Harde schijf

Eerst een beetje geschiedenis Vroeger was alles anders. Zo ook met computers. Toen computers net uitgevonden waren bedoeld wordt de electrische computer, mechanische computers bestonden al een tijdje), hadden ze de grootte van een grote huiskamer, waren onbetaalbaar, energieverslindend, traag, onbetrouwbaar, onbereikbaar voor het gewone publiek en complex in gebruik en onderhoud. Computers werden gebruikt voor (toendertijd) ingewikkelde berekeningen, zoals het voorspellen van banen van planeten. Over die berekeningen kon de computer wel eens een paar dagen doen! Ze waren niet veel krachtiger dan de huidige wetenschappelijke rekenmachines. De programma's die de berekeningen uitvoerden, stonden op ponskaarten, en waren zeer klein vergeleken met de huidige programma's. De invoer ging ook via ponskaarten die geponst werden op een soort typmachine (later zag men in dat die 'typmachine' net zo goed direct aan de computer gekoppeld kon zijn). De uitvoer ging naar een printer of een ander apparaat dat ook weer ponskaarten ponste. Met de komst van de transistor en de techniek om vele duizenden transistoren op een vierkante centimeter te krijgen, werd de computer snel kleiner, goedkoper en betrouwbaarder. Dat zorgde ervoor dat de computer zich snel kon ontwikkelen, en de programma's bleven daarbij natuurlijk niet achter. De programma's werden groter en groter. Het werken met ponskaarten werd ondoenlijk. De cassette bleek een goede vervanger voor de ponskaarten: veel sneller en veel kleiner! Later deed ook de diskette zijn entree, en weer later werd een niet-wisselbare diskette uitgevonden: de harde schijf. In het begin heel duur en met een capaciteit die niet veel groter was dan een paar megabyte. Dat was echter meer dan voldoende in die tijd. Een harde schijf was eigenlijk niet eens echt noodzakelijk. De steeds groter wordende programma's brachten daar verandering in, en tegenwoordig is een computer zonder de beschikbaarheid over een harde schijf praktisch onbruikbaar. Hoe werkt een harde schijf eigenlijk? Een harde schijf is een klein beetje vergelijkbaar met een diskette. De verschillen zitten in het volgende: - Een harde schijf heeft meerdere 'schijven' in zich. Een diskette bestaat uit slechts een 'schijfje'. - De 'schijfjes' van een harde schijf zijn van een onbuigzaam materiaal gemaakt, waar een magnetiseerbaar laagje overheen zit. Het 'schijfje' van een diskette is buigzaam en van plastic, ook voorzien met een magnetiseerbaar laagje. - De harde schijf zit in een luchtdichte kast tegen stof en vuil. Een diskette is vrij zichtbaar als het beschermende klepje weggeschoven wordt. Een diskette is minder beschermd tegen vuil dan een harde schijf. - Een harde schijf kan veel meer data bevatten dan een diskette. Een harde schijf gaat tegenwoordig al tot 6.4 gigabyte, terwijl de gebruikelijke diskettes maximaal 2,88 megabyte aan capaciteit hebben. De zogenaamde ZipDrives werken wel met diskettes van 100 megabyte, maar daarvoor is een aparte disc drive nodig. Voor de duidelijkheid: 1 Byte bestaat uit 8 bits, 1024 byte is 1 kilobyte, 1024 kilobyte is 1 megabyte, 1024 megabyte is 1 gigabyte, 1024 gigabyte is 1 terabyte. 1024 komt voort uit 2 tot de macht 10. De '2' staat voor de twee tekens ('enen' en 'nullen') waar een computer alleen mee kan werken. Bit staat voor Binary Digit, wat Engels is voor Tweedelig Cijfer ('1' en '0').
