Harde schijf
Een harde schijf is een vorm van extern geheugen, een elektromechanisch computeronderdeel waarop gegevens bewaard kunnen worden. Met de aanduiding harde schijf kan men de schijf bedoelen waarop in de vorm van magnetische polarisatie de gegevens zijn geschreven, of men kan het gehele apparaat bedoelen met schijven, lees- en schrijfkoppen en besturingselektronica. In IT-documentatie wordt de term vaste schijf gebruikt. De gegevens zijn permanent, in tegenstelling tot het vluchtige Random Access Memory (RAM) en blijven ook bewaard als de computer uit staat. Een harde schijf is (tegenwoordig) altijd voorzien van een besturingseenheid, de controller, een elektronische schakeling die de toegang tot de data op de schijf regelt.
Inhoud |
[bewerk] Toepassingen
Meestal worden op de harde schijf van een computer het besturingssysteem, de programma's en de gegevens van de gebruiker bewaard. Daarnaast kan een computer de harde schijf tijdelijk als geheugen gebruiken wanneer er geen RAM meer over is. Linux doet dit door middel van een speciale swap-partitie, terwijl Windows de "pagefile" op de systeemschijf zet (of op een door de gebruiker gedefinieerde partitie).
[bewerk] Constructie en interface
De harde schijf heet hard omdat hij bestaat uit één of meer niet-flexibele ronde platen, gecoat met een micron dunne magnetiseerbare laag. Op een beweegbare arm (actuator) zitten de lees- en schrijf koppen. Die arm bezit een spoel die beweegt tussen sterke magneten. Door de spoel van meer en minder spanning (Positief - Negatief) te voorzien kan de arm zeer precies worden gestuurd. De informatie wordt dus met schrijf- resp. leeskoppen op de schijf gezet en weer teruggelezen. Omdat hiervoor de kop moet worden verplaatst en soms moet worden gewacht tot het juiste gedeelte van de schijf onder de kop doordraait is de harde schijf een aantal ordes van grootte trager dan geheugen in geïntegreerde schakelingen. De opslagcapaciteit van harde schijven is de laatste decennia enorm toegenomen. Was in de begintijd een capaciteit van 10 MB heel normaal, nu (2006) zijn er schijven met een capaciteit van 500 GB en meer.
[bewerk] Aansluitmethoden
In de meeste pc's is een harde schijf vast ingebouwd. Deze kan op verschillende manieren worden aangesloten. De meest gebruikte manieren zijn varianten van Integrated Drive Electronics (IDE), Serial ATA en SCSI. Er zijn ook verplaatsbare harde schijven die worden aangesloten op de Universal Serial Bus (USB) of op de Firewire-poort (ook wel iLINK of IEEE 1394 genoemd). In de toekomst zal mogelijk een optische verbinding via een glasvezel gebruikt gaan worden. Ook heeft Serial ATA een mogelijkheid om schijven extern aan te sluiten.
Normaal wordt aan einde van de brede kabel vanaf het moederbord de schijf met het besturingsprogramma aangesloten als Master, halfweg de kabel zit dan vaak een andere harddisk die als Slave is geschakeld. Jumpers zijn kleine doorverbinders aan achterzijde van de harddisk. Zo kan onder andere worden aangegeven via de jumpers alleen Master, Master met slave present, Single of Master en Cable select. De laatste jaren zijn behuizingen op de markt gekomen, waarin naar wens een harddisk van zo'n 40 tot 500 Gigabyte past. Ook zijn behuizingen compleet met harddisk naar wens te koop. Er bestaan ook sleden die een lade bevatten waarin een harddisk wordt gemonteerd. Voordeel daarvan is, dat gebruikers makkelijk van harde schijf kunnen wisselen zonder de computerkast te hoeven openen.
[bewerk] Memory in Chip
Fabrikanten van harde schijven slaan vaak gegevens over mechanische problemen van de harde schijf op in een Electronically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) in de controller. Om dergelijke gegevens op te vragen is een standaard ontwikkeld die S.M.A.R.T. heet, wat staat voor "Self Monitoring Analysis and Reporting Technology". Als gegevens nog wel leesbaar zijn, maar minder betrouwbaar, dan kan via S.M.A.R.T. een waarschuwing gegeven worden dat de harde schijf binnenkort stuk zou kunnen gaan.
