Merevlemez
A merevlemez (angolul hard disk drive, rövidítése HDD) egy számítástechnikai adattároló berendezés. Az adatokat kettes számrendszerben, mágnesezhető réteggel bevont, forgó lemezeken tárolja.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Működési elve
A merevlemez (az angol elnevezés alapján hívják winchester-nek is) berendezés, mely az adatokat mágnesezhető réteggel bevont lemezeken tárolja, melyet a forgó lemez fölött mozgó író/olvasó fej ír, vagy olvas. A lemezek állandóan forognak, forgási sebességüket rpm-ben adják meg (Revolutions Per Minute, azaz percenkénti fordulatszám, „fordulat per perc”). Ez általában 5400 – 7200, SCSI csatolásúaknál 10 000 – 15 000 közötti érték. A fej körülbelül 1 (Hitachi, régebben IBM meghajtókban 0,19) nanométeres légpárnán repül a lemez felett, ezért egy apró porszem is tönkreteheti azokat. Összeszerelésük ezért speciális körülmények között, pormentes üzemcsarnokban, úgynevezett tisztatérben történik. Egy winchesterben több lemez is van: mindegyikhez két fej tartozik: alul-felül egy. Mivel az azonos fej, és lemezszámú meghajtók kapacitása eltérő lehet, a végleges kapacitást és az adattárolásra használt területeket a gyártás során, úgynevezett szervóírással alakítják ki. A HDD-beli lemezeket azonos központú, különböző sugarú körök tagolják, ezeket sáv-oknak (track-eknek) nevezzük. A sávok azonosítása számokkal történik, a legkülső sáv a 0-s sorszámú. Azokat a sávokat melyek egymás alatt helyezkednek el cilinder-nek nevezzük. A sávokat tovább lehet bontani ún. szektor-okra. Ezeket is sorszámozzák, ezek eggyel kezdődnek. A könnyebbség kedvéért a winchester 3-4 szektort együtt szokott kezelni, ezek a szektorcsoportok, a cluster-ek.
[szerkesztés] A merevlemez főbb tulajdonságai
- Tárolókapacitás: ez jellemzi a winchestert abból a szempontból, hogy mennyi adat fér rá: kezdetekben csak pár megabájt volt, manapság már 40 GB – 8 TB között mozog.
- Írási és olvasási sebessége: ezt nagyban befolyásolja a lemez forgási sebessége, amely jellemzően 5400, 7200, 10 000 vagy 15 000 fordulat/perc (rpm). A merevlemez átviteli sebességének növelésének érdekében beépítenek egy gyorsítótárat (cache-t). Mivel általában szekvenciális írásról és olvasásról van szó, a merevlemez elektronikája a gyorsítótárba gyűjtögeti a kiírandó adatokat, majd ha elegendő összegyűlt, egyszerre kiírja a lemezre. Olvasásnál a lemezről többet beolvas, mint amennyire szükség van az adott pillanatban, arra a statisztikai tényre építve, hogy „úgy is kérni fogjuk az utána lévő adatokat” (előreolvasás). Nem kevésbé fontos szerepe még, hogy a csatolófelület felé szakaszosan is, de állandó sebességgel küldje és fogadja az adatokat. A gyorsítótárnak köszönhetően a HDD elérési ideje lényegesen lecsökken. A gyorsítótár lehetőségeinek kihasználása érdekében a nagyobb adatsűrűségű tárolókhoz nagyobb méretű szokott lenni. Régebben 2, 4, 8 MiB-os, manapság a nagyobb kapacitású HDD-k mellé 16, 32 vagy 64 MiB-os gyorsítótárat szoktak rakni.
- Csatolófelület: ezen keresztül történik az adatátvitel, több fajta létezik: ATA (PATA), SATA (SATA I, SATA II, SATA III), SCSI, SAS (Serial Attached SCSI), FC (Fiber Channel).
[szerkesztés] Egyéb kapcsolódó fogalmak
Particionálás: a merevlemezt particionálás-sal több logikai meghajtóra oszthatjuk fel. Ezek a partíciók fizikailag egy lemezen vannak, ám az operációs rendszer több meghajtóként érzékeli, és kezeli őket. Tehát a partíció a merevlemez egy logikailag különálló darabja, melyet az adatok szervezésére használunk. A particionálás műveletét a rendszerprogram telepítése kezdetén szokták végrehajtani.
Formattálás/Formázás: ahhoz hogy a mágneslemezeken lévő mágneses réteg alkalmas legyen adatok tárolására, létre kell hozni a tároláshoz szükséges rendszert. Ezt formattálásnak vagy formázásnak nevezzük. Formázáskor jönnek létre a sávok, szektorok. A formattálást egy bizonyos partícióra hajtjuk végre. Formattáláskor az adott partíción lévő fájlok törlődnek, bár egyes technikákkal visszaállíthatóak.
Fájlrendszer: ahhoz, hogy fájlokat tároljunk egy merevlemezen, a PC-nek fájlrendszerre van szüksége, amely megadja a fájl nevét, helyét. Hasonlít egy katalógusra. Minden partíciónak megvan a saját személyi katalógusa, az állománykiosztási tábla (File Allocation Table, FAT vagy Master File Table, (MFT)). A PC-ken a legkorábbi fájlrendszer a FAT16 volt, még DOS operációs rendszer alá. Ezt követte a FAT32, ez a Windows 95, Windows 98 fájlrendszere volt, ezt pedig az NTFS (New Technology File System) követte. Ez a Windows NT-alapú rendszerek fájlrendszere: a Windows 2000-é, a Windows XP-é, a Windows Server 2003-é, illetve a Windows Vistáé. Unix és Linux operációs rendszerek alatt ettől eltérő fájlrendszereket használnak. A FAT fájlrendszerek hátránya az NTFS-szel szemben, hogy egy fájl mérete maximum 4 GB lehet.
