Prvi hard disk (eng. HDD) u istoriji (1955.) je bio IBM-ov RAMAC 305 (“random-access method of accounting and control”). Sastojao se od 50 aluminijskih ploča razmera 24 palca koje su bile premazane s gvožđe oksidom za magnetizaciju, sadržavao je i vakumske cevi za kontrolu elektronike i mogao je sačuvati “čak” 5 miliona znakova. Bio je velik poput 2 oveća hladnjaka i težio je tonu. RAMAC je označio rođenje industrije u IT tehnologiji. Sa vremenom su dolazila poboljšanja poput smanjenja veličine i povećanja kapaciteta, što je glavni cilj i danas u doba mikroelektronike.

Tek 1973. Godine IBM proizvodi zatvoreni pogon hard diska, model 3340 Winchester, koji je pravi prethodnik današnjih hard diskova. 3340 je takođe prvi hard disk koji je komercijalizovan i bio je dostupan za široke narodne mase. Vreme pristupa podacima je bilo 25 milisekunda sa prenosom podataka od 885 kB/s te kapacitetom od 35 MB.

Početkom 80-ih godina kapacitet tvrdih diskova bio je ograničen i diskovi s velikim kapacitetom bili su retki i skupi. Stoga se počelo eksperimentisati s poljima manjih, jeftinijih hard diskova.

U početku PC računari nisu imali standardno ugrađen disk, već se on ugrađivao po zahtevu korisnika. Kao spoljna memorija korišćene su diskete koje se tokom rada programa menjale prema potrebi. Za razliku od diskete, kod kojih su se za nanošenje magnetnog materijala koristile ploče od plastike, kod diska se za skladištenje podataka koriste metalne ploče. To dozvoljava veću gustinu između staza. Povećana gustina i veći broj ploča povećavaju njihov kapacitet. Pored toga, diskovi se okreću mnogo većom brzinom od disketa pa su i snimanje i pristup podacima mnogo brži.

Kapacitet današnjih diskova je do 500 GB, sa prosečnim vremenom pristupa od 8 do 10 ms, trenutno se diskovi prave sa brzinom rotacije 5400 i 7200 obrtaja u minutu.

Definicija

Hard disk (engl. hard disc) je vrsta sekundarne memorije, koji služi za čitanje i pisanje podataka. Svaki računar ima barem jedan hard disk, na njemu se nalaze  svi podaci neophodni za pokretanje računara, kao npr. operativni sistem, te on u stvari omogućava računaru da memoriše sve podatke koje korisnik želi da sačuva i posle njegovog isključenja.

Osnovni delovi hard diska

Hard disk se sastoji od 5 glavnih delova a to su:

• magnetna ploca,
• glava za čitanje‐pisanje,
• pokretač
• kazaljka,
• osovina

KAKO RADI HARD DISK?

Ploča je obavijena feromagnetnim slojem, rotira oko svoje osovine, a pokretna glava čita i upisuje podatke. Hard disk je sastoji od nekoliko okruglih ploča. Performanse diska kao elektromagnetnog uređaja za skladištenje podataka, zavise od njegovog tipa, modela i marke. Površina magnetnih ploča je izdeljena na sektore, trake i cilindre. Trake predstavljaju koncentrični krugovi na magnetnim pločama. Elementi od kojih su sastavljene trake nazivaju se sektori. Prenos podataka je brži na periferiji diska nego na delovima bliže osi rotacije.

Ako podatak nemože da stane u jednu traku mora biti upisan u sledeću slobodnu. Hard diskovi se pune od periferije ka centru, tako da dolazi do primetnog usporenja kada se hard disk napuni.

Na brzinu hard diska prevashodno utiču 2 komponente:

• Brzina rotacije ploča
• Brzina pomeranja glave hard diska

Danas standardna brzina HDD iznosi 5400 obt./min, dok uređaji sa visokim performansama dostižu i brzinu i do 7200 obr./min. Veća brzina rotacije donosi i veću buku, doprinosi većoj temperaturi u HDD-u i prouzrokuje veće naprezanje mehanike HDD. Brzina HDD-a, u zavisnosti od pomeranja glave zavisi još od dva faktora:

• Vreme traženja podataka (eng. seek)
• Vreme prebacivanja sa trake na traku (eng. Track to track).

