04.07.2015 - 06:00
A l’article d’avui, continuo parlant dels perifèrics del nostre ordinador, com la setmana passada. Avui, amb tot, us parlaré específicament del disc dur.
Què és un disc dur?
És un sistema de memòria d’emmagatzematge magnètic, inventat per IBM el 1954, que guarda la informació, fins i tot quan es desconnecta (és un medi no volàtil). Per contra, l’altra memòria, la memòria RAM de l’ordinador quan s’apaga, perd el contingut.
Abans del disc dur la informació es guardava en disquets o floppies, discos flexibles on el capçal magnètic tocava la superfície magnètica del disquet. El disc dur, com el nom indica, és una o més superfícies dures i uns capçals magnètics que es diuen actuadors i que es mouen tots junts en un sol braç cap al lloc del disc a on hi ha les dades que ha de llegir (o escriure) sense arribar a tocar mai la superfície del disc.
Es van començar a comercialitzar el 1956 i era comú de trobar-los en un ordinador al mercat informàtic al començament dels anys 1960. Avui només hi ha tres empreses que fabriquen discs durs: Western Digital, Seagate (40%-45% per a cadascuna) i Toshiba (amb molta menys quota de mercat).
Per als curiosos de mena, vegeu aquest vídeo de com funciona un disc dur.
El capçal lector és a uns 10 nanòmetres (0,000 000 010 metres) de la superfície i rep un corrent d’aire a 130 km/h que fa que no arribi a tocar-la mai: és una meravella mecànica.
Com funciona?
La informació s’enregistra sobre una capa magnètica a les dues cares del disc i a tots els discs en simultani. Si el disc dur té dos discs (és a dir, quatre cares), la informació es reparteix entre les quatre cares.
El disc és fet d’un material no magnètic (per exemple, alumini o ceràmica) i una capa magnètica de 10-20 nanòmetres (0,000 000 010 metres): penseu que un full de paper acostuma a fer 0,1 mm (100.000 nm).
Els discs més normals giren a 5.400 rpm, els més ràpids a 7.200 rpm i els ultraràpids a 15.000 rpm. Penseu que els primers discs giraven a 1.200 rpm: com més de pressa gira el disc, més de pressa s’accedeix a la informació. L’enregistrament i la lectura es fa en blocs, que és la unitat mínima de lectura/escriptura. És un dispositiu d’accés aleatori. Això vol dir que no cal accedir-hi de manera seqüencial (com es fa en un disc de música): la lectura es fa per mitjà del capçal magnètic que ‘vola’ a pocs nanòmetres de la superfície (imagineu què hi pot fer un petit copet a l’ordinador que desestabilitzi els capçals i els faci tocar a la superfície del disc, és el que s’anomena ‘head crash’ i que si algú l’ha sentit, li quedarà per sempre a la memòria: és pitjor que el soroll del guix a la pissarra…
Un disc dur és hermèticament tancat. Per a reparar-los i mantenir les condicions internes de netedat d’un disc dur quan s’obre, les empreses de reparació de discs durs tenen una càmera neta (nivell 100) on no hi pot haver més de 300 partícules amb un diàmetre màxim de 0,3 micres per cada peu cúbic d’aire.
Les principals característiques d’un disc dur:
-la capacitat (ara anem pels terabytes: un terabyte són mil GBytes o un milió de megabytes)
-la velocitat d’accés, que és el temps que necessita perquè el capçal lector arribi al lloc, més el temps de llegir el contingut, més el temps per a transmetre el contingut. Com més ràpid és el disc (rpm), més baixa és la velocitat d’accés.
-la interfície de connexió del disc a l’ordinador
a) PATA (parallel ATA, el seu ús va cap avall)
b) SATA (serial ATA, els que més es fan servir)
c) USB
d) SCSI (parallel SCSI)
e) SAS (serial attached SCSI)
-la fiabilitat d’un disc dur, que la dóna el fabricant amb el valor MTBF (mean time between failures = temps mitjà entre fallades), que es troba entre 50.000 i 500.000 hores. Si tinguéssim l’equip en marxa vint-i-quatre hores, i tenint en compte que l’any té 8.760 hores, la divisió ens dóna una mica més de cinc anys de mitjana, però recordeu allò de la persona que es menja un pollastre i la que no ss’n menja cap, la mitjana és que es mengen mig pollastre cadascú, però n’hi ha un que es morirà de gana i un disc que fallarà abans d’hora. Per a detectar els problemes de funcionament es va inventar el protocol SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) per a detectar l’estat d’un disc dur i predir-ne la fallada.
-la mida: les dues mides més usades avui són 2,5 polzades per a portàtils i 3,5 polzades per a ordinadors de sobretaula.
