Što je tvrdi disk?

Čuli smo za pojam tvrdi disk, na engleskom Hard Disk Drive, i već možemo zaključiti da je riječ o nekoj računalnoj komponenti. Što je Hard Disk Drive i koje funkcije obavlja u radu jednog osobnog računala?

Ovom prilikom ćemo pojasniti rad i ulogu tvrdog diska u osobnom računalu, imajući u vidu da primarna uloga ove komponente može imati istu ili sličnu definiciju i kod većih korporacijskih mašina, serverskih instalacija i manjih uređaja poput laptop računala, mobitela isl…

Povijest tvrdog diska

2016.godine obilježena je 60. obljetnica postojanja tvrdog diska. Danas sve više kupujemo moderne SSD izvedbe, no i dalje u svijetu računalne tehnologije dominira standardni, cjenovno povoljni i kapacitetom nadmoćniji klasični HDD (Hard Disk Drive). Osvrnut ćemo se malo na povijest tvrdog diska, njegove začetke i razvoj kroz spomenuti period od više od 60 godina.

Priča je započela sa RAMAC računalom, koje je proizvela kompanija IBM, a riječ je o prvom takvom uređaju koji je koristio komponentu za skladištenje podataka. RAMAC je skraćenica od Random Access Method of Accounting And Control.

RAMAC 305

Prva komercijalna upotreba tvrdog diska započela je 1957.godine, sa puštanjem u prodaju računala IBM 305 RAMAC. Iz današnje perspektive to računalo ne možemo nazvati osobnim računalom, što nije ni bilo, ali je tehnologija proizašla iz RAMAC programa pronašla put ka globalnom tržištu i velikoj primjeni u svim granama industrije, pa tako i u svijetu osobnih računala koja su se kasnije pojavila.

Zanimljivo je spomenuti da je RAMAC računalo koristilo tvrdi disk dimenzija jedne današnje perilice rublja, sa kapacitetom od svega 5MB. U to vrijeme 5MB je bilo mnogo, dok danas jedan tvrdi disk od 3,5″ ima kapacitet od preko 1TB. U tom kontekstu napredak je itekako vidljiv. Već u prvim godinama korištenja, kupci su tražili sve veći prostor za skladištenje podataka, a to je iziskivalo tvrdi disk većih dimenzija. Da bi izbjegli korištenje tvrdog diska veličine današnjeg frižidera, IBM se odlučio proizvoditi Removable Storage – zamjenjivi tvrdi disk. Na taj način kupci su mogli kupovati više jedinica (komada) tvrdog diska, povećavajući tako ukupni prostor za pohranu. Ipak, i novi IBM 1311 tvrdi diskovi su bili prilično glomazni, i bilo je samo pitanje vremena kada će se pojaviti kompaktni uređaji – slični ovim današnjim.

Prve HDD uređaje trebamo gledati u kontekstu vremena, i razumjeti da nisu imali primjenu u našim domovima. Pojam osobno računalo još uvijek nije bio korišten, da bi se u 70-tim dogodila prava PC revolucija.

Sve do 1970.godine računala su bila glomazna, skupa i specijalizirana za određene zadatke. Koristili su ih najveće tehnološke kompanije, sveučilišta i uredi različitih vlada u razvijenim zemljama.

Kako se tehnologija razvijala, elektronske komponente bile su sve više dostupne, kvalitetnije i cijenom mnogo prihvatljivije. Zbog svega spomenutog, i zbog nekih drugih faktora, prazninu naših domova počeli smo popunjavati osobnim računalima. U početku su to bili ograničeni strojevi, sa tek par MB prostora za pohranu, da bi kroz nadolazeće godine imali sve brže, pouzdanije i kapacitetom veće tvrde diskove na koje smo mogli nasnimiti igrice, video, glazbu, i druge podatke koje smo htjeli.

1980.godine kompanija Shugart Technology predstavlja tvrdi disk kapaciteta 5MB, koji je dizajniran za ugradnju u osobno računalo. Disk koji su predstavili bio je dimenzija 5,25″, što je godinama nakon toga bio standard. Jedan HDD od 5MB u to vrijeme je imao cijenu od 1500$.

