ハードディスクのしくみ

現在使用されているほぼすべてのデスクトップコンピュータとサーバーには、1つ以上のハードディスクドライブが含まれています。通常、すべてのメインフレームとスーパーコンピューターは数百台に接続されています。テープの代わりにハードディスクを使用するVCRタイプのデバイスやカムコーダーもあります。これらの数十億のハードディスクは、変化するデジタル情報を比較的永続的な形式で保存するという1つのことをうまく行っています。それらは、停電時にコンピュータに物事を記憶する能力を与えます。

この記事では、ハードディスクを分解して中身を確認できるようにします。また、ハードディスクがファイルに保持しているギガバイトの情報をどのように整理するかについても説明します。

コンテンツ

1. ハードディスクの基本
2. カセットテープとハードディスク
3. 容量とパフォーマンス
4. 内部：電子ボード
5. 内部：ボードの下
6. 内部：大皿と頭
7. データの保存

ハードディスクは1950年代に発明されました。それらは、わずか数メガバイトを保持する直径20インチまでの大きなディスクとして始まりました。それらは元々「固定ディスク」または「ウィンチェスター」（人気のあるIBM製品に使用されるコードネーム）と呼ばれていました。それらは後に「フロッピーディスク」と区別するために「ハードディスク」として知られるようになりました。ハードディスクには、テープやフロッピーに見られる柔軟なプラスチックフィルムとは対照的に、磁気媒体を保持するハードプラッターがあります。

最も単純なレベルでは、ハードディスクはカセットテープとそれほど違いはありません。ハードディスクとカセットテープはどちらも、テープレコーダーのしくみで説明されているのと同じ磁気記録技術を使用しています。ハードディスクとカセットテープも磁気ストレージの主な利点を共有しています。磁気媒体は簡単に消去および再書き込みでき、長年にわたって媒体に保存された磁束パターンを「記憶」します。

次のセクションでは、カゼットテープとハードディスクの主な違いについて説明します。

カセットテープとハードディスクの大きな違いを見てみましょう。

これらの違いのために、現代のハードディスクは小さなスペースに驚くべき量の情報を保存することができます。ハードディスクは、ほんの一瞬でその情報にアクセスすることもできます。

一般的なデスクトップマシンには、10〜40ギガバイトの容量のハードディスクがあります。データはファイルの形でディスクに保存されます。ファイルは、単に名前付きのバイトのコレクションです。バイトは、テキストファイルの文字のASCIIコード、コンピュータが実行するソフトウェアアプリケーションの命令、データベースのレコード、またはのピクセルカラーである可能性があります。 GIF画像。ただし、ファイルに何が含まれていても、ファイルは単なるバイト文字列です。コンピュータ上で実行されているプログラムがファイルを要求すると、ハードディスクはそのバイトを取得し、一度に1つずつCPUに送信します。

ハードディスクのパフォーマンスを測定するには、次の2つの方法があります。

もう1つの重要なパラメータは、ドライブの容量です。これは、ドライブが保持できるバイト数です。

ハードディスクがどのように機能するかを理解する最良の方法は、内部を調べることです。（ハードディスクを開くとそれが台無しになることに注意してください。そのため、ドライブが機能していない場合を除いて、これは自宅で試すことではありません。）

典型的なハードディスクドライブは次のとおりです。

これは、片側にコントローラー電子機器が取り付けられた密閉アルミニウムボックスです。電子機器は、読み取り/書き込みメカニズムとプラッターを回転させるモーターを制御します。電子機器はまた、ドライブ上の磁区をバイトに組み立て（読み取り）、バイトを磁区に変換します（書き込み）。電子機器はすべて、ドライブの残りの部分から切り離される小さなボードに含まれています。

ボードの下には、プラッターを回転させるモーターの接続と、内部と外部の空気圧を等しくするための高度にフィルター処理されたベントホールがあります。

ドライブからカバーを取り外すと、非常にシンプルですが非常に正確な内部が明らかになります。

この写真であなたは見ることができます：

ドライブが保存できる情報の量を増やすために、ほとんどのハードディスクには複数のプラッターがあります。このドライブには、3つのプラッターと6つの読み取り/書き込みヘッドがあります。

ハードディスク上でアームを動かすメカニズムは、信じられないほど高速で正確でなければなりません。高速リニアモーターで構成できます。

多くのドライブは「ボイスコイル」アプローチを使用します。ステレオでスピーカーのコーンを動かすのに使用されるのと同じテクニックが、アームを動かすのに使用されます。

データは、セクターとトラックのプラッターの表面に保存されます。トラックは同心円であり、セクターは次のようにトラック上のパイ型のくさびです。

典型的なトラックは黄色で示されています。典型的なセクターは青で示されています。セクターには、固定数のバイト（たとえば、256または512）が含まれます。ドライブレベルまたはオペレーティングシステムレベルのいずれかで、セクターはクラスターにグループ化されることがよくあります。

ドライブを低レベルでフォーマットするプロセスにより、プラッター上にトラックとセクターが確立されます。各セクターの開始点と終了点がプラッターに書き込まれます。このプロセスは、バイトのブロックを保持するようにドライブを準備します。次に、高レベルのフォーマットにより、ファイルアロケーションテーブルなどのファイルストレージ構造がセクターに書き込まれます。このプロセスは、ファイルを保持するためにドライブを準備します。

ハードディスクと関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

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