HDD czyli popularnie rzecz ujmując dysk twardy to wciąż jedna z podstawowych pamięci masowych, jakie montuje się we współczesnych komputerach. Przyjrzyjmy się im nieco bliżej – jak działa dysk HDD?
Dysk twardy czyli HDD od angielskiego hard disk to mimo szybkiej ekspansji napędów półprzewodnikowych to rozwiązania wciąż dominujące na rynku. Świetnie miewa się zwłaszcza w segmencie ekonomicznym czyli tam, gdzie oprócz wydajności dużą, a nawet decydującą rolę odgrywa atrakcyjna cena. HDD mają w tym zakresie do powiedzenia znacznie więcej niż SSD czy pamięci flash.
Dyski twarde nie są nową technologią. Ich historia sięga połowy XX wieku. Pierwsze takie urządzenie w 1956 r. skonstruował amerykański IBM. RAMAC 350 miał 24 cale średnicy i pojemność 5 MB. Dyski jakie znamy z obecnych komputerów pojawiły się dopiero w 1980 r. Jako pierwsza wprowadziła je na rynek firma Seagate. Model ST-506 miał standardowy dziś rozmiar 5,25” i pojemność 5 MB.
Co to jest dysk twardy
Dysk twardy jest to rodzaj pamięci masowej, nieulotnej, w którym wykorzystuje się nośnik magnetyczny. Słowo „twardy” w jego nazwie wynika z zastosowania w nim twardego materiału podłoża dla tego nośnika, inaczej niż w dyskietkach, gdzie jest on elastyczny.
Budowa HDD
Podstawowym elementem twardego dysku jest znajdujący się w hermetycznej obudowie wirujący talerz lub zespół talerzy. Konstrukcja dysku wykonana jest zazwyczaj z aluminium a jego wnętrze pokrywa miękka warstwa zabezpieczająca – zapobiegająca uszkodzeniom urządzenia oraz tłumiąca hałas. Talerz lub talerze zamocowane są na wspólnej osi napędzanej silniczkiem elektrycznym. Najczęściej wykonane są one z aluminium. Ich wypolerowana powierzchnia pokryta jest nośnikiem magnetycznym. Ma on najczęściej grubość kilku mikrometrów. Zapis i odczyt danych zapewniają głowice. Na każdą powierzchnię talerza przypada po jednej głowicy dla odczytu i dla zapisu. Umieszczone są one na elastycznych ramionach (tzw. pozycjonerach), które ustawiają głowice w odpowiedniej pozycji względem obracających się talerzy. Napęd ramion głowic realizowany jest w tej chwili najczęściej układami typu voice cil czyli cewkami wzorowanymi na układach magnetodynamicznych stosowanych m.in. w głośnikach. Takie rozwiązanie umożliwia szybkie i precyzyjne umieszczanie głowić w zadanej pozycji co skutkuje czasami dostępu do danych na poziomie kilkudziesięciu milisekund.
We wspólnej obudowie, wraz z mechaniczną częścią dysku twardego znajduje się także elektronika czyli układy sterujące pracą dysku oraz przetwarzające zapisywane i odczytywane dane. Składa się ona z procesora sygnałowego (jednostki zarządzającej pracą całego nośnika), pamięci ROM zawierającej oprogramowanie proceduralne, interfejsu sygnałowego (ATA, SATA), pamięci podręcznej RAM, która buforuje zapis i odczyt danych, modułu zasilania oraz kontroli pracy silnika oraz bloku sterującego serwomechanizmem pozycjonera.
Jak działa HDD
Do sprawnej pracy dysku twardego niezbędne jest osiągnięcie przez niego właściwej, roboczej prędkości obrotowej. Jest to konieczne nie tylko ze względu na szybkość jego pracy ale także ze względu na zasadę pracy głowic, które w odpowiedniej odległości od wirujących talerzy utrzymywane są za pomocą poduszki powietrznej, wytwarzanej przez ruch obrotowy samych talerzy. W spoczynku głowice stykają się z talerzem blisko jego osi.
Odczyt i zapis realizowany jest za pomocą głowic magneto-rezystywnych. Odczyt polega na zmianie rezystancji głowicy odczytującej natomiast zapis realizowany jest poprzez zmianę natężenia pola magnetycznego generowanego przez głowicę zapisującą. Magnesuje ona ferromagnetyk warstwy magnetycznej aż do pełnego nasycenia pzy czym wykorzystuje ona właściwości histerezy magnetycznej.
Wady i zalety HDD
Najważniejszą zaletą tradycyjnych dysków twardych są ich pojemności oraz niska cena w stosunku do jednostki pojemności. Na tym polu górują one nad SSD i jeszcze jakiś czas – choć ceny napędów półprzewodnikowych cały czas spadają – będą dominować. Okupują to niestety znacznie niższą wydajnością, choć i tak jeszcze dla większości użytkowników tempo ich pracy jest zadowalające. Słabą stroną HDD jest natomiast dość niska odporność na awarie – zwłaszcza, co wynika z ich stricte mechanicznej konstrukcji, na uderzenia i innego typu czynniki udarowe.
Mimo, że jak pisaliśmy niedawno, przyszłość pamięci masowych należy do pamięci półprzewodnikowych to wciąż tradycyjne twarde dyski mają się dobrze i nie należy się spodziewać ich szybkiego zniknięcia z rynku komputerowego.