[bewerk] Indeling op harddisk
Een harde schijf is in de fabriek geformatteerd (het z.g. low-level format) en is verdeeld in cilinders of tracks en sectoren. De gebruikersgegevens worden opgeslagen als een lange rij bits. De mappenstructuur van de schijf wordt bepaald door het bestandssysteem dat de conversie tussen mappen en bestanden enerzijds en bits anderzijds verzorgt.
[bewerk] Partitioneren harddisk
Vaak worden harddisks opgedeeld in meerdere partities. Voordeel daarvan is dat het besturingssysteem gescheiden kan worden van de data. Bij een ernstig probleem met het besturingssysteem dit opnieuw worden geinstalleerd zonder dat er van de andere partitie data verloren gaat. Steeds meer worden externe harddisks gebruikt die op een USB poort worden aangesloten en ook via die poort gevoed worden. In bepaalde gevallen heeft de externe harddisk een externe voedingsadapter, voordeel daarvan is dat de USB poort dan niet wordt belast.
[bewerk] Fragmentatie
Omdat bestanden meestal groter zijn dan een sector en de vrije sectoren in de loop van de gebruikstijd verspreid over de schijf komen te liggen, zal fragmentatie optreden: een bestand wordt niet in aaneengesloten sectoren opgeslagen, maar verdeeld over de vrije ruimtes. Dit heeft tot gevolg dat de leeskop vaker naar een track en/of sector moet zoeken en de benodigde tijd voor lezen en schrijven toeneemt. Verschillende bestandssystemen zijn meer of minder gevoelig voor fragmentatie.
Sommige database-systemen maken geen gebruik van een bestandssysteem en schrijven de data als bits weg op de juiste plaats op de harde schijf. Dit heeft enkele performance-voordelen die met een RAID-configuratie nog beter uit te buiten is.
In 1999 werd door IBM de Microdrive op de markt gebracht, een zeer kleine (42 x 36 mm) en platte (5 mm) harde schijf van 170 en 340 megabyte, die als CompactFlash-kaart in een laptop, PDA of digitale camera gestoken konden worden. Deze harde schijven zijn net als de andere schijfformaten gestaag in capaciteit gegroeid, 4 en 6 gigabyte-varianten worden (in 2005) gebruikt in mp3-spelers, zoals de iPod.
[bewerk] Betrouwbaarheid
Gegevens die op de harde schijf zijn opgeslagen, blijven over het algemeen minstens 10 jaar intact. De levensduur van een harde schijf hangt voornamelijk af van twee dingen: de temperatuur en mechanische schokken. Bij de desktopcomputer die stil staat hoeft alleen op de temperatuur gelet te worden. Een vuistregel is dat bij iedere 10 graden hogere temperatuur de levensduur halveert. Er zijn dan ook speciale behuizingen en ventilatoren om harde schijven te koelen. Om gegevensverlies bij een falende schijf te beperken kunnen meerdere schijven in een Redundant Array of Independent Disks (RAID) configuratie gebruikt worden.
[bewerk] Geluid
Een harde schijf produceert de volgende geluiden:
- Een laagfrequente trilling door het ronddraaien van de schijven. Deze is meestal niet hoorbaar, maar wel te voelen als een aangesloten harde schijf los in de hand wordt gehouden.
- Geruis door het ronddraaien van de schijven. Dit geluid is vooral bij oude harde schijven goed hoorbaar, maar is meestal niet hinderlijk. Sinds 2002 hebben vrijwel alle harde schijven vloeistoflagers, waardoor dit geluid sterk is verminderd.
- Een hoge toon door het ronddraaien van de schijven en door de trilling die de motor veroorzaakt. Deze hoge toon wordt meestal luider als er onbalans is, bijvoorbeeld wanneer de harde schijf gevallen is. Ook wordt deze toon luider in de loop van de jaren. Wanneer deze toon plotseling toeneemt en in de loop van weken of maanden nog sterker wordt, kan dit duiden op onbalans van de schijven en kan de harde schijf minder betrouwbaar worden. De kast van de computer kan dit geluid versterken.
