Mekanik sabit sürücülerdeki çukurlardan nasıl kaçınılır: PMR ve SMR arasındaki farkı tek bir makalede anlayın
Depolama pazarında katı hal sürücüler (SSD) ve mekanik sabit sürücüler (HDD) arasında her zaman rekabet olmuştur. Genel performans açısından SSD, HDD'den çok daha yüksektir, bu da onu herkesin depolama cihazları satın alması için ideal bir seçim haline getirir. İlk tüketici sınıfı SSD'lerin depolama kapasitesi genellikle düşük ve pahalıydı, bu da birçok tüketicinin cesaretini kırmıştı. Bununla birlikte, son iki yılda, tüketici sınıfı SSD'lerin depolama kapasitesi artmaya devam etti ve şu anda piyasada 4 TB ürünler mevcut; aynı zamanda, SSD'lerin fiyatı da düşüyor ve orijinal TLC parçacıkları kullanan 500 GB katı hal sürücülerin fiyatı da 300 yuan'ın üzerine düştü. . SSD'deki bu gelişmeler, HDD'nin durumunu gittikçe daha tuhaf hale getiriyor.
Bununla birlikte, HDD'nin yerini alan SSD'nin sesi gittikçe yükseliyor olsa da, HDD, depolama kapasitesi ve fiyatı açısından hala nesnel avantajlara sahiptir ve uzun vadeli yedekleme ve veri depolaması için veri ambarı olarak netizenler tarafından giderek daha fazla kullanılmaktadır. . Günümüzün veri ve bilgi patlaması çağında, birçok insanın sık kullanılmayan ancak silmeye isteksiz olan ve uzun süre saklanması gereken çok sayıda malzemeye sahip olduğuna inanıyorum. Bu malzemelerin ayrı bir sabit diskte depolanması gerekiyor. Mekanik sabit diskler şu anda bu malzemeleri depolamak için en uygun olanlardır. Seçim. Bu senaryoda, sabit disk kapasitesinin önemi çok yüksektir ve HDD genişletme yolunda üreticiler, PMR ile SMR arasındaki fark da dahil olmak üzere birçok girişimde bulunmuştur. Belki de birçok arkadaş bunu anlamıyor .. Bugün IT House, mekanik sabit disk PMR ve SMR'nin iki teknolojisi arasındaki farkı tanıtacak.
1. Mekanik sabit disk çalışma prensibi
Şu anda, çok az üretici, mekanik sabit disklerin ürün ambalajında, ürünün PMR veya SMR teknolojisini benimsediğini belirtecektir. HDD için bu nispeten derin bir teknik parametredir, ancak bazılarında tüketiciler yanlış satın alırsa Kullanım senaryosu altında, oldukça çukurlaşacaktır. PMR ile SMR arasındaki farkı daha net anlamak istiyorsanız, yine de mekanik sabit sürücülerin temel yapısal ilkeleriyle başlamalısınız.
Şekilde gösterildiği gibi, mekanik bir sabit diskin iç yapısının şematik bir diyagramıdır.Ana bileşenleri arasında mil, disk, manyetik kafa ve diğer bileşenler arasında hava filtresi, ses bobini motoru, kalıcı mıknatıs vb. Yer alır.
Bunların arasında motor ve yatak ana milin altında yer alır;
Diskler de disk olarak adlandırılırlar Çoğunlukla alüminyum alaşımdan yapılırlar ve iş mili motorunun miline sabitlenirler.Çalışırken disk mil ile birlikte yüksek hızda dönecektir.Genellikle sabit diskteki disk sayısı birden fazla olur. Çok değil. Diskler verileri depolamak için kullanılır ve verilerin nasıl depolanacağı daha sonra konuşacağımız odak noktasıdır.
Manyetik kafa ve manyetik kafa kolu bir bütündür ve manyetik kafa esas olarak verilerin okunması ve yazılmasından sorumludur.Sabit disk sürücüsünün kontrolü altında, manyetik kafa, çalışırken disk yüzeyinde hızla hareket edecek ve talimatın gerektirdiği disk izi üzerinde doğru bir şekilde konumlanacaktır.
Bu üçü, sabit diskin verileri okuma ve saklama yeteneğinin anahtarıdır ve aralarındaki anahtar disktir. Diskin görünümü, gördüğümüz CD'ye benzer, verinin taşıyıcısıdır, bu yüzden iç veri organizasyonunu ve yönetim yapısını anlamamız gerekir.
