Hard Disk Drive

ruajtje magnetike me një ose më shumë pjata të ngurta me rrotullim të shpejtë të veshur me material magnetik. Pllakat çiftëzohen me koka magnetike, zakonisht të rregulluara në një krah aktivues lëvizës, i cili lexon dhe shkruan të dhëna në sipërfaqet e pjatës. Të dhënat aksesohen në mënyrë të rastësishme, që do të thotë se blloqet individuale të të dhënave mund të ruhen dhe të merren në çdo mënyrë. HDD-të janë një lloj ruajtjeje jo të paqëndrueshme, që ruan të dhënat e ruajtura kur fiket. HDD-të moderne janë zakonisht në formën e një kutie të vogël drejtkëndore.

I prezantuar nga IBM në vitin 1956, HDD-të ishin pajisja dominuese e ruajtjes dytësore për kompjuterët me qëllime të përgjithshme duke filluar nga fillimi i viteve 1960. HDD-të e ruajtën këtë pozicion në epokën moderne të serverëve dhe kompjuterëve personalë, megjithëse pajisjet kompjuterike personale të prodhuara në vëllim të madh, si telefonat celularë dhe tabletët, mbështeten në pajisjet e ruajtjes së memories flash. Më shumë se 224 kompani kanë prodhuar HDD historikisht, megjithëse pas konsolidimit të gjerë të industrisë, shumica e njësive janë prodhuar nga Seagate, Toshiba dhe Western Digital. HDD-të dominojnë vëllimin e ruajtjes së prodhuar (ekzabajt në vit) për serverët. Megjithëse prodhimi po rritet ngadalë (me eksabajt të dërguar), të ardhurat nga shitjet dhe dërgesat e njësive po bien sepse disqet në gjendje të ngurtë (SSD) kanë shkallë më të lartë të transferimit të të dhënave, densitet më të lartë të ruajtjes në zonë, besueshmëri disi më të mirë dhe kohë vonesë dhe akses shumë më të ulët.

Të ardhurat për SSD, shumica e të cilave përdorin memorie flash NAND, tejkaluan paksa ato për HDD në 2018. Produktet e ruajtjes së flashit kishin më shumë se dyfishin e të ardhurave se disqet e hard disqeve që nga viti 2017. Megjithëse SSD-të kanë katër deri në nëntë herë kosto më të lartë për bit, ata po zëvendësojnë HDD-të në aplikacione ku shpejtësia, konsumi i energjisë, madhësia e vogël, kapaciteti i lartë dhe qëndrueshmëria janë të rëndësishme. Që nga viti 2019, kostoja për bit i SSD-ve po bie dhe çmimi premium mbi HDD-të është ngushtuar.

Karakteristikat kryesore të një HDD janë kapaciteti dhe performanca e tij. Kapaciteti specifikohet në prefikset e njësisë që korrespondojnë me fuqitë prej 1000: një disk 1 terabajt (TB) ka një kapacitet prej 1000 gigabajt (GB; ku 1 gigabajt = 1 miliard (109) bajt). Në mënyrë tipike, një pjesë e kapacitetit të një HDD nuk është e disponueshme për përdoruesin sepse përdoret nga sistemi i skedarëve dhe sistemi operativ i kompjuterit, dhe mundësisht tepricë e integruar për korrigjimin dhe rikuperimin e gabimeve. Mund të ketë konfuzion në lidhje me kapacitetin e ruajtjes, pasi kapacitetet janë deklaruar në gigabajt dhjetore (fuqitë 1000) nga prodhuesit e HDD-ve, ndërsa sistemet operative më të përdorura raportojnë kapacitete në fuqi prej 1024, gjë që rezulton në një numër më të vogël se sa reklamohet. Performanca specifikohet si koha e nevojshme për të lëvizur kokat në një pistë ose cilindër (koha mesatare e aksesit), koha që i duhet sektorit të dëshiruar për të lëvizur nën kokë (latenca mesatare, e cila është një funksion i shpejtësisë fizike të rrotullimit në rrotullime për minutë), dhe në fund shpejtësia me të cilën transmetohen të dhënat (shkalla e të dhënave).

