Dysk twardy - informacje

Dysk stały naszego PC to wirujący talerz lub zespół talerzy o powierzchni pokrytej nośnikiem magnetycznym, a odpowiednio ustawiane na tych powierzchniach głowice zapisują i odczytują dane. Głowice umieszczone są na przypominającym ramię gramofonu ramieniu pozycjonującym i dociskane do powierzchni dysku sprężynami, ale podczas obrotów dysku nie stykają się z nią – powstająca w wyniku szybkich obrotów talerzy „poduszka powietrzna” utrzymuje głowice nad powierzchnią. Rozwiązanie takie nazywane jest „pływającymi głowicami” i jak na razie jest bezkonkurencyjne i stosowane powszechnie, chociaż są już w toku prace nad innymi sposobami prowadzenia głowic. Bez dysku twardego mającego wystarczające rozmiary (GB) nie moglibyśmy w dzisiejszych czasach normalnie funkcjonować. Dzisiejsze oprogramowanie jest zbyt duże, aby używać dysków 80 MB’ajtowych.

Rozwój technologiczny dysków twardych na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat, pod względem dynamiki można porównać chyba tylko z rozwojem układów scalonych.
Za pierwszy dysk twardy uznaje się wytworzone przez koncern IBM urządzeni IBM 305 RAMAC (Randmo Access Method of Accounting and Control). Dysk ten „ujrzał” światło dzienne 13 września 1956 roku i mógł pomieścić zawrotną w tamtych czasach ilość danych: ok. 5MB na, bagatela, 50 talerzach o 20-calowej średnicy każdy!
Na początku 1980 roku wprowadzono, wraz z rozpowszechnieniem komputerów osobistych, dostępne dla wszystkich dyski o średnicy 5,25 cala. Ich pojemność wynosiła od 5 do 10 MB.
Pierwszym dyskiem zastosowanym w komputerze PC, a dokładniej w firmowanych przez IBM komputerach IBM PC/XT, był opracowany przez firmę Seagate 5,25-calowy model ST-412. przy znacznie mniejszych od swojego „przodka” rozmiarach miał aż 10 MB pojemności.

Ten pierwszy stosowany w PC dysk już znacznie bardziej przypominał obecnie produkowane modele. Głowice odczytujące i zapisujące dane na talerzach dysku nie dotykały bezpośrednio powierzchni nośnika, czyli podobnie jak w obecnie produkowanych modelach. Oczywiście na początku lat 80 nikt nie słyszał o tak obecnie popularnym w PC interfejsie ATA, a wszystkie parametry wydajnościowe dysku znacznie odbiegały od tego, co udaje się uzyskać, stosując obecnie produkowane modele. Jednak sama idea działania i założenia konstrukcyjne pozostały.
Dziś napędy HDD wyposażone są w talerze o średnicy 3,5 cala. Ich pojemność liczona jest w gigabajtach. Twarde dyski z biegiem lat staja się coraz mniejsze, jeśli chodzi o rozmiary i coraz większe, jeśli chodzi o pojemność.
Nowe programy wymagają coraz szybszych procesorów i modułów pamięci (RAM. Cache). Twardym dyskom poświęca się jakby nieco mniej uwagi, choć mają one nieraz zasadniczy wpływ na ogólną wydajność systemu. Często w praktyce okazuje się, że w seryjnie zmontowanym PC właśnie twardy dysk jest „wąskim gardłem”, hamując nieraz znacznie cały system.



Twarde dyski różnią się wymiarami zewnętrznymi, sposobem podłączenia (interfejsem) oraz różnymi procedurami zapisu magnetycznego. Wyróżnić możemy (na podstawie interfejsu) cztery główne typy twardych dysków:
Dyski ze złączem ST506/ST412
Dyski ze złączem ESDI
Dyski ze złączem SCSI
Dyski ze złączem (E)IDE


Standardowym dyskiem w dzisiejszych pecetach jest typ (E)IDE (Enhanced Integrated Device Electronic) oraz, w wydajniejszych systemach, dysk SCSI, który doczekał się w międzyczasie kilku różnych specyfikacji. Różnice w szybkości i przepustowości obu rodzajów dysków są w obecnie produkowanych modelach praktycznie niezauważalne, a przewaga SCSI polega raczej na zaletach samego interfejsu, który pozwala na jednoczesne podłączenie do 7 różnych urządzeń (w wersji standardowej). Związane z tym możliwości konfiguracyjne są zdecydowanie większe niż w przypadku EIDE.
Pozostałe rodzaje twardych dysków to modele już nie produkowane i w zasadzie przestarzałe. Jednakże, ponieważ jeszcze do niedawna były masowo montowane w pecetach i do dziś z powodzeniem wypełniają swoje zadania, zajmiemy się nimi. O tym, czy dany komputer można wyposażyć w nowy lub w dodatkowy twardy dysk decyduje przede wszystkim typ interfejsu.