Tek bir diske baktığımızda, eşmerkezli dairelerden oluşan izlere bölünür.Tabii ki bu izler dar ve yoğun ve genellikle bir disk yüzeyinde binlerce iz vardır. Bu izler açıkça çıplak gözle görülmez, ancak bunu diskte görülebilecek şekilde telafi edebiliriz:
Aşağıdaki resimde, iki eşmerkezli dairenin boş kısmının, okul oyun alanındaki parkur olarak anlayabileceğiniz manyetik iz olduğunu göstermek için basit bir örnek kullanıyoruz. Diskin en dıştaki izi 0 olarak adlandırılır. Sabit disk verilerinin depolanması en dıştaki 0 izinden başlar; bundan sonraki iz 1 ve ardından 2. izdir ...
Aynı zamanda eşmerkezli çemberlerden oluşan bu izler sürekli olmayıp yatay olarak dairesel yaylara bölünmüştür.Her bir yolun oluşturduğu yaya sektör adı verilir ve aynı merkez açı içindeki sektörler Alan bir sektör oluşturur. Yukarıdaki resimde açıkça görülüyor.
Bir sektör, sabit diskte bilgi depolayan işletim sisteminin özel bir şeklidir Bir sektör 512 bayt veri ve diğer işaretleme bilgilerini içerir Örneğin, sektörün üç boyutlu adresini işaretleyen bilgi adresleme için uygundur ve ayrıca "bozuk sektörler" de vardır. İşaretler vb.
Burada başka bir kavram daha var, o da silindir. Daha önce de söylediğimiz gibi, bir sabit diskte genellikle birden fazla disk vardır ve bu disklerin özellikleri ve iz dağılımı aynıdır, bu nedenle farklı disklerdeki aynı iz bir silindir oluşturabilir ve bu silindire silindir denir. IT House burada silindirler üzerinde ayrıntılı bilgi vermeyecektir Herkesin, veri okuma ve yazmanın disk sırasına göre değil, silindir sırasına göre yapıldığını bilmesi gerekir.
Bir sonraki adım, sabit disk okuma ve yazma bilgisinin önemli bir bileşeni olan manyetik başlıktır.Başlıca işlevi, sabit diskte depolanan manyetik bilgileri harici iletim için elektrik sinyallerine dönüştürmektir.
Diskler yani tabaklar, neden bilgi depolayabiliyorlar? Bu aslında manyetik bant prensibine benzer.Diskin yüzeyi ince bir manyetik malzeme tabakası ile kaplanmıştır Diskin kendisi alüminyum alaşımdan yapılmıştır.Bazı firmalar camı denemişlerdir.Manyetik malzeme diskin yüzeyine çok düz bir şekilde kaplanabilir. Manyetik kafa genellikle manyetik bir çekirdek üzerine sarılmış bir bobinden yapılır Veri yazılırken, etrafında bir manyetik alan oluşturmak için manyetik kafa üzerindeki bobine enerji verilir. Lisede fizik öğrendim.Akımın yönünü değiştirmek aynı zamanda manyetik alanın yönünü de değiştirecektir.Manyetik alan diskin yüzeyindeki manyetik maddeleri mıknatıslayarak onları manyetik alan yönünde hizalayacaktır. Farklı manyetik alan yönlerini değiştirerek, farklı manyetik parçacıklar da "0" ve "1" i temsil etmek için kullanılabilecek farklı yönlere sahip olacaktır. Bilgisayardaki verilerin, kullanılacak olan ikili formda olduğunu biliyoruz. Bu yöntem, ikili ham verileri yazmak için kullanılır.
Benzer şekilde, verileri okurken, manyetik kafa bobini, indüklenmiş bir akım oluşturmak için manyetik alan çizgilerini keser.Manyetik materyalin manyetik alanının yönü farklıdır, bu nedenle indüklenen akımın yönü de farklıdır.Manyetik kafa, verileri dönen disk üzerindeki manyetik alanın değişimini algılayarak okuyabilir. .
Temel prensip çok basittir, ancak gerçek operasyon elbette çok zahmetlidir. Her şeyden önce, manyetik başlığın özel malzemelerden yapılması gerekir çünkü manyetik indüksiyona karşı çok hassas olması ve son derece yüksek hassasiyet gerektirmesi, bu nedenle manyetik kafanın üretim süreci ve malzemeleri rastgele olamaz; ikincisi, sabit disk çalışırken, manyetik kafa yüksek hızlı dönüşle ilgili değildir. Diskin yüzeyi disk yüzeyi ile temas halindedir, ancak disk yüzeyinde çok küçük bir mesafeden uçar, böylece manyetik kafa disk yüzeyindeki manyetik kaplamada çizilmez ve manyetik kaplamanın manyetik kafaya zarar vermesine izin verilmez.Ayrıca bu yüksek hızda , Hassas çalışma durumunda, yüksek derecede tozsuzluğun sağlanması gereklidir.Toz girdikten sonra, manyetik kafaya zarar verebilir veya disk yüzeyindeki manyetik kaplamayı çizebilir, bu da sabit disk verilerinin kaybolmasına ve hatta hasara neden olabilir.