Cilinders, koppen, sporen en sectoren Een harde schijf bestaat uit meerdere, onbuigzame, ronde platen met een dun magnetiseerbaar laagje. Elke schijf heeft twee koppen: beide kanten van een schijf worden benut. We kijken bij een harde schijf naar een aantal dingen, te weten: - Het aantal cilinders (cylinders) - Het aantal koppen (heads). - Het aantal sporen (tracks). - Het aantal sectoren (sectors). Cilinders
Een cilinder is een denkbeeldige buis die niet zichtbaar is. Er zijn net zoveel cilinders als dat er verschillende sporen zijn. Een cilinder bevat alle sporen met hetzelfde nummer, dus bijvoorbeeld alle sporen 0 van de verschillende schijven zitten in dezelfde cilinder. Koppen
Een kop is een klein spoeltje dat leest en schrijft van en naar de harde schijf door middel van elektromagnetisme. Elke schijf bestaat uit twee koppen (aan de bovenkant een en aan de onderkant een), die zowel lezen als schrijven. De koppen zitten aan armen die door een stappenmotor heel snel en precies over de schijven geloodst worden naar de plaats waar de informatie staat of moet staan. Een harde schijf draait zeer snel: tussen de 4500 en 10.033 omwentelingen per minuut. De koppen worden door de arm tegen de schijf gedrukt, maar raken 'm niet als de harde schijf draait. Door die hoge snelheid van de schijf zorgt een dun, klevend luchtlaagje er namelijk voor dat de koppen 0.5 micrometer boven het oppervlak zweven. Een beetje vergelijkbaar met een hovercraft. Een halve micrometer is heel weinig. Daarom zijn harde schijven ook luchtdicht afgesloten en iets luchtledig gemaakt. Een stofdeeltje of zelfs een vingerafdruk tussen de kop en de schijf zouden voor grote beschadigingen van het oppervlak van de schijf zorgen! Als nu de harde schijf stil staat, zullen de koppen wel op het oppervlak gedrukt worden. Bij het upspinnen (op toeren komen) van de schijf zouden de koppen eerst een stuk over het oppervlak schuren als ze niet op een speciale plaats zouden staan. Die speciale plaats is er, en wordt de 'landingsplaats' genoemd. Dat gebied ligt zo dicht mogelijk bij de as, en heeft het hoogste nummer van de sporen. Het landingsgebied is namelijk het binnenste spoor. Het aantal sporen geeft daarom gelijk het nummer van het landingsgebied weer, omdat de sporen vanaf 'spoor 0' geteld worden. Als er 1024 sporen zouden zijn, dan heb je 'spoor 0' tot en met 'spoor 1023'. Dat zijn er namelijk 1024. 'Spoor 1024' is dan het landingsspoor. De koppen op het landingsspoor zetten, heet 'het parkeren van de harde schijf'. Dat parkeren gebeurt automatisch als de harde schijf stopt met draaien. Vroeger moesten de harde schijven geparkeerd worden met behulp van een programmaatje dat de koppen op het landingsspoor zette. Harde schijven kunnen zonder gevaar getransporteerd worden, maar zodra ze draaien zijn ze erg kwetsbaar door de kleine ruimte tussen de koppen en de schijf. Sporen
Een spoor is een niet-zichtbare cirkel op een harde schijf die bij het formateren magnetisch aangebracht wordt, net zoals een cilinder. Een harde schijf heeft veel sporen, waarvan het buitenste 'spoor 0' heet. Elke schijf uit een harde schijf begint opnieuw met het tellen van de sporen. Een harde schijf met meerdere schijven heeft dus op elke schijf een spoor 0, en een spoor 1, en een spoor 2 enz. Er wordt van buiten naar binnen geteld en gelezen, vergelijkbaar met een LP en in tegenstelling tot de Compact Disc (een LP en CD bestaan echter uit een lange spiraal, terwijl een schijf uit meerdere cirkels bestaat). Sectoren