Stosowana w dyskach sztywnych technika zapisu nie odbiega od tej, z jaką mamy do czynienia w magnetofonie czy w kartach telefonicznych, a także w dyskietkach. Wytwarzane przez elektromagnetyczną głowicę pole magnetyczne powoduje uporządkowanie domen magnetycznych w nośniku ferromagnetycznym o szerokiej pętli histerezy, a ruch tak zapisanego nośnika w pobliżu głowicy odczytującej powoduje w niej indukcję sygnału elektrycznego, odpowiadającego zapisanym danym. Współczesna technologia do odczytu danych używa, zamiast głowic indukcyjnych, półprzewodnikowych elementów magnetorezystywnych, umożliwiających zwiększenie zarówno odczytywalnej gęstości zapisu, jak i zwiększenie szybkości odczytu.
Odległość głowicy od nośnika (ok. 2 milionowych części cala), jest o wiele mniejsza od średnicy ludzkiego włosa, przez tak wąską szczelinkę nie przechodzi nawet światło!
Wydajność dysku twardego jest na tyle istotna dla szybkości pracy całego systemu, że w praktyce dysk twardy jest „wąskim gardłem” w szybkości przetwarzania danych wewnątrz PC. „Twardziele” mimo wciąż rozwijanej szybkości transferu danych pozostają najwolniejszymi urządzeniami wewnątrz komputera (nie bierzemy pod uwagę napędów nośników wymiennych: dyskietek i płyt CD). Szybkość pracy dysku jest nadal dużo mniejsza niż np. pamięci RAM.

Oprócz wyżej wymienionych parametrów istotnym składnikiem wydajności dysku jest gęstość zapisu. Im więcej bitów daje się upakować na pewnym obszarze nośnika, tym więcej danych można odczytać, przy niezmienionych pozostałych parametrach (szybkość obrotowa, czas wyszukiwania ścieżki itp.). Zwróćmy uwagę, że od dłuższego czasu dyski ATA dostępne są w dwóch klasach. Pod względem szybkości obrotowej talerzy dzielą się na dwie kategorie: 5400 obr./min i 7200 obr./min. (od niedawna 10000 obr./min.) Mimo to, aktualnie produkowane dyski klasy „ekonomicznej” pracujące z prędkością obrotową 5400 obr./min uzyskują w testach większy transfer niż „wydajnościowe” dyski 7200 obr./min sprzed około roku. Lepsze rezultaty wolniej obracających się dysków (ale nowszych) to zasługa właśnie odpowiednio wyższej gęstości zapisu. Dlatego gdy zależy nam na wydajności dysku, to porównując parametry, bierzemy pod uwagę dyski wyprodukowane mniej więcej w tym samym czasie, w przeciwnym razie możemy się nieco oszukać. Jak ocenić wiek dysku? Na ogół sposób jest bardzo prosty, wystarczy sprawdzić datę produkcji umieszczoną na nalepce znamionowej dysku.

To czy szybkość pracy dysku twardego istotnie podniesie komfort pracy, zależy głównie od tego, jakiego typu prace wykonujemy za pomocą komputera. Nie da się zaprzeczyć, ze szybki dysk da odczuwalną (na korzyść) różnicę w następujących operacjach: uruchamianie się systemu (kiedy z dysku twardego ładowane są poszczególne komponenty systemu operacyjnego) oraz odczyt i zapis dużych plików (np. sekwencje wideo, nieskompresowane obrazy wysokiej rozdzielczości, wysokiej jakości nieskompresowany dźwięk itp.). dlatego, gdy zajmujemy się obróbką grafiki, nieliniowym montażem wideo czy obróbką dźwięku, powinniśmy zdecydować się na jak najszybszy model. Jeżeli jednak wspomniane zadania wykonujemy sporadycznie, a komputera używamy głównie do tworzenia dokumentów o małej objętości (typowe zadnia biurowe, tworzenie listów, prezentacji, obliczenia w arkuszach kalkulacyjnych itp.) lub do gier, kupowanie jak najszybszego dysku nie ma ekonomicznego sensu, bo wolniejsze dyski klasy 5400 obr./min w zupełności temu sprostają.