Bu nedenle, sabit diskin içi genellikle sızdırmazdır.Sabit disk yapısının bir önceki şemasında, çevre üzerinde bir hava filtresi tabakası olduğunu da görüyoruz.
2. PMR ve SMR teknolojisi arasındaki fark
Mekanik sabit diskler için kapasite talebi çok yüksektir Sabit disklerin kapasitesi nasıl artırılır? Bu, verilerin mekanik sabit disk depolama ilkesine dönecektir. IT House son bölümde, verilerin sabit disk içinde, özellikle disk izlerindeki sektörlerde tek tek disklerde saklandığından bahsetmişti. Bu nedenle, sabit diskin toplam kapasitesini artırmanın üç yolu vardır: birincisi disk sayısını artırmak, ikincisi disklerin alanını artırmak ve üçüncüsü her diskte depolanan verilerin yoğunluğunu artırmaktır.
İlk iki yöntem, sabit sürücünün toplam boyutunu artırmaya mahkumdur.Modern bilgisayar sabit sürücülerinin standart özelliği 3,5 inçtir ve 2,5 inç dizüstü bilgisayar sabit sürücüleri de daha yaygındır.Ayrıca, ultra ince dizüstü bilgisayarlarda kullanılan 1,8 inç mikro sabit sürücüler ve 1,3 inç mikro sabit sürücüler vardır. Bekleyin, sabit diskin boyutu standartlaştırılmıştır ve herhangi bir artış veya azalma olumsuz etkilere neden olabilir. Ayrıca, sabit diskteki disk mümkün olduğu kadar büyük değildir.Disk ne kadar büyükse, atalet o kadar büyük olur ve yüksek hızlı dönüş sırasında stabilite o kadar düşük olur, bu nedenle hız artırılamaz.
Bu nedenle, sabit disk kapasitesini artırmanın en iyi yolu, tek bir diskteki veri depolama yoğunluğunu artırmak gibi görünmektedir. Bu amaca ulaşmak için, sabit disk üreticisi mühendisleri birçok yol düşünmüşlerdir.
Manyetik kafanın disk üzerindeki manyetik alanın değişimini algılayarak veri okuduğunu, disk üzerindeki manyetik alanı değiştirerek veri yazdığını ve manyetik alanın yönündeki farkla 0 ve 1'i kaydettiğini zaten biliyoruz. İlk günlerde, diskteki her bir depolama bitinin manyetik parçacıkları disk yüzeyinde düzdü ve manyetik indüksiyonun yönü de yataydı. Bu indüksiyon kayıt yöntemine LMR (Boylamsal manyetik kayıt) adı verilir, bu da yatay manyetik kayıttır.Bu yöntemin nispeten geniş bir alanı kaplaması dezavantajı vardır.Ayrıca manyetik parçacıklar çok küçük ve birbirine yakın olduğunda manyetizma kolaydır. Isı tarafından engellendiğinde yön kaotiktir. Bu nedenle, LMR çağında, tek bir diskin depolayabileceği veriler sınırlıdır ve tüm sabit diskin kapasitesinde bir darboğaz vardır.
Bu sorunu çözmek için insanlar daha sonra bir çözüm buldular.Manyetik indüksiyonun yönü yatay değil miydi? Manyetik parçacıkların yönü ve manyetik indüksiyon diske dikse, çok fazla yer açmaz mı? Bu yüzden insanlar, PMR (Dikey Manyetik Kayıt) adı verilen bu dikey manyetik kayıt yöntemini icat ettiler.Bu temelde, bilim adamları ayrıca yüksek yoğunlukta bilgi yazma yeteneğini geliştirmek için termal yardımlı manyetik kayıt teknolojisini kullandılar. Bu teknoloji, lokal lazer ısıtma yoluyla manyetik direnci geçici olarak azaltan ve böylece mikro alan koşulları altında manyetik kafanın yüksek yoğunluklu bilgi yazma kabiliyetini etkili bir şekilde iyileştiren termal olarak kararlı bir kayıt ortamı kullanır.
gif kaynağı: Youtube video blog yazarı TED-Ed
PMR teknolojisinin yardımıyla, sabit diskin depolama kapasitesi büyük ölçüde geliştirildi. 3,5 inçlik bir sabit disk için, tek bir diskin kapasitesi, esasen diskteki bilgi depolama yoğunluğu olan yaklaşık 1 TB'a ulaşabilir.