Kompanija Shugart Technology brzo se razvija i osvaja tržište. Niste nikada čuli za Shugart Technology? Možda zbog toga što je kompanija još 1980.godine promijenila ime u Seagate. Sada je sve mnogo jasnije.

Seagate je danas možda i najpoznatiji brend za proizvodnju i prodaju HDD komponenti.

Napredak kroz kratku povijest zapisivanja

Veličine kroz povijest Tvrdog Diska

Ako želimo opisati napredak tehnologije u proizvodnji tvrdog diska, možemo kazati da je u periodu od 25 godina jedan tvrdi disk veličine frižidera, sa istim ili većim kapacitetom za pohranu podataka napredovao (smanjio se na veličinu od 6″ u prosjeku).

Osim napretka u pogledu manjih dimenzija, tvrdi disk je imao sve veći kapacitet, bio je pouzdaniji i tiši prilikom rada, trošio je manje električne energije, te je imao bržu komunikaciju sa centralnom jedinicom računala.

I danas prilikom kupovine tvrdog diska, gledamo prvo na kapacitet za pohranu, brzinu prijenosa i recenzije koje možemo pronaći o pouzdanosti pojedinog modela.

Najpoznatiji proizvođači danas su: Seagate, Western Digital, Toshiba, Fujitsu i mnogi drugi.

Tehnologija i način rada

Klasični tvrdi disk radi na principu rotirajućih ploča po kojima piše/čita igla. Ploče su precizno izrađene od stakla, po površini kojeg se nalazi tanki metalni sloj koji je potreban da “zapamti” magnetno stanje. Igla koja se pomiče iznad površine rotirajućih ploča prenosi magnetno stanje prema elektronici – gdje se kasnije takvi zapisi pretvaraju i bitove, odnosno u 0 i 1. Dakle, tvrdi disk je klasični uređaj koji može zapisati ili pročitati magnetno stanje na maloj površini, te isporučiti signale prema vanjskim elektronskim komponentama, koje će binarne podatke predočiti u neku smislenu cjelinu.

Dijelovi tvrdog diska

Obično u jednom kućištu tvrdog diska možemo pronaći 2 ili više rotirajućih ploča, smještenih jednu ispod druge, a svaku od njih prate i dvije igle za čitanje (jedna sa gornje strane, druga sa donje strane jedne ploče).

Brzina rotiranja ploča u tvrdom disku ima direktnog utjecaja na njegovu brzinu pisanja/čitanja. Obično se ploče rotiraju brzinama od 4200 okretaja u minuti, pa sve do 15000 okretaja u minuti (posebno brzi diskovi za servere). Osobna računala koriste diskove prosječnih brzina rotiranja između 5400o/m – 7200o/m.

Kapacitet tvrdog diska

Kapacitet za pohranu podataka ovisi o broju rotirajućih ploča, ali i o preciznoj izradi ploča i igle za čitanje. To znači da, ako imamo mogućnost da magnetno stanje zapišemo na manjem prostoru, to ćemo imati veći broj takvih zapisa (veći kapacitet). Razvoj tehnologije doveo je do činjenice da jedan 3,5″ tvrdi disk, sa dvije rotirajuće ploče u sebi može zapisati i preko 1TB podataka.

Konektor P-ATA i S-ATA

Neke značajne promjene, barem u svijetu osobnih računala, nisu se dogodile. P-ATA konektor dominirao je godinama, točnije desetljećima, da bi ga naslijedio S-ATA konektor, koji koristimo i danas.

Napisat ćemo malo o P-ATA i S-ATA konektorima, glavne razlike, i njihove značajke.

Iako smo koristili neke druge standarde, ovom prilikom ćemo opisati gore dva spomenuta konektora za HDD.

