Informatica Stiinte Economice: 2010

Discul dur (în engleză americană hard disc; foarte des întâlnită este și ortografia originală engleză hard disk) este un dispozitiv electronic-mecanic pentru stocarea sau memorarea nevolatilă (permanentă) a datelor. Utilizatorul normal nu poate sau nu are voie să despartă discul de circuitele de comandă corespunzătoare, vezi imaginea alăturată; împreună ele formează așa-numitul hard drive, hard disk drive sau, prescurtat, HDD.

Stocarea datelor se face pe o suprafață magnetică dispusă pe platane rotunde metalice rigide (dure). În general discurile dure sunt utilizate ca suport de stocare extern principal pentru servere și calculatoare personale, dar și pentru anumite aparate electronice (DVD playere și recordere, MP3 playere). Dacă la începuturi capacitatea unui disc dur nu depășea 20 megaocteți (MO) = 20 megabait (MB), astăzi (2009) un disc dur obișnuit de 2 1/2 țoli poate depăși 1 teraoctet (TO) = 1 terabait (TB).

Începând din 2009 sistemul de operare Windows 7 al companiei Microsoft a pus la dispoziție și așa numite discuri dure virtuale, în engleză "Virtual Hard Disk" (VHD). Acestea se bazează pe fișiere reale (de pe un disc dur real) de mărime arbitrară, dar de tip special, cu extensia .vhd. Pentru a le accesa în Windows se folosește mai întâi programul utilitar DiskPart, cu ajutorul căruia discul dur virtual trebuie "selectat" și apoi "atașat" ("montat"). Abia după aceasta se poate initializa și utiliza ca și când ar fi un disc dur real. Aceasta include și posibilitatea de a instala și un alt sistem de operare pe același disc dur (real), identic cu, sau chiar diferit de primul sistem de operare, sau chiar și mai multe sisteme de operare, dacă se definesc VHD-uri multiple pe discul sau discurile dure reale conectate.

Prin contrast, discurile așa-numite "optice", ca de exemplu cele de tip CD, DVD și Blu-ray, folosesc pentru memorare procedee optice (nemagnetice), care asigură capacități de ordinul a până la 50 GB (gigabait) pe disc. Uneori însă se mai utilizează și dischete având un singur platan magnetic flexibil, numite în engleză floppy disc; unitatea de scriere/citire corespunzătoare se numește Floppy Disc Drive (FDD).
Disc dur de tip Samsung HD753LJ, cu interfaţă de tip SATA

O alternativă la folosirea discurilor în mișcare, dure sau flexibile, pentru memorarea datelor sunt memoriile pur electronice de tip Solid State Disc (SSD), care neavând piese în mișcare sunt mult mai rapide, dar și mai scumpe. Ele simulează caracteristicile discurilor dure, reacționând identic la comenzi și utilizând uneori chiar aceleași interfețe, nemodificate (semnale electrice, conectoare, cabluri, etc.).

Structură

Discul dur este format din:

* o placă electronică de control logic,
* un număr de platane (de obicei 2 sau 3), împărțite în piste și sectoare,
* capete magnetice de citire/scriere (engl. read/write heads, R/W heads), de o parte și de alta a platanelor, legate printr-un braț metalic numit actuator
* un sistem electro-mecanic de blocare a capetelor pe pista de stop (engl. landing zone) atunci când discul e oprit
* și un motor electric pas-cu-pas.

Interfețe și controlere

ESDI

Controlerul ESDI (prescurtare de la Enhanced Small Disk Interface) a fost dezvoltat după controlerul ST506, și a fost unul din primele controlere de discuri dure pe calculatoare x86. Acest tip de controler a fost folosit în modelele IBM PS/2. Pentru că separatorul de date și controlerul lucrează în paralel, rata de transfer este aproximativ 10 megaocteți/s la modelele inițiale, și 15 - 20 megaocteți/s la cele recente. Discurile dure ESDI stochează informații despre formatul fizic și adresele sectoarelor defecte și poate transmite aceste informații controlerului, pentru detectare și corectare de erori. Nu mai este utilizat decât pe scară redusă.