Bununla birlikte, İnternet bilgi teknolojisinin hızla gelişmesiyle, bilgi miktarı patladı ve insanlar giderek daha fazla şeyi depolamak zorunda kaldı.Yavaş yavaş, PMR teknolojisine sahip sabit diskin kapasitesi yeterince büyük değil.
Nasıl yapılır?
Disk bilgisi kaydının yoğunluğunu daha da artırmanın bir yolu var mı?
Sahip olmak.
Ancak bu sefer bilim adamlarının bulduğu yöntem biraz tuhaf ve PMR kadar mükemmel değil, shingled manyetik kayıt teknolojisi olarak da bilinen Shingled Magneting Recording (SMR) teknolojisidir.
Bu teknoloji nasıl çalışıyor? Daha önce de bahsettiğimiz gibi, disk, verileri kaydetmek için küçük izlerden oluşan bir daireye bölünmüştür.Bu izler sürekli değildir, ancak iz ile iz arasında verilerin farklı izlerden gelmesini önlemek için bir koruma mesafesi vardır. Parazit yaratın.
Sabit diskin çalışma süreci, manyetik kafa tarafından manyetik yol üzerindeki verilerin okunması ve yazılması işlemidir.
Ancak gerçekte bir durum vardır, yani sabit disk bilgisinin okunması ve yazılması iki farklı işlemdir, dolayısıyla okuma kafası ve yazma kafası da farklıdır. Modern sabit diskler esas olarak ayrı bir manyetik kafa yapısı kullanır. Yazma kafası hala nispeten geniş olan geleneksel bir manyetik indüksiyon kafası iken, okuma kafası nispeten dar olan yeni bir MR kafası türüdür (manyeto dirençli kafa). İzler bölündüğünde, tabii ki En geniş standartları karşılayın. Ama yazma kafası çalışırken, aslında, her parça için, yazılı bilginin genişliği okunan genişlik ile aynıdır Bu şekilde, iz alanı israfı olur.
Bu problem nasıl çözülür?
Bilim adamları bir "limit operasyonu" düşündüler ve "boşa giden" parkurun küçük bir bölümünü çatımızdaki kiremitler gibi üst üste bindirdiler. Yazarken, her yolun üst kısmına, ortada küçük bir koruma mesafesi bırakarak yazın (koruma mesafesi gerçekte azalır) ve ardından başka bir iz yazın. Sonuç olarak, diskteki izlerin yoğunluğu büyük ölçüde artar ve depolanabilen bilgi miktarı doğal olarak PMR sabit diskindekinden önemli ölçüde daha fazladır.
Elbette, ekstrem işlemler geleneksel işlemler kadar güvenli değildir.SMR teknolojisi altında, disklerde saklanabilen bilgi miktarı büyük ölçüde artmıştır, ancak eksiklikler de açıktır. Öncelikle diskteki bilgiler o kadar yoğunlaşır ki, dönüş hızı çok hızlı olmamalıdır. Bu nedenle, SMR sabit sürücülerin hızı genellikle hızlı değildir.
İkincisi, SMR sabit diskler için basit okuma ve yazma tamam gibi görünmektedir, ancak belirli bir izdeki verileri değiştirmek istiyorsanız, daha zahmetlidir çünkü iz aralığı nispeten küçüktür ve kafa nispeten geniştir, bu nedenle örneğin, 2 izi değiştirin Veriler, kaçınılmaz olarak bitişik 3 parçanın verilerini etkileyecektir.
Bu sorunu çözmenin iki yolu vardır: Biri izlerin bir kısmıyla örtüşürken belirli bir mesafeyi ayırmak, diğeri ise bazı özel tamponlar kurmaktır. 2 yolun verilerini değiştirirken, önce 3 yolun verilerini çıkarın ve bunları arabelleğe koyun. Bölgede, 2. izdeki veriler değişene kadar bekleyin ve ardından 3. parçanın verilerini geri koyun.