Dy faktorët më të zakonshëm të formës për HDD-të moderne janë 3,5 inç, për kompjuterët desktop, dhe 2,5 inç, kryesisht për laptopët. HDD-të lidhen me sistemet me kabllo standarde të ndërfaqes si kabllot PATA (Parallel ATA), SATA (Serial ATA), USB ose SAS (Serial Attached SCSI).

Paraqitja e parë e HDD-ve në treg u bë në vitin 1956 njohur si pjesë e kompjuterit IBM 305 RAMAC nga kompania IBM, zbuluar nga Reynold Johnson. Ky HDD kishte 24 inç me mundësi ruajtjeje të 5 milion karaktereve dhe me mundësi përclljeje të të dhënave shumë të vogël.. Në vitin 1961 IBM paraqiti hard diskun "IBM 1301", që mundësi më të shpejtë për leximin e të dhënave.

Në vitin 1973, IBM paraqiti HDD-në IBM 3340 "Winchester" që planifikohej të kishte kapacitet 70 MB e që lexonte të media të lubrifikuara e që teknologjia e këtij hard disku është baza e teknologjisë e cila përdoret për prodhimin e HDD-ve të kohës së sotit.

Që nga viti 1956 e gjere në fillim të viteve të 80-ta hard disqet sa i përket anës fizike ishin të mëdhenjë dhe ishte e pa mundur që instaloheshin në zyra të vogla e në shtëpi si dha harxhonin energji elektrike të konsiderueshme sepse duhej vendosur në hapësirë të ruajtur mirë, gjithashtu sa i përket anës memorizuese ato kishin shumë pakë mundësi memorizuese, saktësisht shumica e tyre kishin vetëm 8-inç (respektivisht 210 – 195 mm). Këto hard disqe kishin madhësi e cila mund të krahasohet me një makinë për larjen e rrobave dhe në të shumtën e rasteve kerkonin furnizim tre fazësh energjie. Për shkak të kësaj hard disqet para viteve të 80-ta nuk u përdorën si pjesë për mikro kompjuterë, por kjo ndryshoi kur Seagate Technology paraqiti hard diskun ST-506 i pari që kishte 5.25-inç me kapacitet 5 MB.

Gjatë viteve të mesme të 90-ta HDD-të kishin mundësi ruajtje jo vetëm të dokumenteve me tekste, por edhe të llojeve tjera të skedarëve si foto, audio e video skedarë.

Kapaciteti dhe madhësia e hard disqeve me kalimin e kohës ndryshoi dukshëm duke kaluar nga përmasat e mëdha fizike, me nevoja ekstreme energjie e me kapacitete të vogogla në HDD me përmasa të vogla (që ditët e sotit disa mund të futen në xhepin e palltos) me nevojë të vogël energjie elektrike e me kapacitete të mëdha të ruajtjes së të dhënave.

Tani HDD-të standarde kan kapacitet 1 tera bajt.

•  
  Western Digital WD400 (Pamje nga lart dhe nga poshtë)
•  
  Pamja e një hard disku të zakonshëm kompjuteri.
•  
  Pamja e një hard disku të jashtëm (eksternal).
•  
  Hard disku i vjeter IBM-62PC, rreth vitit 1979, 6 × 8″ Me mundësi rreth 65 MB hapsirë për ruajtje të të dhënave.
•  
  Madhësi të ndryshme të HDD-ve.
•  
  Pamja e brendshme e një HDD.
•  
  Fragmentimi dhe defragmentimi i disqeve.
•  
  Pamja e brendshme e një HDD.

Mënyra e memorizimit dhe leximit të të dhënave

Memorizimi dhe leximi i të dhënave në një HDD bëhet duke pasur si bazë ligjet e elektro magnetizmit. HDD është i përbërë nga disqe të mbuluara nga një shtresë materiali magnetik. Numri i këtyre disqeve dhe lloji i materialeve mbështjellës tregojnë dhe cilësinë e HDD. Trashësia e kësaj shtrese mbështjellëse është në rangun e 1/10000 mm. Disqet janë të futur në një kuti metalike që mbron disqet dhe pjesët tjera nga grimcat e pluhurit. Në fund të kësaj kutie është një kartelë e quajtur kartela logjike, kjo kartelë merr komandat nga kontrolleri i HDD-së. Kartela logjike përkthen komandat e këtij kontrolleri në ndryshime tensioni në mënyrë që të bëhet spostimi i kokave lexuese dhe shkruese. Kokat lexuese/shkruese janë krahë metalikë që në majë kanë një bobinë elektromagnetike dhe janë të vendosura mbi sipërfaqen e disqeve (1/1000 e diametrit të flokut – afërsisht) në mënyrë që të bëhet leximi/shkrimi i informacionit. Kartela logjike i komunikon kokave lexuese/shkruese nëse të dhënat duhen shkruar/lexuar mbi/nga sipërfaqet e disqeve magnetike. Në qendër disqet janë të lidhur me një bosht që rrotullohet me shpejtësi kostante (mijera rrotullime në minutë).

Memorizimi i të dhënave në HDD

Në qoftë se nuk ka asnjë fushë magnetike thërrmijat magnetike që ka pjesa sipërfaqësore e disqeve kanë një orjentim të rastësishëm. Në qoft se mbi to vendoset një magnet (i cili krijon një fushe magnetike) thërrmijat orjentohen sipas fushës magnetike do të thotë polet pozitive të thërmijave drejtohen nga poli negativ i magnetit ndërsa polet negative nga poli pozitiv. Në këtë mënyrë krijohet një bllok thërrmijash magnetike të orientuara në një kah të caktuar. Rolin e këtij magneti e luan bobina e kokës së shkrimit/leximit, e cila kur në të kalon rrymë elektrike transformohet në një magnet dhe krijon një fushë magnetike. Nqs ndërrohet kahu i rrymës elektrike bobina luan rolin e magnetit me pole të kundërta në karahasim me rastin e parë.

Dy blloqe të njëpasnjëshëm thërmijash të orietuara në një kah simbolizojnë 0 në sistemin binar, ndërsa kur janë të orientuara në kahe të kundërta simbolizojne 1 në sistemin binar. Kështu që nqs duam të shkruajmë 0 në një pozicion të caktuar të diskut duhet të pozicionojmë në këtë vend kokën lexuese/shkruese, krijohet blloku i parë i thërrmijave të orientuara, lëvizet koka dhe krijohet blloku i dytë i njëpasnjëshëm me të parin. Në rastin e parë kur vendoset koka lexuese/shkruese tek blloku i dytë i thërrmijave ndërrohet kahu i rrymës elektrike në mënyrë që thërrmijat të orjentohen me drejtim të kundërt.

Leximi i të dhënave të memorizuara në HDD

Që të bëhet leximi i të dhënave të memorizuara në HDD fillimisht analizohen blloqet e krijuara në fazën e memorizimit, duke vendosur kokën lexuese/shkruese mbi ato, por në këtë rast bobinës nuk i vjen rrymë. Kur bobina vendoset mbi të thërmijat magnetike të një blloku janë magnete shumë të vegjël që sidoqoftë krijojnë një fushë magnetike, lëvizja e kokës shkruese/lexuese në këtë fushë magnetike shkakton kalimin e rrymës elektrike në fijet e bobinës. Kjo rrymë e ndryshon kahun në bazë të drejtimit të fushës magnetike, do të thotë orjentimit të thërrmijave që e kanë shkaktuar atë, nga ky fakt bëhet dallimi midis 1 dhe 0 së memorizuar në HDD.

Në momentin kur në HDD nuk ka asnjë të dhënë të memorizuar në të (do të thotë është bosh), përpara memorizimit të të dhënave konkrete psh skedare të ndryshëm duhet bërë një proces paraprak që quhet formatim. Ky proces bën të mundur vendosjen e një adrese specifike për çdo pozicion të diskut. Fillimisht bëhet ndarja e diskut në sektore qarkore pastaj në pista. Kombinimi i një ose disa sektoreve në një pistë është blloku elementar i memorizimit dhe quhet cluster. Në këtë mënyrë si kur shkruan apo kur lexon të dhëna koka shkruese/lexuese di vendodhjen e saj në lidhje me sipërfaqen e diskut. Numri i blloqeve elementare (cluster) që mund të mbajë një disk tregojnë kapacitetin e diskut.