SCSI

(vezi și SCSI)
Controlerele SCSI (prescurtare de la Small Computer System Interface, se pronunță aproximativ 'sca-zi) sunt folosite în special în sistemele care au nevoie de performanță și stabilitate ridicată (servere, de ex. în stațiile de lucru performante).

ATA/PATA (IDE/EIDE)

Controlerul IDE (prescurtare de la Integrated Drive Electronics), foarte folosit în calculatoarele personale de astăzi, folosește un singur cablu cu un conector cu 40 piciorușe (pini) care combină funcțiile unui cablu de date și ale unuia de control care conecteaza discul IDE direct la magistrala (bus-ul) de sistem. Controlerele IDE au abilitatea de a emula orice format de disc. Din cauza consumului redus de energie, este una din soluțiile folosite pentru calculatoarele portabile. Controlerul IDE permite legarea pe același cablu a două discuri dure, sau a unui disc dur și a unei unități optice (de CD sau DVD) în sistem master/slave. Această arhitectură a dus la incompatibilități între unități în anii '90, care însă au fost rezolvate.

SATA

Controlerele SATA (prescurtare de la serial ATA) permite conectarea fiecărui disc pe propriul canal (cu un set propriu de porturi intrare/ieșire). Astfel se elimină problemele cauzate de arhitectura PATA (parallel ATA).

Standardul inițial numit SATA I a fost proiectat pentru un transfer de date (o viteză) de maximum 1,5 Gbit/s (echivalent cu circa 1500 megabait/s, MB/s). Standardul actual (2008) se numește SATA II și este proiectat pentru maximum 3 Gbit/s = circa 3000 MB/s.

Controlerele SATA se leagă de discurile SATA prin cabluri cu conectori de tip SATA identici la ambele capete. Termenul eSATA (de la "external SATA") se referă la conectoare îmbunătățite (mai robuste) față de cele ale cablurilor SATA obișnuite.

USB; Firewire (IEEE 1394)

Există și discuri dure portabile (externe față de PC și cu carcasă proprie) care, pentru a transmite datele, folosesc interfața USB, respectiv cea Firewire (cf. standardului IEEE 1394). De obicei discurile acestea sunt ansambluri formate dintr-un disc IDE sau SCSI, un controler pentru acestea și un controler USB sau Firewire.

Caracteristici

* Capacitatea (măsurată în gigaocteți) - în general producătorii folosesc ca unitate de măsură multiplii din SI ai octetului (puteri de 10), pe când multe sisteme de operare (Windows, unele distribuții de Linux, MacOS) folosesc măsurătoarea în multipli binari. Dacă primul disc dur avea circa 5 MO, astăzi capacitățile discurilor dure pot depăși și 1,5 TO (factorul de creștere: 300.000).
* Dimensiunea fizică, măsurată în țoli (inch). Astăzi discurile dure au în diametru fie 3,5" (pentru PC-uri), fie 2,5" (pentru notebook-uri - mai mici, utilizând mai puțin curent electric dar mai scumpe și mai încete). Există și discuri de 1,8", pentru playere MP3 (precum Apple iPod), care pe lângă mărimea redusă, sunt mai rezistente la șocuri.
* Durabilitate, exprimată în timp mediu între erori - mean time between failures (MTBF). Discurile SATA I au viteze de 10.000 rpm și un MTBF de 1 milion de ore sub un ciclu de utilizare de opt ore pe zi. Alte discuri permit până la 1,4 milioane de ore sub un ciclu de 24 de ore din 24.
* Număr de operații de intrare/ieșire permise
* Consum de curent
* Nivel de zgomot
* Timpul de transfer și timpul de acces.