstawowe lub dodatkowe urządzenie pamięci masowej w komputerze. Są one powszechnie spotykane we wnęce napędu i są podłączane do płyty głównej między innymi za pomocą kabla Advanced Technology Attachment (ATA), Serial ATA , Parallel ATA lub Small Computer System Interface ( SCSI ). Dysk twardy jest również podłączony do zasilacza i może przechowywać przechowywane dane, gdy jest wyłączony.

Dysk twardy – często skracany do dysku twardego – i dysk twardy to nie to samo, ale są pakowane jako jednostka i każdy termin może odnosić się do całej jednostki.

Dlaczego komputery potrzebują dysków twardych?

Urządzenia pamięci masowej, takie jak dyski twarde, są potrzebne do instalowania systemów operacyjnych, programów i dodatkowych urządzeń pamięci masowej oraz do zapisywania dokumentów. Bez urządzeń, takich jak dyski twarde, które mogą przechowywać dane po ich wyłączeniu, użytkownicy komputerów nie byliby w stanie przechowywać programów ani zapisywać plików lub dokumentów na swoich komputerach. Dlatego każdy komputer potrzebuje co najmniej jednego urządzenia pamięci masowej, aby trwale przechowywać dane tak długo, jak jest to potrzebne.

Jak działają dyski twarde?

Większość podstawowych dysków twardych składa się z kilku talerzy – okrągłego dysku wykonanego z aluminium, szkła lub ceramiki – które są umieszczone wokół trzpienia wewnątrz zamkniętej komory. Talerz obraca się za pomocą silnika połączonego z wrzecionem.

Komora zawiera również głowice odczytująco-zapisujące, które magnetycznie zapisują informacje do i ze ścieżek na talerzach za pomocą głowicy magnetycznej. Dyski mają również cienką powłokę magnetyczną.

Silnik obraca talerze z prędkością do 15 000 obrotów na minutę. Gdy talerze się obracają, drugi silnik steruje położeniem głowic odczytujących i zapisujących, które magnetycznie zapisują i odczytują informacje na każdym talerzu.

Pojemność dysku twardego

Niektóre z najpopularniejszych pojemności dysków pamięci masowej obejmują:

  • 16 GB, 32 GB i 64 GB. Ten zakres jest jednym z najniższych dla przestrzeni dyskowej HDD i zwykle znajduje się w starszych i mniejszych urządzeniach.
  • 120 GB i 256 GB. Ten zakres jest ogólnie uważany za punkt wejścia dla urządzeń HDD, takich jak laptopy lub komputery.
  • 500 GB, 1 TB i 2 TB. Około 500 GB i więcej miejsca na dysku twardym jest zwykle uważane za przyzwoite dla przeciętnego użytkownika. Użytkownicy mogą najprawdopodobniej przechowywać całą swoją muzykę, zdjęcia, filmy i inne pliki na tak dużej przestrzeni. Osoby z grami zajmującymi dużo miejsca powinny znaleźć od 1 TB do 2 TB miejsca na dysku twardym.
  • Ponad 2 TB. Wszystko powyżej 2 TB miejsca na dysku twardym jest odpowiednie dla użytkowników pracujących z plikami o wysokiej rozdzielczości, którzy muszą przechowywać lub przechowywać dużą ilość danych lub chcą wykorzystać tę przestrzeń do tworzenia kopii zapasowych i nadmiarowości.

Obecnie największa pojemność dysku twardego wynosi 20 TB. Jednak dysk twardy ma mniej miejsca niż reklamowany, ponieważ system operacyjny, struktury systemu plików i niektóre procedury nadmiarowości danych wykorzystują część tej przestrzeni.

Komponenty dysku twardego i obudowy

Elementy dysku twardego obejmują trzpień, talerz dysku, siłownik, ramię siłownika i głowicę odczytu/zapisu. Chociaż termin ten może odnosić się do jednostki jako całości, termin dysk twardy to zestaw dysków ułożonych w stos – innymi słowy, część dysku twardego, która przechowuje dane i zapewnia dostęp do danych na powierzchni naładowanej elektromagnetycznie.

Współczynnik kształtu dysku twardego odnosi się do fizycznego rozmiaru lub geometrii urządzenia do przechowywania danych. Współczynniki kształtu HDD są zgodne z zestawem standardów branżowych, które regulują ich długość, szerokość i wysokość, a także położenie i orientację złącza interfejsu hosta. Posiadanie formatu zgodnego ze standardami branżowymi pomaga określić wspólną zgodność z różnymi urządzeniami komputerowymi.

Najczęstsze współczynniki kształtu dysków twardych w systemach korporacyjnych to 2,5-calowe i 3,5-calowe — znane również jako small form factor (SFF) i large form factor (LFF). Wymiary 2,5 i 3,5 cala przedstawiają przybliżoną średnicę talerza w obudowach napędów.

Chociaż istnieją inne typy obudowy, do 2009 roku producenci zaprzestali opracowywania produktów o rozmiarach 1,3 cala, 1 cala i 0,85 cala. Spadające ceny Flash sprawiły, że te inne czynniki są prawie przestarzałe. Należy również zauważyć, że chociaż rozmiary nominalne są w calach, rzeczywiste wymiary są podawane w milimetrach.

Wiele dysków półprzewodnikowych (SSD ) jest również zaprojektowanych dla formatu HDD. Dyski SSD, które mieszczą się w tych samych gniazdach co dyski twarde, zazwyczaj używają interfejsu SATA lub interfejsu Serial-attached SCSI ( SAS ) do przesyłania danych do i z systemu komputerowego hosta.

Co to są zewnętrzne dyski twarde?

Większość dysków twardych znajduje się wewnętrznie w komputerze i działa zgodnie z powyższym opisem. Jednak osoby fizyczne mogą również kupować zewnętrzne dyski twarde. Zewnętrzne dyski twarde mogą służyć do zwiększania pojemności pamięci komputera lub do działania jako urządzenie przenośne do tworzenia kopii zapasowych danych. Dyski zewnętrzne łączą się z komputerem lub urządzeniem przez interfejsy takie jak USB 2.0, USB-C lub zewnętrzne SATA (eSATA). Zewnętrzne dyski twarde mogą również mieć wolniejsze szybkości przesyłania danych w porównaniu z wewnętrznymi dyskami twardymi.

Główną zaletą zewnętrznego dysku twardego, oprócz możliwości rozszerzenia przestrzeni dyskowej urządzenia, jest jego przenośność. Użytkownicy mogą przechowywać dane z wielu urządzeń i fizycznie zabrać je ze sobą, gdziekolwiek się znajdują.

Typowe błędy dysku twardego

Dyski twarde mogą ulec awarii z różnych powodów. Jednak awarie generalnie dzielą się na sześć następujących ogólnych kategorii.

  • Awaria elektryczna występuje, gdy na przykład przepięcie uszkodzi obwody elektroniczne dysku twardego, powodując awarię głowicy odczytu/zapisu lub płytki drukowanej. Jeśli dysk twardy włącza się, ale nie może odczytywać i zapisywać danych ani uruchamiać się, prawdopodobnie co najmniej jeden z jego elementów uległ awarii elektrycznej.
  • Awaria mechaniczna może być spowodowana zużyciem, a także mocnym uderzeniem, takim jak mocny upadek. Może to spowodować, między innymi, uderzenie głowicy napędu odczytu/zapisu w obracający się talerz, powodując nieodwracalne uszkodzenia fizyczne.
  • Awaria logiczna występuje, gdy oprogramowanie dysku twardego jest zagrożone lub przestaje działać poprawnie. Wszelkiego rodzaju uszkodzenia danych mogą prowadzić do logicznej awarii. Obejmuje to uszkodzone pliki, złośliwe oprogramowanie i wirusy, nieprawidłowe zamknięcie aplikacji lub wyłączenie komputera, błąd ludzki lub przypadkowe usunięcie plików, które są krytyczne dla działania dysku twardego.
  • Awaria uszkodzonego sektora może wystąpić, gdy nośniki magnetyczne na obracającym się talerzu dysku twardego nie są wyrównane, co powoduje, że określony obszar na talerzu staje się niedostępny. Złe sektory są powszechne i często ograniczone, gdy się pojawiają. Jednak z biegiem czasu liczba uszkodzonych sektorów może wzrosnąć, prowadząc ostatecznie do awarii systemu, niedostępnych plików lub zawieszenia lub opóźnienia działania dysku twardego.
  • Awaria oprogramowania układowego ma miejsce, gdy oprogramowanie, które wykonuje zadania konserwacyjne na dysku i umożliwia komunikację dysku twardego z komputerem, ulega uszkodzeniu lub przestaje działać prawidłowo. Ten rodzaj awarii może prowadzić do zawieszenia dysku podczas uruchamiania lub do nierozpoznania lub błędnej identyfikacji komputera, do którego podłączony jest dysk twardy.
  • Może również wystąpić wiele nieznanych awarii, które kumulują się w czasie. Na przykład problem elektryczny może prowadzić do awarii mechanicznej, takiej jak awaria głowicy odczytu/zapisu. Może to również doprowadzić do logicznej awarii, w wyniku której na talerzach dysku twardego rozwinie się kilka uszkodzonych sektorów.

Historia dysków twardych

Dysk twardy został stworzony w 1953 roku przez inżynierów IBM, którzy chcieli znaleźć sposób na zapewnienie losowego dostępu do dużych pojemności danych przy niskich kosztach. Opracowane dyski były wielkości lodówek, mogły przechowywać 3,75 MB danych i zaczęły być dostarczane w 1956 roku. Innymi wczesnymi dostawcami technologii dysków twardych były Memorex, Seagate Technology i Western Digital.