Töredezettség: a HDD-n lévő fájlok egy idő után logikailag töredezetté válnak. Oka az, hogy a merevlemez nem tud egy szektornál kisebb egységet címezni, így amikor ír egy fájlt, és az nem tölti be teljesen a szektort, kihasználatlan hely keletkezik. A merevlemez lassulását az okozza, hogy amikor ír egy adott információt, de a következő szektor foglalt, akkor ettől a szektortól egy távolabbi üres szektorba kell raknia a fájl további részét – az író/olvasó fejnek mozognia kell, hogy elérje – és ez lassabb elérési időt okoz. Ezt az állapotot töredezettségnek, vagy fragmentáltságnak nevezzük. Ezt különböző szoftverek segítségével, töredezettségmentesítő, defragmentáló programokkal könnyen lehet orvosolni.
Több merevlemez használata: ha több merevlemezünk is van egy csatornán, akkor be kell állítani, hogy melyik legyen az elsődleges (master), és melyik legyen a másodlagos (slave, azaz a szolga). Jellemzően a masteren van a boot szektor, az a szektor, ami az operációs rendszer betöltését szolgálja.
Merevlemez mobilitása: a merevlemez mobilitását több módon próbálták elérni:
- Egyfajta megoldás a külső merevlemez, melynek kulturált külső borítása van, valamint a számítógép általános célú interfészei közül valamelyikre csatlakoztatható (eSATA, USB, párhuzamos port, SCSI-port, FireWire port). A külső merevlemez valamivel drágább, és csatlakozástól függően általában lassabb is, mint a belső. A merevlemezek közül már gyártanak strapabíróbbakat is: gumiburkolattal, és ezek kisebb ütődéseket is kibírnak.
- A mobilrack a másik megoldás: ekkor a merevlemez könnyen kihúzható a gépből, és átvihető másikba, és sebességbeli csökkenés sincs. Ez notebookoknál nem alkalmazható.
Biztonság: a merevlemez ugyan viszonylag hosszú élettartamú eszköz, ám meghibásodások itt is előfordulhatnak: a biztonságra megoldás a HDD-k RAID-be szervezése. Az adatvesztés előrejelzésére több technikát is kifejlesztettek: egy ilyen például a SMART is.
Alkalmazásuk: az 5400 fordulatos merevlemez jellemzően 2,5 hüvelykes méretben kerül piacra, és általában notebookokban alkalmazzák alacsony fogyasztása miatt, illetve külső rackekben csekély fizikai mérete és elhanyagolható tömege miatt. A 7200 rpm-es lemezek általában 3,5 colos méretben képviseltetik magukat az asztali gépekben, illetve merevlemezes DVD-írókban. A 10 000 fordulatos HDD-k többsége SCSI vagy Fibre Channel csatolóval kapható, szintén 3,5 colos méretben. Gyorsasága, megbízhatósága és nem utolsósorban ára miatt leginkább a szerverpiacon alkalmazzák, valamint nagy adatbiztonságot igénylő rendszerekben (leginkább RAID tömbként). A merevlemezek ATA, SATA, SCSI, SAS vagy Fibre Channel csatlakozó porttal készülnek.
A HDD-k jövője: a merevlemezt az egyre nagyobb kapacitású, gyorsabb, és sokkal kisebb fogyasztású flashmemóriák (SSD) szoríthatják ki, először a hordozható számítógépek terén. Több merevlemez-gyártó tervezi nemsokára a hibrid merevlemezek bevezetését, amelyek ötvözik a két technikát.
[szerkesztés] Magyar és KGST vonatkozások
A hatvanas évek végére, az érintett vállalatok „lobbizása” és felső szintű döntések eredményeképpen kialakult a számítógépes iparág szerkezete. A vezető szerep az iparvállalati kategóriában Videoton-nak jutott. Háttérbe szorult, csak epizódszereplő lett többek között az Orion, az EMG és a Telefongyár is. A Videoton önálló fejlesztő vállalatot is létrehozott, de komoly szerep jutott a kutatóintézeteknek (KFKI, SZKI, SZTAKI) is. A perifériagyártás meghatározója a Magyar Optikai Művek lett. A MOM kezdte el gyártani a francia, SAGEM licence alapján a DISCMOM, merevlemezes háttértárolót, amely méretét tekintve nem emlékeztetett a mai winchesterre. Az első szériák kapacitása 0,8 Mbájt volt. A készülék elektronikáját a BRG gyártotta. A több mint másfél évtizedes gyártás, fejlesztés csúcseredménye az 5 MB kapacitás volt. A MOM-nak komoly finommechanika és vegyi kikészítői tapasztalat birtokában sem sikerült biztonságosan kiváltani a mágnes lemezek gyártását. A vállalat a nyolcvanas években elkezdte a winchesterek fejlesztését is. Ezekkel azonban csak a prototípusig, illetve a nullszériáig jutott, a sorozatgyártás a cég felszámolása miatt már nem indulhatott meg. A kötegelt, cserélhető merevlemezes tárolók gyártása a KGST munkamegosztásban Bulgáriának jutott.
[szerkesztés] Forrás
