hardハードドライブとは何ですか？

ハードドライブとは何ですか？
ハードドライブの物理コンポーネント
接続テクノロジー
使用されるフォームファクター
物理的および論理的構造
コンテンツの物理構造
コンテンツの論理構造
アドレッシングシステム
ファイルシステム
ハードドライブが良いかどうかを知る方法

今日は、ハードドライブとは何か、それが何のためにあるのかを詳しく見ていきます。記憶装置の発明のためではなかったのに、今日ではパーソナルコンピュータがなかった可能性があります。さらに、それほど多くの情報を格納できるサポートがなければ、テクノロジーはそれほど進歩していなかったでしょう。

ハードディスクはコンピュータの動作にとって重要なデバイスではないことを知っています。しかし、データがなければ、コンピュータの有用性は事実上ゼロです。

コンテンツインデックス

この傷やSSDのハードドライブは少しずつ、この記事で取り上げる従来のハードドライブに勝っています。ただし、これでもストレージ容量と耐久性が向上します。それでは、ハードドライブとは何か、そしてそれがどのように機能するかを見てみましょう

ハードドライブとは何ですか？

まず、ハードドライブとは何かを定義する必要があります。ハードディスクは、データを不揮発的に格納するためのデバイスです。つまり、磁気記録システムを使用してデジタルデータを格納します。このようにして、記録された情報を媒体に永続的に保持することが可能です（したがって、揮発性ではありません）。 HDDまたはハードディスクドライブとも呼ばれます。

ハードディスクは、ハーメチックボックスに挿入され、高速で回転する共通の軸によって結合された1つ以上の剛性プレートで構成されています。通常アヒルの2つの面が保管用である各アヒルには、2つの別々の読み取り/書き込みヘッドがあります。

ハードドライブは、グラフのコンピューターまたはvitaの2次メモリーの一部であり、メモリーレベル5（L5）以下です。メインメモリ（RAMメモリ）がデータを取得して、CPUまたはプロセッサからの命令の送受信に使用できるようにするため、これはセカンダリメモリと呼ばれます。この2次メモリは、コンピュータで使用可能な最大容量のメモリであり、揮発性でもありません。コンピュータの電源を切ると、RAMは空になりますが、ハードディスクは空になりません。

ハードドライブの物理コンポーネント

ハードディスクの動作を知る前に、ハードディスクが持つさまざまな物理コンポーネントをリストして定義すると便利です。

料理：情報が保存される場所になります。それらは水平に配置され、各プレートは2つの面または磁化された表面、上面と下面で構成されます。これは通常、金属またはガラスで構成されています。それらに情報を格納するために、セルには正または負（1または0）に磁化できるセルがあります。 読み取りヘッド：読み取りまたは書き込み機能を実行する要素です。プレートの各面または表面にこれらのヘッドが1つあるため、2つのプレートがある場合は4つの読み取りヘッドがあります。これらのヘッドはプレートと接触しません。これが発生すると、ディスクに傷が付き、データが破損します。皿が回転すると、空気の薄膜が作成され、皿と再生ヘッドの間のカウントが妨げられます（約3 nm離れています）。 メカニカルアーム：読み取りヘッドの保持を担当する要素になります。リーディングヘッドを内側から外側に直線的に動かすことで、料理の情報にアクセスできます。これらの変位は非常に高速ですが、機械的な要素であるため、読み取り速度に関してかなりの制限があります。 エンジン：ハードドライブ内に2つのモーターがあり、1つはプレートを回転させるために、通常は5000〜7200回転/分（rpm）の速度です。また、メカニカルアームの移動用に別の電子回路もあります。電子回路：機械要素に加えて、ハードドライブには、ヘッドの位置決めとこれの読み取りと書き込みの機能を管理する電子回路も含まれます。この回路は、ハードディスクと他のコンピュータコンポーネントとの通信も担当し、プレートのセルの位置をRAMおよびCPUメモリが理解できるアドレスに変換します。 キャッシュメモリ：現在のハードドライブには、電子回路にメモリチップが組み込まれており、物理的な大皿からRAMメモリへの情報交換のためのブリッジとして機能します。これは、物理情報へのアクセスを軽減する動的バッファのようなものです。 接続ポート：ディスクの背面で、パッケージの外側に接続ポートがあります。これらは通常、マザーボードへのバスコネクタ、12 V電源コネクタ、およびIDEの場合はマスター/スレーブ選択用のジャンパースロットで構成されます。