P-ATA

P-ATA konektor je skraćenica za Parallel ATA, a riječ je o standardu za povezivanje tvrdog diska, floppy diska i optičkih uređaja sa matičnom pločom računala. Konektor je prepoznatljiv po svojih 40 pinova, koji su povezani spljoštenim kabelom sa isto toliko žica u sebi. P-ATA se pojavio 1986.godine, i bio je dominantan sve do 2003.godine, kada dolazi novi S-ATA konektor. P-ATA konektor je imao neka ograničenja, što je dovelo do potrebe novog i boljeg standarda za povezivanje spomenutih komponenti.

Glavna ograničenja P-ATA standarda bila su: 8,3MB/s (kasnije do 133MB/s) brzina protoka podataka, i najvažnije: na matičnoj ploči smo mogli imati 2 uređaja (Master i Slave) koje smo podesili kombinacijom “jumper-a” na poleđini diska.

P-ATA je imao mnoge izvedbe, i napredovao je vremenom. U principu, ovo je samo kratki osvrt na tu tehnologiju, i nemamo prostora dublje zalaziti u temu.

S-ATA

S-ATA (Serial ATA) dolazi 2003.godine, i već u kratkom periodu se vide mogućnosti ovog standarda, zbog čega brzo zauzima dominantni položaj u svijetu osobnih računala. Odmah da ga usporedimo sa prethodnikom, napisat ćemo da je brzina protoka podataka od 1,5Gbit/s, pa sve do 6Gbit/s. Za usporedbu: P-ATA je imao od 8,3MB/s do 133MB/s brzinu prijenosa podataka.

S-ATA je standard sa manje pinova (tek 7 pinova) na konektoru, ima veće brzine i dozvoljava veći broj spojenih uređaja na jednu matičnu ploču. Korištenjem S-ATA kabela nije potrebno odrediti primarni disk s pomoću “jumper-a”, nego kroz postavke BIOS-a ili jednostavno spajanjem primarnog diska na odgovarajući (obično S-ATA 0) ulaz na matičnoj ploči.

Koliko je S-ATA dominantan u poređenju na P-ATA pokazuje podatak da je već 2008.godine udio isporučenih PC jedinica sa S-ATA standardom bio 99%.

Trajnost tvrdog diska

Kada pričamo o trajnosti tvrdog diska tu nema nekih konkretnih podataka. Svaka kompanija hvali svoj proizvod i teško će se dogoditi da neka od njih priznaje nedostatke pojedinog modela.

Ako tražite tvrdi disk za kupiti, prije odabira bi bilo dobro potražiti recenzije na internetu. Tek pola sata pretraživanja i čitanja može vam dati potreban uvid u odabir nekog modela.

Recenzije su odlična stvar, posebno kada želimo znati pravu istinu o nekom proizvodu. Recenzije pišu ljudi koji su zapravo koristili neki uređaj (ne samo HDD), i gotovo uvijek su objektivne i iskreno napisane. Kod recenzija nema uljepšavanja, ili skrivanja nekih nedostataka.

Svakako se dobro raspitajte, jer mnogo znači kada kupite tvrdi disk koji se godinama dokazao kvalitetom i pouzdanim radom, nego neki za koji ste već mogli saznati da ima tendenciju pokvariti se kroz kratki vremenski period.

Trajnost diska ovisi o mnogo faktora, no oni u biti često nadžive konfiguraciju računala. Nije to uvijek slučaj, pa će neki zakazati već nakon par mjeseci korištenja, dok će drugi uredno raditi godinama. Opterećenje tvrdog diska igra veliki značaj po tom pitanju. Što više radi (piše/čita) tvrdi disk bi trebao kraće da traje. Nema u njemu potrošnih dijelova kao takvih, ali svaki mehanički sklop, ili elektronska komponenta godinama trpe trošenje, te na kraju stradaju pa kažemo da tvrdi disk ne radi ispravno.

Nova generacija tvrdih diskova – SSD

U ovoj priči moramo spomenuti tehnologiju SSD (Solid State Drive). Prije nego krenemo sa tekstom, pogledajte donju fotografiju, na kojoj se vide 2 klasična Hard Disk uređaja, i jedan dosta manji SSD.