Në sektorin 0 të diskut memorizohet një skedë speciale që quhet FAT (anglisht: File Allocation Table, lexo: Fajll Allokejshën Tejbëll). Kjo skedë përmban informacione për udhëzuesin e diskut, strukturën e udhëzuesve dhe listën e cluster-ëve që janë përdorur për të memorizuar të dhëna.

FAT përdoret nga sistemi operativ DOS dhe disa versione fillestare të Windows 95, ndërsa në sistemet operative të sotme Microsoft përdorë një VFAT ose ndryshe dhe FAT32, ndryshimet midis këtyre dyjave janë se VFAT lejon leximin dhe shkrimin 32bit ndërsa FAT vetëm të 16 bit. FAT kufizon numrin e skedave që mund të memeorizohen në 65536 çfarë do kapaciteti të ketë disku, nga kjo rrjedh që dimensioni i cluster-it (njësia më e vogel ku mund të shkruhet një skedë ose pjesë e një skede) gjendet duke pjestuar kapacitetin e diskut me 65536(deri në kapacitetin 256 Mb një cluster është 4 KB), kështu që cluster-ët (në FAT) bëhen gjithmonë e më të mëdhenjë me rritjen e kapacitetit të HDD-së. Kur hapësira për memorizimin e skedave bëhet duke përdorur VFAT, mund të memeorizohen një numer më i madh skedash në disk , dimensionet e cluster-it janë standard 4 Kb, për disqe deri në 2 terabyte (ose afersisht 2 milione MB).

Kompresimi i disqeve

Siç u tha dhe më lart dimensionet e cluster-it tek FAT mund të arrinë dimensione relativisht të mëdha (psh 32 KB). Duke marrë parasysh faktin që një skedë teksti jo i formatuar që ka vetëm një karakter kërkon një hapësirë prej 1 KB për t’u memorizuar në disk del se memorizimi i një skede 1 Kb realisht memorizohet në një hapësirë në disk 32 KB, që është një harxhim i konsiderueshëm i hapësirës së memorizimit në HDD. Të njëjtën gjë mund të themi dhe për VFAT (vetëm që këtu harxhimi është më i vogël sepse dimensioni i një clusteri është 4Kb). Ekzistojnë programe kompjuterike (sistemet operative Windows i kanë të integruara) që bëjnë kompresimin e disqeve. Keto programe kopmjuterike bëjnë të mundur shkrirjen e gjitha skedave të diskut në një të vetëm për të evituar harxhimet e hapësirës së memorizimit.

Defragmentimi i disqeve

Kur memorizojmë skedën e parë në disk kjo memorizohet gjatë një piste në cluster të njëpasnjëshem, me fjalë të tjera koka lexuese/shkruese kalon nga një cluster tek tjetri në mënyrë të vazhdueshme. Këtë logjikë mund të përdorim në rastin kur memorizohen skedat fillestare në HDD, për pos eleminimit të një skede kjo e fundit le një hapësirë bosh që është e disponueshme për memorizimin e një skede ose pjese të një skede tjetër. Nqs do të përgjithësonim në rastin e shumë skedave del që me kalimin e kohës memorizimi i skedave nuk bëhet më në cluster të njëpasnjëshëm por në cluster që mund të jenë shumë larg nga njëri tetri. Ky fenomen (fragmentimi i skedave) ngadalson kohën e leximit dhe shkrimit pasi kokat magnetike duhet të lëvizin në hapsira që janë larg nga njëra tjetra për shkrimin dhe leximin e një skede. Si në rastin e mëparshëm ekzistojnë programe kompjuterike që bëjnë defragmentimin e disqeve, dhe bëjnë tëmundur memorizimin e një skede në cluster të njëpasnjëshëm (ose të afërt). Me anë të ketyre programeve kopmjuterike bëhet e mundur rritja e shpejtësisë së leximit dhe memorizimit të një skede në disk.

• Solid-state drive
• USB Flash Drive