Przeglądając oferty lub informacje dystrybutorów i producentów dysków twardych niejednokrotnie dokonujemy wyboru na podstawie parametrów, jakie przedstawia dany model. Tymczasem w przypadku pojemności informacja podawana na ulotce nie do końca musi odpowiadać temu, co zobaczymy po sformatowaniu dysku w naszym komputerze. Po pierwsze, dość często spotykanym „wybiegiem” marketingowym jest podawanie pojemności danego dysku w mega- lub w gigabajtach, z zastrzeżeniem, że 1 MB to 1 000 000 bajtów, a 1 GB to 1 000 000 000 bajtów. Tymczasem stan faktyczny jest inny – 1 kB równy jest 1024 bajtom, a nie 1000 bajtom. Różnica nie jest co prawda wielka, ale przy olbrzymich pojemnościach dzisiejszych dysków te zaokrąglenia powodują, że różnica pomiędzy informacją producenta a wynikiem formatowania dysku w komputerze może okazać się zaskakująca dla nieświadomego takiej polityki użytkownika. Przykładowo dla dysku o pojemności (przy przeliczniku 1 kB = 1000 B) 18 042 MB otrzymamy, że dysk dysponuje faktyczną pojemnością ok. 17206,20 MB. Jak więc widać różnica sięga ponad 800 MB, co jeszcze nie tak dawno stanowiło całkowitą pojemność dysku twardego! Dlatego też dokonując wyboru musimy pamiętać o tym, w jaki sposób megabajty czy gigabajty są podawane w informacjach producenta.

Liczba obrotów na min. – parametr określający, z jaką szybkością obracają się talerze danego dysku. Im szybkość obrotowa jest wyższa, tym więcej danych może być odczytywanych przez głowice. Ten parametr należy oceniać biorąc pod uwagę także gęstość zapisu. Jednak przy porównywaniu dysków o podobnej pojemności te z większą szybkością obrotową są zazwyczaj szybsze.

Cache – pamięć podręczna dysku twardego. Do tej pamięci buforowane są dane odczytywane i zapisywane na dysku. Im tej pamięci jest więcej, tym sprawniejszy jest proces przesyłu danych. W dzisiejszych dyskach najczęściej montowane są 2 MB pamięci Cache, ale na rynku pojawiły się już dyski z pojemnością 8 MB Cache. Ta funkcja przydatna jest do kopiowanie/przenoszenia małych ilości plików, w przenoszeniu np. filmów nie zauważymy różnicy.


Integrated Drive Electronic (IDE) to określenie techniki realizacji nowego interfejsu, w którym całość logiki sterownika dyskowego przeniesiono do konstrukcji dysku, ATA zaś to AT Attachment – relacja nowego interfejsu do konstrukcji AT. Specyfikacja ATA została skodyfikowana przez ANSI jako oficjalny standard, definiując następujący zakres funkcji interfejsu:


Oznaczenia producentów:

Zawierają wiele informacji dotyczących twardego dysku. Po dokładnym przemyśleniu wszystkich za i przeciw zdecydowaliśmy się na zakup określonego modelu dysku – może być tak, że modele oferowane przez sprzedawcę nie mają nazw typu Fireball, Cheetah, czy Hornet, lecz nazwy kodowane. Oto przykłady, w jaki sposób należy je odczytywać:

Seagate – przyklad: ST340810A
· „ST” określa producenta dysku, czyli firmę Seagate.
· Pierwsza cyfra określa wysokość dysku i jego format: „1” określa dysk o wysokości 41mm (3,5 cala), „3” – 25 mm (3,5 cala), „4” – 82 mm (5,25 cala), „5” – 19 mm (3,5 cala) i „9” na określenie dysków 2,5-calowych o różnych grubościach.
· Kolejne cyfry informują o pojemności dysku mierzoną w MB.
· Jedna lub dwie litery na końcu nazwy określają interfejs: „A” oznacza AT-Bus (EIDE), „N” oznacza SCSI, „W” – Wide SCSI, a „FC” – Fiber Channel.
Hitachi – przykład: DK238A-32
· Pierwsze dwa znaki („DK”) oznaczają „dysk”. Pierwsza cyfra określa format dysku, gdzie „2” oznacza dysk 2,5-calowy (który Hitachi produkuje wyłącznie z interfejsem EIDE), a „3” – dysk 3,5-calowy (z interfejsem SCSI).
· Druga cyfra oznacza wysokość dysku (dla dysków 2,5 calowych cyfry „1”, „2” i „3” oznaczają odpowiednio: 19,0; 12,7 i 9,5 milimetra; a dla dysków 3,5 calowych „1” oznacza 41mm, a „2” – 25 mm wysokości.)
· Trzecia cyfra określa generacje twardego dysku (obecnie aktualnymi są generacje 7 i 8).
· Litera poprzedzająca myślnik jest oznaczeniem wewnętrznym Hitachi.
· Liczba po myślniku podaje pojemność dysku – w przypadku dysków o pojemności mniejszej niż 10 GB liczbę ta należy podzielić przez 10.
IBM – przykład: DCAS-34330
· Litera „D” oznacza „dysk”.
· Następne dwie litery, to oznaczenia wewnętrzne IBM.
· Litera poprzedzająca myślnik informuje o rodzaju interfejsu: „A” oznacza AT-Bus (EIDE), a „S” – SCSI.
· Pierwsza cyfra określa format dysku, gdzie „1” oznacza dysk 1-calowy, „2” – dysk 2,5-calowy, a „3” – dysk 3,5-calowy.
· Pozostałe cztery cyfry podają pojemność dysku w MB. Jeśli po myślniku znajduje się nie 5, lecz 6 cyfr, to druga z nich podaje liczbę tysięcy obrotów dysku na minutę. Ostatnie 4 cyfry określają pojemność dysku w MB

Maxtor – przykład: 91360D8.
· Pierwsza cyfra określa 9 (obecnie aktualną) generację twardego dysku.
· Kolejne cztery cyfry po przemnożeniu przez 10 określają pojemność dysku w MB. Litera określa rodzaj protokołu interfejsu, gdzie „D” oznacza interfejs Ultra DMA/33, a „U” – Ultra DMA/66.
· Ostatnia cyfra określa liczbę głowic odczytująco – zapisujących.
· Informacja dodatkowa: dyski Diamond wykonują 5400 obrotów na minutę, a dyski Diamondmax – 7200 RPM.




Quantum – przykład: QM36480ST-A
· „QM” to skrót od nazwy firmy (Quantum).
· Pierwsza cyfra określa format dysku, gdzie „3” oznacza dysk 3,5-calowy, a „5” – dysk 5,25-calowy.
· Następne cyfry określają pojemność dysku w MB.
· Litery następujące po cyfrach to wewnętrzne oznaczenia firmy Quantum, gdzie „AL.” oznacza Atlas II, „CY” – Bigfoot CY, „EL” – Fireball EL, „PX” – Viking II, „SE” – Fireball SE, „SG” – Pioneer SG, „ST” – Fireball ST, „TD” – Atlas III, „TX” – Bigfoot TX, a „VK” oznacza Viking.
· Ostatnia litera lub litery określają rodzaj interfejsu: „A” oznacza AT-Bus (EIDE), „LW” oznacza Ultra-II-Wide-SCSI, „S” oznacza SCSI, a „SW” – Wide-SCSI.
Western Digital przykłady : WDAC36400L i WDE9100-0007A1
· Pierwsza cyfra informuje z ilu talerzy składa się dysk.
· Nastepne określają jego pojemność w MB.
· A litera na końcu oznacza pojemność pamięci podręcznej, gdzie H = 128 KB, a L = 256 KB.
· Pierwsza seria cyfr podaje rozmiar dysku w MB.
· Pierwsze dwie cyfry po myślniku pozostają do dyspozycji klientów OEM, czyli firm składających komputery.
· Kolejne cyfry określają standard SCSI oraz rozmiar pamięci podręcznej: „03” oznacza interfejs SCSI z 512 KB pamięci podręcznej, „07” – Wide-SCSI z 512 KB pamięci podręcznej, „16” – Wide-SCSI z 1 MB pamięci podręcznej, a „30” – Ultra-Wide-SCSI z 4MB pamięci podręcznej.
· Ewentualne kolejne znaki alfanumeryczne w przykładzie „A1” są oznaczeniami OEM.

Ceny w przybliżeniu (na dzień dzisiejszy):
Dysk 40 GB – 200 zł
Dysk 80 GB – 250 zł
Dysk 120 GB – 310 zł
Dysk 160 GB – 390 zł
Dysk 200 GB – 470 zł
Dysk 250 GB – 650 zł
Dysk 400 GB – 1600 zł (IBM)