De sporen zijn verdeeld in sectoren, die ook weer niet zichtbaar zijn. De deling van de sporen gebeurt door lijnen die wijzen van de as naar de rand van de schijf. Gewoon de straal dus. Een sector is doorgaans 512 bytes groot, oftewel 0.5 kilobyte, maar fysiek varieert de grootte van de sectoren op de harde schijf. Er liggen op de rand van een schijf namelijk evenveel clusters als dicht bij de as. De omtrek is aan de buitenkant echter groter dan meer naar binnen toe, dus de sectoren hebben aan de buitenrand meer ruimte. De dichtheid van de kleinere sectoren meer naar binnen, hebben een grotere dichtheid de grotere sectoren meer naar buiten. Als we het over het aantal sectoren hebben, dan wordt het aantal sectoren per cilinder bedoeld. De ene schijf is de andere niet De harde schijf is vaak de 'bottleneck' voor de prestaties van uw computer
Doordat de ontwikkeling van de computer nog steeds in hoog tempo verloopt, is een systeem snel verouderd. Nieuwe programma's werken traag of helemaal niet. Vaak is de computer voor veel geld aangeschaft, dus een nieuwe wordt liever niet in huis gehaald. Dat is niet nodig ook, want het is vrij simpel om alleen de processor te vervangen door een snellere, en er wat geheugen bij te prikken. Aan de harde schijf wordt niet gedacht. Die zit toch nog niet vol? Misschien niet, maar behalve de processoren worden de harde schijven ook steeds sneller. Dat is belangrijk, omdat de nieuwe programma's die niet of heel traag werkten op het oude systeem, meestal groot zijn, en veel verwerking van data eisen. Bij het opstarten van een programma is dat duidelijk merkbaar; het lampje van de harde schijf brand heftig. Hier valt dus winst te behalen met een snellere harde schijf! De processor krijgt zijn informatie dan namelijk eerder dan met een oude schijf. De processor is een stuk sneller dan de harde schijf, want de processor is niet mechanisch, wat de harde schijf wel is. De 'enen' en 'nullen' worden meestal langzamer gelezen en geschreven, dan dat ze verplaatst of verwerkt worden. Het verplaatsen van de koppen en het wachten op de juiste informatie van de harde schijf, kost tijd. De processor moet wachten op de informatie die de harde schijf levert. Een oude harde schijf voert de data nog eens langzamer aan dan een nieuwe, en heeft dus zeker een nadelig effect op de snelheid van de hele computer. Bij de aanschaf van een harde schijf is het slim om te kijken naar de prestaties van de harde schijf. Behalve het verschil in grootte, is er ook verschil in de tijd die het kost om informatie op te zoeken, te lezen en te schrijven. De snelheid van’n harde schijf wordt bepaald door de volgende factoren: - De mechanische schijf zelf: het aantal toeren per minuut, de constructie van de lees- en schrijfkoppen - Cache: elke harde schijf heeft een soort cache geheugen, die dient als buffer om data tijdelijk in op te slaan. - Interface: dit kan een ATA of de veel snellere SCSI interface zijn. Verdere Informatie over de harde schijf Harde schijven zijn, ondanks de technologie van magnetische opslag die reeds 40 jaar oud is, nog steeds de meest populaire opslagmedia voor computers. Ze worden steeds kleiner en sneller. Een harde schijf bestaat over het algemeen niet uit één schijf, maar uit een stapel van meerdere metalen schijven. Vaak zijn ze gemaakt uit aluminium, een materiaal dat vrij hard is, vandaar de naam harde schijf. Elke schijf is aan beide zijden voorzien van een magnetiseerbare coating. In oudere modellen was dat ijzeroxide, de nieuwere hebben daarentegen een TFM laag (Thin Film Media). De harde schijf bestaat uit enkele dunne magnetische schijven met een coating van ijzeroxide en lees- en schrijfkoppen. Om slijtage te voorkomen raken zij het oppervlak niet, maar zoeven op een luchtkussen op ongeveer een duizendste millimeter boven het oppervlak van de schijven. Deze draaien permanent, zodat er geen tijd verloren gaat met het starten en stoppen . Hun snelheid bedraagt ongeveer 3600 toeren per minuut. Schokken zijn bijgevolg nefast voor de harde schijf. Dit vormt vooral een risico bij laptops. Door een kleine schok kan de kop het oppervlak raken met als risico dat je niet alleen bepaalde data kwijt bent, maar ook dat de harde schijf zelf stuk is. Men spreekt dan van een head crash.