Kod diska glava za čitanje i pisanje lebdi iznad površine ploče na vazdušnom jastuku na rastojanju manjem od zrnca prašine dok se disk okreće brzinom od preko 100 km/h.

Da bi se shvatila ovako mala tolerancija, treba zamisliti veliki avion (jambo jet) koji leti velikom brzinom 1 mm iznad površine zemlje a daje pri tom ne dodirne. Pri ovoj brzini i rastojanju čak i najmanje čestice mogu da dovedu do kontakta glava sa površinom diska (head crash) i izazovu oštećenje diska i podataka na njemu. Zbog toga je disk, zajedno sa glavom za čitanje i pisanje, zatvoren u metalno kućište. Postoje 2 standarda HDD-a: ATA i SATA (serijski ATA). Gustina zapisa se meri u bitovima po kvadratnom inču (BPSI – Bites Per Square Inches).

ATA / IDE INTERFEJS

Do skora je u isključivoj upotrebi bio paralelni ATA interfejs (interfejs kod koga se u jednom trenutku preko više paralelnih linija istovremeno šalje veći broj bitova podataka).

Na matičnim pločama PC računara se po pravilu nalaze dva konektora za disk jedinice sa paralelnim ATA interfejsom. Prvi konektor predstavlja primarnu, a drugi sekundarnu IDE granu. Na svaku od tih grana se mogu priključiti po dve disk jedinice (hard disk, CD ROM drajv, DVD drajv). Samo priključenje se obavlja trakastim (flet) kablom.

Ovaj kabl ima 3 konektora sa po 40 pinova. Svi pinovi sa istim brojem su međusobno povezani jednom žilom kabla, tako da je broj žila u kablu takođe 40. Kod novijih diskova je broj žila u kablu povećan na 80, tako što je između svake dve prvobitne žile ubačena još po jedna žila koja je vezana na masu. Na taj način se postiže veće razdvajanje između pojedinih električnih signala koji se prenose kablom, to jest smanjuju se međusobni uticaji između tih signala. Zahvaljujući tome može se ostvariti brži prenos signala kroz interfejs (Ultra ATA/66 i Ultra ATA/100 standardi).

Pošto su pinovi sa istim brojevima na konektorima spojeni zajedno, mora se napraviti razlika između dve disk jedinice koje su priključene na isti kabl. Jedna od tih jedinica se definiše kao master, a druga kao slejv. To definisanje jedinica se obavlja spajanjem kratkospojnika (džampera) na igličaste konektore koji postoje na disk jedinicama. Na svakoj disk jedinici postoje ovi konektori i obeležen je način postavljanja kratkospojnika da bi jedinica radila kao master ili slejv.

Na slici je prikazan zadnji deo jednog tipičnog hard diska, tako da se vide konektor za priključak trakastog kabla za paralelni ATA interfejs, konektor za priključak kabla za dovod napajanja i igličasti konektor za postavljanje kratkospojnika kojima se konfiguriše hard disk.

Ako u računaru imamo samo jedan hard disk, njega treba priključiti na primarnu IDE granu i konfigurisati ga kao single ili master. U slučaju da se na istu granu spajaju dve disk jedinice, jedna se konfiguriše kao master, a druga kao slejv. Brzina prenosa kod ATA iznosi 40 MB/sec.