Bu çok karmaşık bir süreç gibi görünüyor, bu nedenle SMR sabit disklerinin genellikle bir özelliği vardır: büyük önbellek, genellikle 256MB önbellek, sıradan PMR sabit diskler ise genellikle sadece 64MB önbelleğe sahiptir. Bunun nedeni, bu işlemin nispeten karmaşık olmasıdır, bu nedenle büyük miktarda veriyi değiştirirken ve işlerken yavaş olacaktır.Zamanla sabit diskin okuma ve yazma performansını etkileyecek ve hatta sabit diskin ömrünü etkileyerek veri hasarı ve kaybı gibi sorunlara neden olacaktır.
Bu nedenle, PMR hard diskleri ile karşılaştırıldığında SMR hard diskler, sık okuma ve yazma gerektiren sistem diskleri veya hard diskler olarak kullanılmaya uygun değildir.Yedekleme için editörün başında belirtilen depolama diski olarak kullanılması daha uygundur, Biraz veri saklayın. Sabit disklerin genel kullanım ömrü büyük ölçüde iyileştirilmiş olsa da, bilgisayarınızın ana sabit diski olarak sabit diskler satın almak istediğinizde, mümkün olduğunca SMR sabit disk satın almaktan kaçınmalısınız.
3. Sabit sürücünüzün PMR mi yoksa SMR mi olduğunu nasıl ayırt edersiniz?
Bununla birlikte, daha utanç verici olan şey, mevcut sabit disk şirketlerinin temelde size bu sabit diskin ürün ambalajında PMR veya SMR teknolojisini kullanıp kullanmadığını söylememesidir, bu da bizim kendimizi ayırmamızı gerektirir. İnternetteki birçok küçük ortak, kendi deneyimlerine ve sağduyulu deneyimlerine dayalı olarak ayırt etmenize yardımcı olacak bazı yöntemler derlemiştir.Bu yöntemler yalnızca referans olarak kullanılabilir ve sabit diskin PMR veya SMR teknolojisi olup olmadığı% 100 belirlenemez. IT House editörü, cevabın daha doğru olması için en iyi yolun, sabit disk markasının resmi müşteri hizmetlerine mümkün olduğunca başvurmak olduğuna inanıyor. Tabii ki, müşteri hizmetleriyle gerçekten iletişime geçemezseniz, editör ayrıca referansınız için aşağıda netizenler tarafından kullanılan yöntemleri listeleyecektir.
1. Kapasiteye bakın. SMR, sabit disk kapasitesi arayışı için bir çözümdür, bu nedenle SMR sabit disklerin kapasitesi genellikle nispeten büyüktür. Genel olarak konuşursak, 1 TB'tan büyük 3,5 inç sabit sürücüler veya 500 GB'tan büyük 2,5 inç sabit sürücüler SMR sabit sürücüler olabilir.
2. Önbelleğe bakın. Daha önce de bahsettiğimiz gibi, SMR'nin teknik özellikleri, önbelleğinin genellikle daha büyük olmasına, genellikle 128MB'den başlaymasına neden olur. Ancak bu sabit bir sayı değil.Bazı SMR sabit disk ürünleri nispeten küçük bir önbelleğe sahiptir, sadece 64MB, ancak bu nadirdir.Elbette, büyük kapasiteli bazı ileri teknoloji PMR sabit diskler vardır ve önbellek 256MB'ye ulaşabilir.
3. Diğer bir yol, sabit diskin toplam kapasitesine göre her diskin kapasitesini hesaplamaktır.Sabit diskteki disk sayısı için, teknik dokümantasyonu bulmak için ilgili markanın resmi web sitesine gitmeniz gerekir.Bu markanın ürünü teknik dokümantasyon sağlamıyorsa, resmi olanı da arayabilirsiniz. Müşteri hizmetleri çözüldü. Elbette, müşteri hizmetleri ile iletişime geçerseniz, ürünün bir PMR veya SMR disk olup olmadığını doğrudan sorabilirsiniz.
Her diskin kapasitesini bildiğinizde, sabit diskin SMR mi yoksa PMR mi olduğunu kabaca tahmin edebilirsiniz. Genellikle 2,5 inç, disk başına yaklaşık 500G'dir ve daha büyük olanı ITB'ye ulaşabilirken, 3,5 inç genellikle yaklaşık 1TB'dir ve daha büyük olanı 1,5TB'dir.
4. Son olarak, Chiphell forumundaki bazı netizenler, sabit sürücünün PMR teknolojisini mi yoksa SMR teknolojisini mi kullandığı da dahil olmak üzere, şu anda piyasada bulunan 3,5 inçlik mekanik sabit sürücülerin çoğunu kapsayan, piyasada bulunan 3,5 inç SATA HDD'lerin (buraya tıklayın) teknik parametrelerini derledi. Bu liste ayrıca referansınız için mevcuttur.
