Trdi disk (HDD): definicija, delovanje, kapaciteta (GB, TB) in vrste

Trdi disk (HDD), trdi disk ali trdi pogon je naprava za shranjevanje podatkov za računalnike, ki za shranjevanje podatkov uporablja magnetni pomnilnik. Zmogljivost trdega diska se običajno meri v gigabajtih (GB), lahko pa se meri tudi v terabajtih, kadar je zmogljivost več kot 1000 gigabajtov. Gigabajt je tisoč megabajtov, megabajt pa milijon bajtov, kar pomeni, da je gigabajt ena milijarda bajtov. Nekateri trdi diski so tako veliki, da se njihova zmogljivost meri v terabajtih (TB), pri čemer je en terabajt tisoč gigabajtov (1 TB = 1024 GB).

Kako deluje trdi disk (osnovni delci)

Trdi disk je mehanična naprava, ki shranjuje podatke magnetno na eno ali več vrtljivih plošč (platters). Glavne komponente so:

• Platters (plošče): premazane z magnetnim materialom, na katerih se podatki zapisujejo v krožnih stezah.
• Glave za branje/pisanje: majhne magnetne glave, ki lebde nad površino plošč in berejo ali zapisujejo magnetne signale.
• Vreteno (spindle): poganja vrtenje plošč — hitrost vrtenja se meri v RPM (rotations per minute), npr. 5.400, 7.200, 10.000 ali 15.000 RPM.
• Aktuator (krmilna roka): premika glave med različnimi stezami za dostop do podatkov.
• Vgrajena predpomnilnik (cache): začasni pomnilnik, ki pospešuje branje in pisanje z zmanjšanjem latence pri pogostih operacijah.
• Kontroler in vdelana programska oprema (firmware): upravljata operacije diska, optimizacijo premikov glav in komunikacijo z računalnikom.

Ključni parametri in zmogljivost

• Kapaciteta: izražena v GB ali TB. Pomembno je razumeti razliko med decimalnim in binarnim izračunom: proizvajalci običajno uporabljajo decimalno opredelitev (1 TB = 1 000 000 000 000 bajtov), operacijski sistemi pa pogosto poročajo v binarnih enotah (1 TiB = 2^40 bajtov = 1 099 511 627 776 bajtov), zato se lahko prikaže manjša številka v OS kot pri deklaraciji proizvajalca.
• RPM (hitrost vrtenja): višje vrednosti običajno pomenijo krajšo povprečno zakasnitveno čas in večjo prepustnost (throughput).
• Predpomnilnik (cache): večja vrednost (npr. 128 MB, 256 MB) lahko zmanjša število fizičnih dostopov do plošč in izboljša zmogljivost.
• Hitrost prenosa (MB/s): odvisna od gostote zapisa na plato in vmesnika (SATA, SAS).
• MTBF in stopnja napak: merita zanesljivost; za kritične aplikacije izbiramo diske z višjimi ocenami in daljšimi garancijami.

Vrste trdih diskov in vmesniki

• Po obliki:
  • 3,5" — standard za namizne računalnike in strežnike (večje zmogljivosti in zmogljivost v MB/s).
  • 2,5" — običajno v prenosnikih in nekaterih zunanjih ohišjih; tudi uporabljeni v NAS napravah.
  • manjše oblikovne velikosti (1,8") so redkejše in zastarele.
• Po namenu:
  • Namizni (desktop)
  • Prenosni (laptop)
  • NAS-optimizirani — zasnovani za delovanje 24/7 in večdisčni RAID okolji.
  • Enterprise — z visoko zmogljivostjo, vzdržljivostjo in pogosto s SAS vmesnikom.
  • Nadzorni (surveillance) — optimizirani za zapis velikega števila video tokov.
  • Zunanji diski — HDD v ohišju z USB ali Thunderbolt vmesnikom.
• Vmesniki: najpogosteje SATA (priporočljiv za potrošniške računalnike) in SAS (za strežnike/enterprise). SATA III omogoča do 6 Gbit/s, SAS pa višjo zanesljivost in hitrost v strežniških okoljih.

Prednosti in slabosti v primerjavi z SSD

• Prednosti HDD:
  • Nižji strošek na GB — primerni za velike količine podatkov in arhiviranje.
  • Dostopnost velikih kapacitet (več TB) po ugodnejših cenah.
• Slabosti HDD:
  • Počasnejši dostop (večja zakasnitev) v primerjavi z SSD, kar vpliva na zagon sistema in odzivnost aplikacij.
  • Mehanske komponente — občutljivi na udarce, vibracije in obrabo.
  • Višja poraba energije in hrup/izpusti toplote pri nekaterih modelih.

Vzdrževanje in priporočila za uporabo

• Redno varnostno kopirajte podatke — trdi diski lahko prenehajo delovati brez opozorila.
• Za HDD uporabljajte defragmentacijo (pri tradicionalnih datotečnih sistemih), kar lahko izboljša zmogljivost; pri SSD to ne priporočamo.
• Preprečite mehanske udarce — med delovanjem so glave zelo blizu površini plošč in udarci lahko povzročijo izgubo podatkov.
• Vzdržujte primerno temperaturo — previsoke temperature skrajšajo življenjsko dobo.
• Preverjajte SMART podatke diska za zgodnje opozorilne znake okvare.

Nasveti pri nakupu

• Določite namen: sistemski disk (hitrost) ali arhiv (kapaciteta).
• Izberite primerno obliko (3,5" za namizje, 2,5" za prenosnike) in vmesnik (SATA za običajne uporabnike, SAS za strežnike).
• Preverite RPM in velikost predpomnilnika za boljše zmogljivostne zahteve.
• Za NAS ali strežniško rabo izberite diske, namenjene delovanju 24/7 z ustrezno garancijo.
• Primerjajte proizvajalčevo deklarirano kapaciteto in dejansko poročilo operacijskega sistema (zaradi decimalnega vs. binarnega merjenja).

Trdi diski ostajajo pomemben in cenovno učinkovit način za shranjevanje velikih količin podatkov, čeprav jih v številnih primerih dopolnjujejo hitrejši SSD-ji za operacijski sistem in pogoste aplikacije.

Različni vmesniki

V preteklih letih je bilo na voljo veliko vrst diskovnih vmesnikov, čeprav so vsi uporabljali enako tehnologijo zapisovanja z vrtljivo ploščo. Razlike so bile v načinu kodiranja podatkov v binarno obliko, celovitosti podatkov, hitrostih prenosa podatkov, zahtevah glede kablov in stroških. Leta 2009 je bilo običajno, da je bil trdi disk priključen prek povezave Serial ATA. Pred tem se je povezava imenovala "IDE", danes pa se imenuje Parallel ATA. V velikih podatkovnih centrih se pogosto uporablja Fibre Channel.

Pri strežnikih je zelo priljubljen vmesnik SCSI. Obstaja več vrst in različic vmesnika SCSI, kot sta vzporedni in zaporedno priključeni SCSI, pri čemer se vsak od njih povečuje po hitrosti in ceni. V strežnikih se pogosto uporablja več pogonov SCSI, ki so med seboj povezani, da se zavarujejo pred izgubo ali poškodbo podatkov (to je znano kot RAID - in na voljo je veliko konfiguracij).

Kabli Serial ATA so običajen način povezovanja trdih diskov

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je trdi disk?

V: Kako se običajno meri zmogljivost trdega diska?

V: Kaj pomeni en gigabajt?

V: Ali obstajajo večje zmogljivosti od gigabajtov?

Išči po črki