Sata (Serial ATA)

Pored disk jedinica po paralelnom ATA standardu koje su i dalje u najširoj upotrebi, sve više se koriste i disk hard diskovi po serijskom ATA standardu (takozvani SATA diskovi). Kod ove vrste diskova podaci se prenose serijski, bit po bit, a ne istovremeno više bitova kako je to kod paralelnih ATA diskova. Zahvaljujući tome veza između matične ploče i hard diska je ostvarena sedmožilnim kablom, koji je znatno uži nego trakasti kabl za ATA diskove, pa samim tim i manje ometa strujanje vazduha kroz kućište računara, a time se dobija bolje hlađenje komponenata računara. Pored toga SATA interfejs obezbeđuje veću brzinu prenosa podataka između diska i matične ploče. Kod SATA diskova nema potrebe za definisanjem diska kao master ili slejv, pošto se na svaki SATA konektor na matičnoj ploči može priključiti samo jedan hard disk. Na slici je prikazan kabl kojim se SATA hard disk priključuje na matičnu ploču. Brzina prenosa za SATA diskove se kreće oko 150MB po sekundi.

SSD

Cene diskova i uređaja za snimanje podataka drastično su pale. Više nije problem imati čvrsti disk (Hard Disk Drive) veličine preko 1000 GB ili USB stick od više desetaka gigabajta. Najveći problem koji se javlja kod “običnih” čvrstih diskova je njihova “sporost”.

SDD (Solid State Drive, poluprovodnički ili električni disk) se zvanično počeo koristiti od 2009.g., mada ideja za izradu ovakvih diskova datira još iz 50-tih godina prošlog veka.

Javlja se potreba za pravljenje ovakvih diskova zbog:

• Standardni čvrsti diskovi koji se godinama koriste u našim računarima koriste jednu ili više rotirajućih ploča i magnetskih igala pomoću kojih se podaci zapisuju i čitaju. Brzine okretaja tih ploča su obično
• 7200 RPM (okretaja u minuti) na personalnim računarima, a 5400 RPM na laptop,
• Time su omogućene brzine čitanja i pisanja podatka od oko 150 MB u sekundi.
• Takođe postoji određeno vreme koje je potrebno kako bi se podaci zapisali na disk ili pročitali sa njega zbog same tromosti mehaničkog dela čvrstog diska.
• Za razliku od standardnih čvrstih diskova ne poseduje mehaničke delove, već se podaci zapisuju na memorijske čipove kao što je to slučaj kod USB stickova.

Prednosti SSD:

• Neusporedivo veće brzine čitanja i pisanja podataka od oko 250 MB u sekundi,
• Samo vreme pristupa podacima je drastično smanjeno,
• Otpornost na veće vibracije (što nije slučaj kod standardnih diskova),
• SSD je nečujan i ne zagrijava se kao standardni disk.

Nedostaci

• Manji kapaciteti,
• Jako visoke cene,
• SSD ima određen ciklus čitanja i pisanja te s vremenom može izgubiti svoje prvobitne performanse

Ovaj disk se najčešće upotrebljava za operativni sistem i instalaciju programa. Poželjna kombinacija: SSD disk kao disk za operativni sistem, a HDD kao disk za multimediju (često korišteni programi i operacijski sistem se time ubrzaju).

Ipak sa diskom treba pažljivo postupati i ne treba držati računar na mestima dostupnim prašini, duvanskom dimu i sličnim zagađenjima  koja bi ga mogla oštetiti.

Danas se vodi računa i o zaštiti HDD-a od spoljašnjih faktora. Seagate je napravio novu tehnologiju nazvanu “Safe Rite”, revolucionarna tehnologija zaštite HDD-a od mehaničkih “šokova”, te je kao takva prvenstveno namenjena zaštiti podataka na diskovima ugrađenim na prenosne računare. Pored toga, računar nikada ne treba pomerati dok radi, nego samo kad je isključen, jer su, kada disk ne radi, glave pozicionirane u svoja ležišta.

Pitanja

1. Šta je Hard disk?
2. Od čega je sastavljen hard disk?
3. Od čega zavisi brzina prenosa podataka?
4. Od čega zavisi brzina prenosa podataka u zavisnosti od pomeranja glave?
5. ATA hard disk.
6. SATA hard disk.
7. Koje su prednosti SSD?