Kingston – 240GB

Na fotografiji se nalaze Western Digital HDD od 500GB, Toshiba HDD od 500GB i jedan Kingston SSD M.2 kapaciteta 240GB.

Danas sve češće viđamo SSD u našim kućnim računalima, a veliki hosting provideri u svojim ponudama s ponosom ističu SSD hosting isl.. Zbog čega je tako, i što je zapravo SSD?

Nekom drugom prilikom ćemo detaljno pisati na temu SSD-a, a za sada pročitajte kratki osvrt.

Za razliku od klasičnog tvrdog diska, kojeg nazivamo i mehanički, SSD je potpuno nova tehnologija, bez pokretnih dijelova u sebi i sa gotovo trenutnim odazivom na potrebe pisanja/čitanja.

Prva ispitivanja ove tehnologije događala su se još davne 1950-te godine, kasnije u 70-tim i 80-tim, ali se koristila isključivo u tehnološki najnaprednijim super računalima. Kapacitet u to vrijeme nije bio ni blizu današnjeg, pa su super računala radila na 2MB-20MB u to vrijeme, ali ako se sjetimo klasičnih diskova, možemo zaključiti da su uređaji bili konkurentni?

Ne baš, jer ovdje nismo spomenuli cijenu jednog SSD uređaja u 50-tim, ili godinama koje su uslijedile. Cijena se zapravo ne spominje nama smrtnicima, kada se priča o super računalima.

Tehnologija SSD je ipak napredovala, pa shodno tome je padala i cijena u proizvodnji tih komponenti. Danas svatko od nas (vlasnika PC-a) može da odabere SSD i uživa u performansama koje su nekada bile ekskluzivno pravo samo jakih znanstvenih laboratorija, tajnih agencija, ili nekih drugih istraživačkih projekata.

Tehnologija je zaživjela i dostupna je masama. Princip rada SSD uređaja možemo u nekoj mjeri porediti sa radom RAM modula u računalu. Umjesto rotirajućih ploča, i igle za očitavanje magnetnog zapisa na površini svake ploče, SSD uređaj radi uz pomoć posebno dizajniranog čipa, s kojim sabirnica komunicira daleko većim brzinama.

Memorijski čip u SSD uređaju sastavljen je od mreže NAND polja, a svako polje može u sebe zapisati između 240KB i 4MB. Kontrolni čip na SSD-u u sebi ima zapisanu adresu svakog polja NAND čipa. Zbog toga je brzina rada ovog uređaja iznimno velika. Određeni podatak (kada se zatraži) je gotovo trenutno dostupan, i korisnik računala ne osjeća nikakav zastoj u radu. Vrijeme potrebno za pristup nekim podacima SSD uređaja mjeri se u nanosekundama.

Trebamo napomenuti da se još uvijek daleko više koriste klasični hard diskovi, a prava dominacija novijeg SSD će doći (prema predviđanjima) 2021.godine.

Danas se SSD koristi najčešće u:

  • Poslovnim računalima, posebno programerskim tvrtkama, i alatima koji rade sa velikom količinom podataka i obrađuju ih
  • Gamerskoj industriji, posebno iz razloga velikih brzina čitanja/pisanja, što olakšava igranje, pa igrač ne osjeća nikakve zastoje i trzanja dok igra
  • Mobilnim uređajima jer je SSD kompaktan, i mali je potrošač električne energije. Danas se NAND čipovi koriste u pametnim telefonima, tabletima, pa i manjim laptop modelima
  • WEB serverima, posebno zbog ponude performansi u kontekstu brzine.

Detaljno o SSD-u nekom drugom prilikom. Za sada smo zaokružili priču jedne računalne komponente – Tvrdi Disk, i dali dovoljno informacija da sebi u glavi stvorite sliku o tom uređaju. Ako nikada u životu niste otvorili kućište računala, da vidite što se u njemu nalazi, lako možete zamisliti kako izgleda klasični HDD, princip kako radi i koju ulogu ima za pravilan rad PC-a.

Objavio

I. S.

"I hate money; it brings sadness to life." - Said no one ever.

Odgovori

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *