Ako fungujú procesy zápisu na pevný disk

09.05.2023

V tomto článku si vysvetlíme, ako vlastne fungujú pevné disky (HDD) a SSD. Tieto dva typy úložísk fungujú na odlišných princípoch, z čoho vyplývajú rozdiely vo výkone a spoľahlivosti.

HDD a SSD
HDD a SSD

Zápis údajov na pevný disk (HDD)

  1. Zdroj údajov: Keď počítačový systém vytvorí údaje na ukladanie, operačný systém ich odošle na jednotku pevného disku prostredníctvom rozhrania, napríklad SATA alebo SAS.
  2. Radič disku: Tento elektronický obvod je integrovaný do pevného disku a je zodpovedný za spracovanie údajov z operačného systému, riadenie mechanických a elektronických komponentov disku a riadenie prenosu údajov na povrch disku. Radič tiež komunikuje s počítačom o stave prenosu.
  3. Zápisová hlava a rameno: V ramene jednotky pevného disku sa nachádza zapisovacia (a čítacia) hlava, ktorá je zodpovedná za zápis údajov na magnetický povrch disku. Zápisová hlava pozostáva z tenkého drôtu, ktorý vytvára magnetické pole na základe prúdu, ktorý ním preteká. Toto magnetické pole mení polaritu rôznych častí magnetického povrchu disku, čím sa ukladajú binárne hodnoty (0 a 1).
  4. Vreteno, platne a otáčanie: Pevný disk obsahuje niekoľko platní, ktoré sú pokryté tenkou vrstvou magnetického materiálu a navzájom oddelené. Vreteno udržiava platne v pohybe a otáča sa určitou rýchlosťou (napríklad 5400, 7200 alebo 10 000 otáčok za minútu). Táto rýchlosť ovplyvňuje rýchlosť zápisu a čítania údajov.
  5. Sektorovanie a zápis údajov: Pevný disk je rozdelený na menšie jednotky nazývané sektory. Každý sektor obsahuje určitý počet bajtov (zvyčajne 512 bajtov) a má jedinečnú adresu. Keď riadiaca jednotka disku dostane príkazy na zápis a prenos údajov, rameno hlavy sa presunie nad správne miesto na disku, kde sa majú údaje uložiť. Vreteno sa otáča a zapisovacia hlava zapisuje údaje na magnetický povrch disku zmenou polarizácie.

Zápis údajov na disk SSD

Zdroj údajov: Operačný systém posiela údaje na disk SSD prostredníctvom rozhraní, ako sú SATA, NVMe alebo U.2.

Radič SSD: Tento elektronický obvod prijíma údaje zo zdroja a komunikuje s pamäťovými čipmi SSD. Radič SSD je tiež zodpovedný za riadenie prenosu údajov do pamäťových buniek a optimalizáciu zápisu údajov s cieľom minimalizovať opotrebovanie pamäte flash.

Pamäť NAND flash: SSD disky používajú na ukladanie údajov pamäť NAND flash. Táto pamäť je založená na tranzistoroch s plávajúcimi bránami, ktoré dokážu udržať elektrický náboj aj bez napájania.

Zápis údajov: Keď radič SSD prijme príkazy na zápis a zápis, spustí proces zápisu údajov do pamäte NAND flash. Elektrický náboj sa ukladá do jednotlivých pamäťových buniek, čo umožňuje ukladať binárne hodnoty (0 a 1). Údaje sa zapisujú a čítajú bez mechanických častí, čo zvyšuje rýchlosť a spoľahlivosť SSD diskov.

Rýchlosť zápisu a čítania: Rýchlosť zápisu a čítania údajov je pri SSD diskoch v porovnaní s tradičnými pevnými diskami výrazne vyššia, pretože tento proces nie je obmedzený mechanickými časťami, ako sú ramená a otáčanie platne. Táto výhoda sa prejavuje najmä pri náhodných operáciách so súbormi a pri zavádzaní operačného systému.

Správa zariadenia a opotrebovanie na úrovni blokov: Údaje na SSD sú usporiadané do blokov, ktoré sa ďalej delia na stránky. Každý blok obsahuje niekoľko stránok, ktoré možno zapisovať a prepisovať. Radič SSD zabezpečuje, aby sa údaje zapisovali do správnych blokov a stránok, a tiež riadi procesy, ako je vyrovnávanie opotrebenia, aby sa zabezpečilo rovnomerné opotrebovanie každého bloku, čím sa zvyšuje životnosť SSD.

TRIM a zhromažďovanie voľného miesta: Disky SSD obsahujú funkciu TRIM, ktorá komunikuje s operačným systémom a pomáha optimalizovať výkon disku znížením nadbytočných pamäťových operácií. Keď sa na disku SSD odstráni súbor alebo blok údajov, funkcia TRIM označí toto miesto ako nevyužité a pripravené na prepísanie, čím sa urýchli ďalší zápis na tieto miesta.

Na záver

Disky SSD sú oveľa odolnejšie voči nárazom, vibráciám a teplotným rozdielom ako tradičné pevné disky, pretože neobsahujú žiadne pohyblivé mechanické časti. Vďaka tejto vlastnosti sú disky SSD ideálne pre prenosné zariadenia, ako sú notebooky a tablety. Okrem toho SSD disky spotrebúvajú menej energie, čo zvyšuje výdrž batérie v prenosných zariadeniach.

V súčasnosti sa SSD disky čoraz viac uprednostňujú pred tradičnými pevnými diskami, pretože ponúkajú vyšší výkon, spoľahlivosť, rýchlosť a odolnosť voči fyzickým otrasom. Hoci sú SSD disky zvyčajne drahšie na jednotku úložného priestoru, ich výhody často prevyšujú vyššiu počiatočnú investíciu.

Najnovšie články

Prečítajte si ako prví, čo je nové

V tomto článku si vysvetlíme, ako vlastne fungujú pevné disky (HDD) a SSD. Tieto dva typy úložísk fungujú na odlišných princípoch, z čoho vyplývajú rozdiely vo výkone a spoľahlivosti.