Rozmiar dysku twardego stale się zmniejsza wraz z rozwojem technologii. W połowie lat 80. wprowadzono formaty 3,5-calowe i 2,5-calowe, które stały się standardem w komputerach osobistych.

Gęstość dysków twardych wzrosła od czasu, gdy technologia została po raz pierwszy opracowana. Pierwsze dyski twarde mogły przechowywać megabajty danych, podczas gdy dziś ich pojemność mieści się w zakresie terabajtów. Hitachi Global Storage Technologies ( HGST ) – obecnie marka Western Digital – wypuściła pierwsze dyski twarde o pojemności 1 TB w 2007 roku. W 2015 roku firma HGST ogłosiła pierwszy dysk twardy o pojemności 10 TB. A w 2021 roku Western Digital zaprezentował dwa dyski twarde o pojemności 20 TB.

Ewolucja dysków twardych i rozwój technologii

W 2013 roku firma Seagate Technology zaprezentowała dyski twarde, które wykorzystują technologię zapisu magnetycznego typu shingled (SMR). SMR zwiększa gęstość zapisu na dyskach twardych, nakładając na siebie ścieżki magnetyczne na każdym dysku, zamiast umieszczać je równolegle do siebie. Nazywa się go gontem , ponieważ tory zachodzą na siebie podobnie jak gonty na dachu.

Ten obraz pokazuje, jak wygląda dysk twardy z jego wewnętrznymi komponentami.

HGST ogłosiło pierwszy dysk twardy wypełniony helem w 2012 roku. Hel jest mniej gęsty, chłodniejszy i lżejszy od powietrza, zużywa mniej energii, zwiększa gęstość dysku i poprawia wydajność w porównaniu z tradycyjnymi dyskami twardymi. W 2016 roku firma Seagate ogłosiła swój własny dysk twardy z helem o pojemności 10 TB.

W 2021 r. producent dysków Western Digital zaprezentował dwa dyski twarde 20 TB — Ultrastar DC HC560 i WD Gold HDD Enterprise Class SATA HDD. Obecnie największy dostępny rozmiar dysku twardego to 20 TB. Oba dyski twarde są w standardowym formacie 3,5 cala, ale mają różne zastosowania. Ultrastar DC HC560 jest przeznaczony dla dostawców pamięci masowej w chmurze oraz serwerów biznesowych, systemów bezpieczeństwa i sieciowych urządzeń pamięci masowej. Dysk WD Gold HDD jest przeznaczony dla przedsiębiorstw, które obsługują duże obciążenia aplikacji.

Dyski twarde a dyski SSD

Główną alternatywą dla dysków twardych są dyski półprzewodnikowe.

W przeciwieństwie do dysków twardych dyski SSD nie zawierają ruchomych części. Dyski SSD mają również mniejsze opóźnienia niż dyski twarde, dlatego często są preferowane do przechowywania krytycznych danych, do których należy uzyskać szybki dostęp, oraz dla aplikacji o wysokim zapotrzebowaniu na wejścia/wyjścia . Dyski SSD są skonfigurowane tak, aby zapewniały wysokie prędkości odczytu/zapisu dla sekwencyjnych i losowych żądań danych. Ponadto dyski SSD nie przechowują danych magnetycznie, dzięki czemu wydajność odczytu pozostaje stała, niezależnie od miejsca przechowywania danych na dysku. Dyski SSD mają również krótszy czas rozruchu.

To właśnie z powodu tych korzyści i tego, że dyski twarde są bardziej podatne na awarie, dyski twarde zaczynają być teraz zastępowane przez dyski SSD.

Jednak pomimo tego, że większość użytkowników komputerów PC zaczęła preferować dyski SSD, dyski twarde – wraz z taśmą magnetyczną – są nadal często używane do przechowywania dużych ilości danych. Częściowo dzieje się tak dlatego, że dyski SSD są droższe niż dyski twarde z punktu widzenia ceny za gigabajt. Wiele macierzy pamięci masowej dla przedsiębiorstw jest dostarczanych z mieszanką dysków HDD i SSD w celu obniżenia kosztów przy jednoczesnym zapewnieniu lepszej wydajności. Dyski SSD mają również ustaloną oczekiwaną żywotność, ze skończoną liczbą cykli zapisu, zanim wydajność spadnie. W porównaniu z dyskiem twardym dyski SSD zawodzą szybciej.

 

Adresy punktów przyjmujących zlecenia można zobaczyć pod tym linkiem “Punkty przyjmowania zleceń

MiP Data & Forensic oferuje odzyskiwanie utraconych danych z najcięższych przypadków uszkodzeń dysków twardych i dysków SSD w największym europejskim  Centrum odzyskiwania danych w Warszawie