Platelager

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Platelager (eller harddisk, engelsk hard disk drive) er et lagringsmedium som lagrer digitalt kodet informasjon på hurtig roterende ferromagnetiske platelagerskiver. Informasjonen leses og skrives av et kombinert lese- og skrivehode som sitter på en styrt arm. De fleste datamaskiner har platelager. Oppgaven er å lagre all informasjonen på datamaskinen på en slik måte at den ikke forsvinner når datamaskinen blir slått av.

Det første platelager ble introdusert i 1956 av IBM. Det hadde en lagringskapasitet på 4,4 megabyte og veide 1,2 tonn. I 1981 kom de første lagringsenhetene for personlige datamaskiner, da med en kapasitet rundt 5 megabyte.^[1] I dag leveres ordinære hjemmemaskiner med harddisker med kapasitet rundt 250 gigabyte.^[2]

Innhold 1 Historikk 2 Størrelse 3 Kapasitet 4 Mekanikk 5 Hurtigminne 6 Tilkobling 7 Referanser

[rediger] Historikk

Før man lagret på plater ble det brukt trommelminne. Hvert enkelt spor lå da som en lukket sirkel på trommelen, og derav kom den gamle adresseringen som en kan finne igjen i dag som «chs»; cylinder, head, sector. Disse tromlene var store og med begrenset lagringsplass, men de var forholdsvis raske. Andre eldre lagringsmedier er: Williamsminne, kvikksølvminne og magnetkjerneminne (forløper for dagens RAM).

I 1957 introduserte IBM sitt første platelager, «3030» (senere «Winchester»). Platelageret bestod av hele 50 plater der hver plate var 24″ i diameter – med en kapasitet på 5 megabyte, noe som var enormt på den tiden. Prisen var også enorm; det kostet cirka 35 000 dollar å leie platelageret.

[rediger] Størrelse

Vanlige yttermål er 3.5″, 2.5″ og 1.8″. En del utstyr blir levert med enda mindre platelager. Dette er ofte mobile enheter som f.eks. MP3-spillere som ikke følger standardiserte mål. 2,5" og 1,8" standardene er også populære valg i den bærbare musikkbransjen da disse bruker lite strøm, kan holde store mengder data og er nesten lydløse. Creative og Apple bruker disse to typene i mange av sine MP3 spillere.

[rediger] Kapasitet

Et platelager består av flere plater med en eller to brukbare sider. På hver plate er det et antall spor, som igjen er delt inn i sektorer. Hver sektor kan lagre et vist antall bytes, vanligvis 512 bytes. Lagringskapasitet = antall plater * sider * spor * sektorer * byte per sektor^[1].

Det er relativt tidkrevende å lese og skrive informasjon til et platelager, dette kan være en flaskehals når man behandler større mengder data. Dette er svært merkbart på en vanlig PC når minnet er overbelastet slik at datamaskinen stadig må hente informasjon fra harddisken. De viktigste faktorene for diskers aksesstid er flyttingen av diskhodet(søketid), den tiden det tar for platen å rotere slik at første ønskede sektor er under diskhodet(rotasjonsforsinkelsen) og den tiden det tar å kjøre alle ønskede data under diskhodet(overføringstiden). Aksesstid = søketid + midlere rotasjonsforsinkelse + overføringstid^[1]. Søketid avhenger av produsentens spesifikasjoner. Midlere rotasjonsforsinkelse er tiden det tar for platen å rotere en halv runde. Overføringstiden avhenger av hvor mye data som skal behandles og hvordan den er organisert på disken. En diskoperasjon tar vesentlig lengre tid hvis dataene som leses er spredt tilfeldig utover enn hvis dataene ligger etter hverandre.

[rediger] Mekanikk

Et platelager består av to deler; én elektronisk og én mekanisk. Den mekaniske delen består av et sett med plater i et støvtett miljø. Et sett med «hoder» beveger seg frem og tilbake på disse platene for å skrive og lese informasjonen som er lagret på dem.