- Een grommend/reutelend geluid van de arm waarop de lees/schrijf-kop zich bevindt. Dit is alleen te horen als de harde schijf gegevens moet verwerken. Dit geluid kan soms versterkt worden door de computerkast, vooral als die van dun metaal gemaakt is. Sinds 2000 hebben de meeste harde schijven mogelijkheden om dit geluid te verminderen. De arm met de lees/schrijf-kop wordt dan minder snel heen en weer bewogen. Het nadeel hiervan is dat de data minder snel opgevraagd kunnen worden. Dit komt simpelweg omdat de arm met de lees/schrijf-kop minder snel bij de plaats van bestemming is.
Er bestaan verschillende manieren om de geluiden te verminderen, bijvoorbeeld door de harde schijf niet tegen het metaal van de computer aan te schroeven, maar dat via rubbertjes te doen.
[bewerk] De harde schijf verkopen
Bij meerdere onderzoeken bleek in 2005 dat harde schijven die tweedehands worden aangeboden in meer dan de helft van de gevallen nog persoonlijke gegevens bevatten. Dat kan gaan om e-mailgegevens, maar ook om creditcardnummers of andere vertrouwelijke gegevens.
[bewerk] Gegevens wissen van de harde schijf
Op een FAT-schijf onder DOS en versies van Microsoft Windows tot en met 3.11 wordt als 'verwijderd'-markering de eerste letter van de naam van het bestand vervangen door een teken (hexadecimaal E5), en de gegevensblokken die het bestand bezette worden als "vrij" gemarkeerd. De gegevens van het bestand staan echter nog steeds op de harde schijf en zijn met speciale (data recovery-) programma's terug te vinden, zolang ze maar niet overschreven worden.
Wanneer de gegevens wel overschreven worden, zijn ze met speciale methoden nog terug te halen. Een harde schijf bevat in tegenstelling tot een bandrecorder geen wiskop. De oude magnetische gegevens worden dus niet eerst gewist, maar de nieuwe informatie wordt er gewoon overheen geschreven. Daardoor wordt de nieuwe magnetische informatie nog enigszins beïnvloed door de vorige informatie. Dit is normaal gesproken geen enkel probleem, omdat de elektronica van de harde schijf het altijd naar de correcte bit (een "1" of een "0") vertaalt. Fabrikanten van harde schijven, geheime diensten en data-recovery-bedrijven kunnen de magnetische informatie echter analoog lezen en zo nog een deel van de oude gegevens terug vinden. Het is echter onbekend in hoeverre dat in de praktijk goede gegevens oplevert. Om te voorkomen dat oude informatie te lezen is, zijn er speciale wismethodes waarbij de te wissen gegevens vele malen met willekeurige bitpatronen worden overschreven.
[bewerk] Andere opslagmedia met roterende schijven
Naast de harde schijf bestaan er ook andere ronddraaiende opslagmedia waarop informatie kan worden gelezen en/of geschreven: bijvoorbeeld diskettes, cd-roms, DVD's, zipdisks, jazdisks, floptical drives, bernouillidrives enzovoort. Ze zijn relatief traag, maar de prijs per megabyte is doorgaans ook veel lager.
[bewerk] Trivia
- Op 13 september 2006 bestaat de harddisk vijftig jaar. De eerste schijf van dit type (de RAMAC van IBM) had een capaciteit van 5 MB en woog ongeveer 1000 kg. Omgerekend betekent dit een gemiddelde volumetoename van ongeveer 47 procent per jaar.
- In augustus 2006 kondigde Hitachi aan dat zelfde jaar 3,5" harde schijven met een capaciteit van 1 terabyte te gaan produceren.
| Digitale opslagmedia | |
 |
Blu-ray Disc | Cache | Cavendish-cel | Cd-rom | Digital Video | DAS | Diskette | DVD | EEPROM | EPROM | EVD | Flashgeheugen | Harde schijf | HD DVD | HVD | Magneetband | Minidisc | MRAM | NAS | PCRAM | Ponskaart | PROM | RAID | RAM | Registergeheugen | ROM | SAN | USB-sleutel | Zipdisk |