-el pes: ja s’han fabricat discs durs de 62 grams. Els més ‘normals’ de 3,5 polzades per a equips de sobretaula pesen uns 400-600 grams i els de 2,5 polzades per a portàtils, uns 115 grams.
Per cert, si voleu llegir una gran i tècnica discussió sobre si un disc dur pesa més quan és ple, aneu a Physics.
Si voleu ampliar la capacitat del disc dur del vostre ordinador, el primer que haureu de fer és saber si es pot canviar el que teniu o si teniu lloc per a afegir-ne un altre disc dur. Excepte que tingueu un portàtil molt modern i molt petit no tindreu problemes per a canviar-lo: fixeu-vos en la mida (els més normals són discs de 2,5 polzades i 3,5 polzades) i el tipus d’interfície (SATA, normalment).
Hi ha qui ven kits per a substituir el vostre disc dur per una combinació d’SSD i disc dur per a accelerar el vostre ordinador.
Com veieu, és un mecanisme molt sensible i per això la probabilitat de fallada mecànica (o electrònica) és considerable. Així que recordeu el meu mantra: feu còpies!
És un suport magnètic, no l’acosteu a un imant potent o bé us quedareu sense res (un imant potent pot ser el d’un altaveu gros).
La petita història
El primer disc de la història, el 350 RAMAC, tenia la mida de dues neveres. Eren cinquanta discs apilats i s’hi podien guardar 5 MBytes de 6 bits (perdoneu la incorrecció).
Els anys 1960 i 1970 els discs removibles de 2 a 5 MBytes de 14 polzades eren l’estàndard.
A la fi dels anys 1970 ja es podien trobar discos de 25 MB i els anys 1980, discs de 50 MB i 80 MB.
El 1973, IBM va produir els discs Winchester, un concepte revolucionari, bàsicament no removibles, que van rebaixar molt el preu i augmentar la capacitat. Els discs es fabricaven tancats hermèticament, cosa que rebaixava molt les incidències per pol·lució.
La dècada del 1980, quan van sortir els primers PC, es van reduir els discs fins a les 5 ¼”, i tenien fins a 10 MBytes de capacitat, encara que no va ser fins al final del 1980 que es van fer estàndards a gairebé tots els equips que es venien. Des de llavors els discs no han fet sinó empetitir-se, primer a discs 3,5″, que ara es fan servir a ordinadors de sobretaula o servidors, i després a discs de 2,5″, que són els que es fan servir als ordinadors portàtils, han anat augmentant la capacitat fins a 3-4 TeraBytes (un milió de vegades més capacitat) i abaixar el temps mitjà d’accés (AAT) a pocs milisegons.
El futur
Els discs durs tenen fosc el seu futur per l’aparició del que s’anomenen SSD (Solid-States Drives o discs d’estat sòlid). Aquests sistemes s’han generalitzat des del 2012, però encara són més cars i de menys capacitat que no els discs durs. A canvi són molt més ràpids, més lleugers i molt menys propensos a avaries.
Tots els nous dispositius (pissarretes, telèfons, rellotges, etc.) ja porten discs durs SSD.
Si voleu augmentar de manera important la velocitat de l’ordinador, proveu de substituir el disc dur per un SSD o bé afegir un disc SSD a on tenir el sistema operatiu i la informació que més es necessita llegir. Així millorareu l’arrancada de l’ordinador, quan ha de llegir el sistema operatiu, i l’accés als vostres fitxers de més ús, mentre que podeu deixar els grans fitxers de música o vídeo en un disc dur tradicional.
La rebaixa de costs dels SSD, els ha deixat com a reis al mercat de servidors i equips de sobretaula de baix cost.
Avui, el desenvolupament dels discs va cap a augmentar la capacitat (es calcula que arribarem als 12 TB el 2016).
Els discs durs al núvol
Una altra manera d’ampliar la capacitat d’emmagatzematge és fer servir un disc dur al núvol, com el que venen Dropbox, Google Drive, iCloud, Amazon i tants altres que ofereixen aquest servei.
Alguns serveis, el que fan és sincronitzar el contingut total o parcial del nostre disc al núvol. Això no amplia la nostra capacitat, però uns altres ens ofereixen capacitat addicional per a tenir documents, música, vídeos, etc. o bé com a sistema de còpia de seguretat. O sigui que, indirectament, també ampliem la nostra capacitat total d’emmagatzematge. Encara que la fiabilitat del disc dur al núvol és molt elevada, no oblideu que també cal tenir un sistema de seguretat o còpia. No us refieu al 100% dels proveïdors, per molt importants que siguin.