接続テクノロジー

ハードディスクはコンピュータのマザーボードに接続されている必要があります。ハードドライブに特性または時間を提供するさまざまな接続テクノロジーがあります。

IDE（統合デバイスエレクトロニクス）：

ATAまたはPATA（パラレルATA）とも呼ばれます。最近まで、これはハードドライブをコンピュータに接続する標準的な方法でした。 40本または80本のケーブルで構成されるパラレルバスを介して2つ以上のデバイスを接続できます。

このテクノロジは、RAMとハードドライブ間の直接接続を可能にするため、DMA（ダイレクトメモリアクセス）とも呼ばれます。

2つのデバイスを同じバスに接続するには、それらをマスターまたはスレーブとして構成する必要があります。このようにして、コントローラは、誰にデータを送信するか、そのデータを読み取るか、および情報の交差がないことを認識します。この構成は、デバイス自体のジャンパーを介して行われます。

マスター：バスに接続された最初のデバイスである必要があります。通常、ハードディスクはDC / DVDリーダーの前でマスターモードに設定する必要があります。オペレーティングシステムがインストールされている場合は、マスターバイクのハードドライブも構成する必要があります。 スレーブ： IDEバスに接続されたセカンダリデバイスになります。スレーブになるには、最初にマスターが必要です。

IDE接続の最大転送速度は166 MB /秒です。 Ultra ATA / 166とも呼ばれます。

SATA（シリアルATA）：

これは、今日のPCの現在の通信規格です。この場合、データの送信には、パラレルバスの代わりにシリアルバスが使用されます。従来のIDEよりもはるかに高速で効率的です。さらに、デバイスのホット接続が可能で、バスがはるかに小さく管理しやすくなっています。

現在の標準はSATA 3にあり、最大600 MB /秒の転送が可能です。

SCSI（Small Computer System Interface）：

このパラレルタイプのインターフェースは、高いストレージ容量と高い回転速度を備えたハードドライブ用に設計されています。この接続方法は、従来、サーバーや大容量ストレージハードドライブのクラスターに使用されていました。

SCSIコントローラは、最大16台のデバイスのデイジーチェーン接続で7台のハードドライブと同時に動作します。最大転送速度が20 Mb / sの場合

SAS（シリアル接続SCSI）：

これは、SCSIインターフェイスの進化であり、SATAと同様に、直列に機能するバスですが、SCSIタイプのコマンドはハードドライブとの対話に引き続き使用されます。その特性の1つは、SATAによって提供されるものに加えて、複数のデバイスを同じバスに接続でき、それらのそれぞれに一定の転送速度を提供できることです。 16を超えるデバイスを接続することが可能で、SATAディスクと同じ接続インターフェイスを備えています。

その速度はSATA未満ですが、接続容量は大きくなります。 SASコントローラーはSATAディスクと通信できますが、SATAコントローラーはSASディスクと通信できません。

使用されるフォームファクター

フォームファクターに関しては、インチで測定されるそれらのいくつかのタイプがあります：8、5´25、3´5、2´5、1´8、1および0´85。最も使用されているのは3.5インチと2.5インチです。

3.5インチ：

サイズは101.6 x 25.4 x 146 mmです。縦長（41.4mm）ですが、CDプレーヤーと同じサイズです。これらのハードドライブは、事実上すべてのデスクトップコンピューターで使用されているものです。

2.5インチ：

その測定値は69.8 x 9.5 x 100 mmであり、フロッピードライブの一般的な測定値です。これらのハードドライブは、ノートブックコンピューターに使用されます。

物理的および論理的構造

ハードドライブの物理コンポーネントを見てきたので、そのデータ構造がハードドライブの各プレートにどのように分割されているかを知る必要があります。いつものように、それは単にディスクにランダムに情報を記録することの問題ではなく、それらに格納された特定の情報へのアクセスを可能にする独自の論理構造を持っています。

コンテンツの物理構造

追跡

ディスクの各面は、各面の内側から外側に向かって同心リングに分割されています。トラック0は、ハードドライブの外縁を表します。

シリンダー

それらはいくつかのトラックのセットです。円柱は、各プレートと面に垂直に配置されたすべての円によって形成されます。それらは、ハードドライブ上に仮想のシリンダーを形成します。

セクター

トラックは、セクターと呼ばれる弧の断片に分割されます。これらのセクションは、データブロックが格納される場所です。セクターのサイズは固定されていませんが、510 B（バイト）、つまり4 KBの容量があるのが普通です。以前は、各トレッドのセクターのサイズは固定されていました。これは、空の穴があるために、直径が大きい外側のトラックが無駄になっていたことを意味していました。これは、トラックのサイズに応じてセクター数を変更することにより、スペースをより効率的に使用できるZBR（ゾーンによるビット記録）テクノロジーで変更されました（半径が大きいトラック、セクターが多い）

クラスター

アロケーションユニットとも呼ばれ、セクターのグループです。各ファイルは特定の数のクラスターを占有し、他のファイルは特定のクラスターに格納できません。

たとえば、4096 Bのクラスターと2700 Bのファイルがある場合、単一のクラスターを占有し、その中にスペースも含まれます。しかし、これ以上ファイルを保存することはできません。ハードドライブをフォーマットするとき、特定のクラスターサイズを割り当てることができます。クラスターサイズが小さいほど、特に小さなファイルの場合、そのスペースがより適切に割り当てられます。逆に、読み取りヘッドのデータにアクセスするのは難しくなります。

大容量ストレージユニットには、4096 KBのクラスターが理想的です。

コンテンツの論理構造

論理構造は、データがその内部で編成される方法を決定します。

ブートセクター（マスターブートレコード）：

一般にMBRとも呼ばれ、ハードディスク全体の最初のセクター、つまりトラック0、シリンダー0セクター1です。このスペースには、パーティションの開始と終了に関するすべての情報を含むパーティションテーブルが格納されます。 Mesterブートプログラムも保存されます。このプログラムは、このパーティションテーブルの読み取りと、アクティブパーティションのブートセクターへの制御の提供を担当します。このようにして、コンピュータはアクティブパーティションのオペレーティングシステムから起動します。

異なるパーティションに複数のオペレーティングシステムがインストールされている場合は、ブートローダーをインストールして、起動するオペレーティングシステムを選択できるようにする必要があります。

パーティションスペース：

ハードディスクは、ハードディスク全体またはそのいくつかをカバーする完全なパーティションで構成できます。各パーティションは、ハードドライブを特定の数のシリンダーに分割し、それらをシリンダーに割り当てるサイズにすることができます。この情報は、パーティションテーブルに格納されます。

各パーティションには、ラベルと呼ばれる名前が割り当てられます。 Windowsでは、C：D：C：などの文字になります。パーティションをアクティブにするには、ファイル形式が必要です。

分割されていないスペース：

また、まだパーティション化されていない、つまりファイル形式を指定していない特定の領域がある場合もあります。この場合、ファイルを保存することはできません。

アドレッシングシステム

アドレス指定システムにより、読み取りヘッドを、読み取りたいデータが配置されている正確な場所に配置できます。

CHS（シリンダー-ヘッド-セクター）：これは最初に使用されたアドレス指定システムでした。これらの3つの値により、データが配置されている場所に読み取りヘッドを配置することができました。このシステムは理解しやすかったが、かなり長い位置決め方向を必要とした。

LBA（論理ブロックアドレス指定）：この場合、ハードディスクをセクターに分割し、それぞれに一意の番号を割り当てます。この場合、命令チェーンはより短く、より効率的です。現在使用されている方法です。

ファイルシステム

ハードディスクにファイルを格納するためには、どのように格納するかを知る必要があるため、ファイルシステムを定義する必要があります。

FAT（ファイル割り当てテーブル）：

これは、ディスクのインデックスであるファイルアロケーションテーブルの作成に基づいています。各ファイルで使用されるクラスターと、空きクラスター、障害のあるクラスター、または断片化されたクラスターが格納されます。このようにして、ファイルが隣接していないクラスターに分散されている場合、このテーブルを介して、それらがどこにあるかを知ることができます。

このファイルシステムは、2 GBを超えるパーティションでは機能しません

FAT 32：

このシステムは2GBのFAT制限を取り除き、より大きなクラスターサイズでより大きな容量を可能にします。 USBストレージドライブは通常、このファイルシステムを使用します。これは、さまざまなオペレーティングシステムや、オーディオプレーヤーやビデオプレーヤーなどのマルチメディアデバイスに最も互換性があるためです。

制限の1つは、4 GBを超えるファイルを格納できないことです。

NTFS（新技術ファイルシステム）：

これは、Windows NT以降のWindowsオペレーティングシステムで使用されるファイルシステムです。 FATシステムのファイルとパーティションの制限がなくなり、保存されたファイルのセキュリティも強化されます。これは、ファイルの暗号化とこれらのアクセス許可の構成をサポートするためです。さらに、パーティションサイズごとに異なるクラスターサイズを割り当てることができます。

このファイルシステムの制限は、古いバージョンのLinuxまたはMac OSと完全に互換性がないことです。そして何よりも、オーディオやビデオプレーヤーやテレビなどのマルチメディアデバイスではサポートされていません。

HFS（階層ファイルシステム）：

AppleがMACオペレーティングシステム用に開発したシステム。これは、ボリュームまたはパーティションを512 Bの論理ブロックに分割する階層ファイルシステムです。これらのブロックは、アロケーションブロックにグループ化されます。

EXT Extended File System）：

これは、Linuxオペレーティングシステムで使用されるファイルシステムです。現在、Ext4バージョンです。このシステムは、大きなパーティションを処理し、ファイルの断片化を最適化することができます。

その最も優れた機能の1つは、これ以前およびそれ以降のファイルシステムに対応できることです。

ハードドライブが良いかどうかを知る方法

パフォーマンスと速度の観点から、ハードディスクの容量を決定するさまざまな方法があります。あるハードディスクと別のハードディスクのパフォーマンスを比較する方法を知るには、これらを考慮する必要があります。

回転速度：ハードディスクのプレートが回転する速度です 。高速になると、データ転送速度が速くなりますが、ノイズと発熱も大きくなります。最良の方法は、5400 rpmを超えるIDEまたはSATAドライブを購入することです。 SCSIの場合は、7200 rpm以上であることを示しています。ローテーションを高くすると、平均レイテンシも低くなります。 平均待ち時間：読み取りヘッドが指定されたセクターに入るまでにかかる時間です。再生ヘッドは、セクターが見つかるまでディスクが回転するのを待つ必要があります。したがって、rpmが高いほど、レイテンシは低くなります。 平均検索時間：再生ヘッドが指定されたトラックに到達するまでの時間。これは8〜12ミリ秒です。 アクセス時間：リーダーがセクターにアクセスするのにかかる時間。これは、平均待ち時間と平均検索時間の合計です。 9〜12ミリ秒の時間。 書き込み/読み取り時間：この時間は、ファイルサイズに加えて、他のすべての要因に依存します。 キャッシュメモリ：ディスクから読み取られたデータを一時的に格納するRAMなどのソリッドタイプのメモリ。このようにして、読み取り速度が向上します。キャッシュメモリが多いほど、読み取り/書き込みが高速になります。（非常に重要） ストレージ容量：明らかに、データを保存するために利用可能なスペースの量です。より良いです。 通信インターフェース：データがディスクからメモリに転送される方法。 SATA IIIインターフェースは、このタイプのハードドライブで現在最も高速です。