Počítače X - HDD Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí

Počítače X – HDD Pevný disk Pevný disk (anglicky hard disk drive, HDD) je zařízení, které se používá v počítači k trvalému uchování většího množství dat. Hlavním důvodem velkého rozšíření pevných disků je velmi výhodný poměr kapacity a ceny disku, doprovázený relativně vysokou rychlostí blokového čtení. Data se při odpojení disku od napájení neztrácí a počet přepsání uložených dat jinými je prakticky neomezena. Dnes se pevné disky kromě počítačů běžně používají i ve spotřební elektronice – MP3 přehrávače, DVD rekordéry apod.

Počítače X – HDD Technický popis Diskové plotny Hlavy data jsou na pevném disku uložena pomocí magnetického záznamu. disk obsahuje kovové, skleněné desky (zastaralé) nebo plastové (s pokoveným povrchem) - tzv. plotny pokryté tenkou magneticky měkkou vrstvou plotny jsou neohebné (odtud pevný disk), na rozdíl od ohebných ploten v disketách (anglicky floppy disk) ploten bývá v dnešních discích často několik (1 – 3, výjimečně až 5) v současné době mají standardně disky ve stolních PC plotny o průměru 3,5 palce (tj. 8,9 cm) v noteboocích jsou menší varianty 2,5" Hlavy čtení a zápis dat na magnetickou vrstvu zajišťuje čtecí a zápisová hlava na jednu plotnu jsou dvě hlavy, protože jsou data z obou stran ploten hlava „plave“ na vzduchovém polštáři těsně nad povrchem zařízení, které vystavuje čtecí hlavy na správnou pozici nad povrchem se nazývá vystavovací mechanismus ve starších discích se pro vystavování hlav používá přesný krokový motor v novějších discích se používá rychlejšího lineárního motoru (elektromagnetu)

Počítače X – HDD Operace nutné pro čtení nebo zápisu dat vystavit čtecí hlavu na správnou pozici vyčkat na utlumení rozkmitu způsobeném setrvačností hlav (vystavení trvá řádově milisekundy [ms]) vyčkat na pootočení disku na místo, od kterého se začne čtení nebo zápis (tzv. latence) Průměrný (střední) čas za který je disk připraven číst nebo zapisovat data, se označuje jako přístupová doba. v současné době je okolo 8,5 ms - 7200ot./min, u disků s 15 000 ot./min je to pod 4 ms Organizace dat data jsou na povrchu pevném disku organizována do soustředných kružnic zvaných stopy každá stopa obsahuje pevný anebo proměnný počet sektorů z důvodu efektivnějšího využití povrchu povrch je většinou rozdělen do několika zón, každá zóna má různý počet sektorů na stopu sektor je nejmenší adresovatelnou jednotkou disku, má pevnou délku (donedávna 512 byte na sektor, nyní by se již po domluvě výrobců měly vyrábět disky s 4 KB na sektor) pokud disk obsahuje více povrchů, všechny stopy, které jsou přístupné bez pohybu čtecí hlavičky se nazývají cylinder (válec) uspořádání stop, povrchů a sektorů se nazývá geometrie disku adresa fyzického sektoru na disku se skládá z čísla stopy (cylindru), čísla povrchu a čísla sektoru

Počítače X – HDD Pro přístup k datům disku se používají metody: A) Cylindr-Hlava-Sektor (zkráceně CHS) - starší způsob přístupu disk adresuje podle jeho geometrie hlavní nevýhodou je u osobních počítačů IBM PC omezená kapacita takto adresovaného disku (8GB) a nutnost znát geometrii disku Záznam je prováděn do jednotlivých stop, což jsou soustředné kružnice. Protože jsou čtecí a záznamové hlavy pevně spojené, jsou vždy všechny nastaveny na stejnou stopu. Proto se stopa někdy označuje jako válec (procházející skrz všechny plotny). Na každé stopě je několik sektorů (obvykle po 512 bajtech), přičemž starší disky mají stejný počet sektorů na obvodu i na vnitřní stopě, z čehož vyplývá, že hustota záznamu je u středu plotny větší. Proto se u disků s vyššími kapacitami používá různý počet sektorů na každé stopě, aby byla zachována hustota záznamu dat.