Den elektroniske delen styrer den mekaniske delen, og er det primære mellomleddet mellom resten av datamaskinen og selve lese- og lagringsforholdet. Elektronikken tar seg av følgende:

• Styring av mekanismen
• Diagnose og måling av temperatur
• Kommunikasjon med resten av datamaskinen
• Hurtigminne
• Kartlegge informasjonen på platene
• Bearbeider informasjonen iht. filtabellen (som forteller hvor filene ligger på platene)

Når datamaskinen spør om å få en gitt mengde informasjon fra platelageret, blir denne forespørselen først sendt til styringsenheten i platelageret. Styringsenheten oversetter de logiske koordinatene den mottar og oversetter dem til de faktiske koordinatene på platelageret. Så styrer den «armene» – hvor «hodene» ligger – til de ulike koordinatene, leser informasjonen og returnerer det. En enhet i elektronikken setter så sammen de ulike bitene av informasjon, som ikke nødvendigvis er lest i samme rekkefølge som de ble forespurt, og sender dem videre i riktig rekkefølge.

[rediger] Hurtigminne

De fleste platelagre i dag har hurtigminne, såkalt «cache», som fungerer som en buffer. Meningen med hurtigminnet er at den siste informasjonen som ble skrevet til platelageret skal være raskt tilgjengelig, slik at overføringstiden blir minst mulig.

Det finnes også platelagre med flashminne. Selv om flashminnet er betydelig langsommere enn vanlig internminne, er platelagre med flashminne fremdeles mye raskere enn mekaniske platelagre. Det er først og fremst en vesentlig raskere tilgangstid som gjør at disse platelagrene brukes, og de benyttes også i en del miljøer hvor platelagrene er utsatt for mekaniske belastninger, som for eksempel vibrasjoner eller slag. Lagringskapasiteten til et slikt flashminne er ofte svært begrenset i forhold til vanlige platelagre, men har den fordelen at informasjonen ikke går tapt når strømmen slås av.

Det er også produsert en del platelagre hvor mengden hurtigminne er vesentlig større enn normalt, ofte med flashminne for å supplementere det vanlige hurtigminnet. Styringsenheten til platelageret kan da velge hvor den vil hente informasjonen, fra flashminnet eller fra platelageret. Da blir det ofte brukt avanserte algoritmer for å avgjøre hvor det er optimalt å lagre informasjonen, og i noen tilfeller kan styringsenheten gis hint om hvor den bør lagre bestemte filer. Slik manipulering vil skje uten at brukeren trenger å gjøre noe.

[rediger] Tilkobling

Platelagrenes forbindelse – «interface» – til hovedkortet, er basert på kabler. ST-506 og Enhanced Small Disk Interface (ESDI) er tidlige standarder.

Frem til nå har man brukt IDE-grensesnittet, men med innføringen av SATA-standarden endret man samtidig utseende på kablene, slik at de ble langt smalere, noe som er viktig i forhold til den begrensede plassen i kabinettet og behovet for god luftsirkulasjon. For løsninger hvor det kreves større hastigheter, spesielt for tjenere, benyttes SCSI-grensesnittet. For eksterne platelagre benyttes gjerne USB- eller Firewire-grensesnittene. Det er en stor misforståelse blant brukere om at eksterne harddisker med USB eller Firewire er en egen standard. Dette er feil. Det er alltid en IDE eller S-ATA disk som er satt inni et kabinett der en respektiv IDE- eller S-ATA-kontroller kommuniserer med maskinen på USB eller Firewire porten. En slik disk kan taes ut av diskkabinettet og settes i en hvilken som helst respektiv kontroller. Dette er det samme prinsippet som at den interne IDE- eller S-ATA-kontrolleren i en datamaskin kommuniserer på maskinen sin PCI-buss istedenfor USB- eller Firewire-bussen. I det siste har SATA2 standarden fått røtter. Den tilbyr den dobbelte av båndbredden, og er bakoverkompatibel. Det er svært få platelagre (om ingen) som kan utnytte denne båndbredden, men det er sannsynlig av nyere SSD-lagringsmediene som baserer seg på flash-minne vil gjøre SATA2 båndbredden til flaskehalsen med sin nye kraft som gjør dagens platelagre unødvendige. De nye SSD-lagringsmediene forventes å ta over helt for dagens platelagre. De har ingen bevegelige deler, er generelt raskere og bruker svært lite strøm. Interfacestandarden sier ingen ting om platelageret sitt faktiske ytelse. Et ATA100 platelager kan vise seg å være mye raskere enn et ATA133 platelager. Det er den mekaniske delen som bestemmer lese/skrive hastigheten.

[rediger] Referanser