Počítače X – HDD Struktura disku CHS: A – plotny (kotouče s magnetickou vrstvou) B – otočné raménko nesoucí všechny hlavy C – záznamová a čtecí hlava (head) D,E – cylindr (stopa, prochází všemi plotnami, tj. válec) F – sektor (úhlová výseč se stopami)

Počítače X – HDD B) LBA (anglicky Logical Block Addressing), v současnosti používané sektory se číslují lineárně, není třeba znát geometrii disku max. kapacita disku je až 144 PB (144 miliónů GB) rozhraní SCSI používá lineární číslování sektorů disku již od své první verze ostatní novější rozhraní již převážně metodu jako je LBA používají. LBA je v informatice metoda, při které se ve vnější paměti jednotlivé logické bloky s daty číslují lineárně (postupně) od 0 (nuly). Jeden logický blok (někdy též sektor) má v pevných discích velikost 512 bajtů, avšak SSD disky jej mají 1024 bajtů a optická média 2048 bajtů (CD-ROM, DVD). Metoda adresace logických bloků pomocí LBA je nástupcem metody Cylindr-Hlava-Sektor (CHS), která byla používána dříve. V moderních pevných discích není konstantní počet logických bloků na všech stopách, protože jejich počet je měněn tak, aby byla zachována optimální hustota zaznamenaných dat (tj. vnitřní stopy obsahují méně logických bloků, než stopy na vnějším okraji, které jsou delší a mohou obsahovat více logických bloků). Všechny tyto skutečnosti vedly k zavedení NCQ (Native Command Queuing, česky přirozené řazení příkazů) u SATA disků, kdy o optimalizaci operací rozhoduje sám disk, který ví, jaká je přesná fyzická struktura disku. LBA bylo do ATA zavedeno po vzoru SCSI disků, které byly dražší, výkonnější (zpočátku i s vyššími kapacitami) a používaly se zejména v serverech nebo pracovních stanicích.

Počítače X – HDD NCQ je zkratka z anglického Native Command Queuing, česky přirozené řazení příkazů. NCQ umožňuje zařízení aby si samo určilo optimální pořadí, ve kterém bude přistupovat k požadovaným informacím na médiu (např. harddisku). To umožní přístup k datům během menšího počtu otáček diskové plotny, a tím se sníží i časová náročnost operace. Jedná se o technologii, která v některých případech umožňuje zvýšit výkon pevných disků s rozhraním SATA II. Při použití NCQ pevný disk sám optimalizuje pořadí, ve kterém jsou vykonány požadavky na zápis nebo čtení. Tato optimalizace může redukovat nadbytečný pohyb hlaviček disku. Tím se zvýší rychlost přenosu dat mezi řadičem a diskem a také se mírně sníží opotřebení disku.

Počítače X – HDD Cluster Cluster (též alokační blok, alokační jednotka) je v počítači logická jednotka, do které se ukládají soubory a adresáře v souborovém systému. Sloučením několika bloků do větší alokační jednotky se snižuje režie komunikace počítače s úložným zařízením, snižuje se fragmentace a zvyšuje se tak rychlost a efektivita přenosu dat. Úložným zařízením může být jakékoliv blokové zařízení (pevný disk, CD, DVD, flash paměť, pásková jednotka a podobně). Struktura disku (Cylindr-Hlava-Sektor): (A) cylindr (stopa, kružnice, válec) (B) sektor (úhlová výseč) (C) blok (nejmenší fyzicky zpracovatelná část dat) (D) cluster (nejmenší logická část souborového systému)

Počítače X – HDD ScanDisk Zakladní nástroj kontroly disku, dodávaný společně s operačními systémy společnosti Microsoft, počínaje MS-DOSem až po současné Windows XP, Windows Vista a Windows 7. Využíván je ke kontrole a opravě dat a souborového systému paměťového zařízení (typicky pevného disku). Nedokáže opravit poškozená/ztracená data, neslouží jako náhrada za systémy pro obnovu souborů. Scandisk dokáže zjistit/opravit: *Vadné sektory - Vytvoří záznam o vadných sektorech, které se nebudou používat *Ztracené clustery - Ukládá nalezené položky do kořenového adresáře jako soubory s připonou ".chk" *Opravuje nesprávně uvedená data (vytvoření/změny) *Počítá volné místo a zapisuje jej do tabulky pro budoucí použití (výpočet volného místa je poměrně zdlouhavý, proto se provádí pouze někdy) Od OS Windows 95 a novějším se nachází odkaz pro jeho spuštění ve vlastnostech každého disku - karta nástroje. Spustit ho z příkazového řádku je možné příkazem "chkdsk" (/parametr) Seznam parametrů "chkdsk /?": */F - automatická oprava souborů */R - Vyhledá vadné sektory a obnoví čitelné informace */X - V případě potřeby odpojí svazek, který brání v přístupu

Počítače X – HDD Defragmentace Defragmentace je proces zpětného skládání celku z dílčích částí – fragmentů. Jako taková se vyskytuje v různých sférách života, v archeologii, v umění, v technice, v kriminalistice i v běžném občanském životě. Nejčastěji se však tento pojem používá ve výpočetní technice, kdy se pomocí defragmentace snažíme zamezit externí fragmentaci počítačových dat. Rozkouskovaná data z velkých a objemných datových souborů, jenž jsou na pevném disku počítače často uložena na mnoha různých místech po malých dílčích částech (po maličkých kousíčcích), lze pomocí specializovaného software spojit do jednoho souvislého úseku na disku. Čtení defragmentovaných dat je většinou rychlejší než fragmentovaných – moderní souborové systémy jako je ext3 se fragmentaci snaží zabránit už při zápisu dat. postup defragmentace

Počítače X – HDD Partition Diskové oddíly (anglicky partition) slouží k rozdělení fyzického disku na oddíly (fyzické nebo logické), se kterými je možné nezávisle manipulovat. Laicky řečeno, po rozdělení pevného disku se pak tento z pohledu souborů jeví jako několik samostatných disků, které mohou být různě naformátovány (tj. mít odlišnou logickou strukturu) a dokonce mohou obsahovat i různé operační systémy. Rozdělení fyzického disku na logické diskové oddíly bývá uvedeno v tzv. Partition Table (tabulka rozdělení disku), která se nachází na úplně prvním sektoru disku (tzv. Master boot record, hlavní spouštěcí záznam). Nejčastější verze této tabulky umožňuje pouze čtyři záznamy (primary partitions), ale v případě většího počtu diskových oddílů na jednom médiu je možné v hlavní (primární) tabulce odkázat na takzvaný rozšířený diskový oddíl (extendend partition), na jehož začátku se opět nachází MBR s další tabulkou, ve které je uvedeno rozdělení extended partition na další oddíly. Obvyklé rozdělení disku pro dual-boot Linuxu a Windows. Do adresářů /home a /windows jsou tzv. namountovány další oddíly.

Počítače X – HDD Partition GParted Oblíbeným nástrojem na úpravy diskových oddílů je GParted, spustitelný i z bootovacího CD

Počítače X – HDD Rozšířené oddíly disku Primární oddíly disku PC BIOS umožňuje definovat v MBR (Master Boot Record je hlavní spouštěcí záznam (obdoba boot sektoru), který je v IBM PC kompatibilních počítačích umístěn v prvním sektoru pevného disku (nebo obdobného média), tj. na jeho úplném začátku. Jeho velikost je 512 bajtů a je v něm umístěn) umístěném v prvním sektoru disku čtyři primární oddíly. U primárního disku by právě jeden z těchto oddílů měl být označen jako bootovací (tedy jako ten, ze kterého lze nahrávat operační systém). V MS-DOS a dřívějších verzích Microsoft Windows bylo nutné, aby byl operační systém nainstalován na primární oddíl, který byl po nabootování označen jako disk C:. Modernější operační systémy mohou obsahovat zavaděče schopné překonat toto omezení, ale pokud má z disku startovat více operačních systémů, rozdělení na primární oddíly může být jediné na kterém se „shodnou“. Rozšířené oddíly disku Kromě primárních oddílů MS-DOS zavedl rozšířené oddíly. Ty jsou implementovány jako jeden primární oddíl rozděleny na větší počet logických disků. Na disku může být pouze jeden rozšířený oddíl. Příklad: Disk s jedním primárním a jedním rozšířeným oddílem se dvěma logickými disky ukáže tři jednotky, C:, D:, a E:.

Počítače X – HDD Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T.G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí Použity materiály, obrázky a parametry o PC komponentách z www stránek: „svethardware.cz“ „pctuning.cz“ „mironet.cz“ „alza.cz“ „czechcomputer.cz“ „cs.wikipedia.org“