hoe werkt een harde schijf eigenlijk?

Bedrijven willen tegenwoordig allemaal werken in de cloud maar waar komen we vandaan? Voordat wij bestanden in de cloud op konden slaan was de harde schijf hét medium voor dataopslag. Een apparaat dat iedereen kent, maar weet je ook hoe het werkt? Om naar de toekomst te kunnen kijken is het ook belangrijk te weten waar we vandaan komen. Vandaar dat ik de technologie achter de harde schijf eens op papier wilde zetten.

Wat is een harde schijf?

Een harde schijf is een opslagplek voor informatie zoals bestanden, programma's en instellingen. De data op een harde schrijf is opgebouwd uit bits, een bit is een 1 of een 0. Iedere bit wordt vervolgens weer opgeslagen als magnetische lading op de schijf. Een lees- en schrijfkop beweegt met hoge snelheid over de harde schijf om de 0'en en 1'en binnen te halen of te herschrijven. De fysieke schijven in de harde schijf worden platters genoemd. Platters zijn gecoate, gladde schijven van metaal. Deze platters draaien met een enorme snelheid van duizenden omwentelingen per minuut. Vaak ligt deze snelheid op 5400 of 7200 toeren per minuut. 

Omdat de data als magnetisch lading op de schijf wordt opgeslagen moet de fysieke schijf (platter) ook magnetisch zijn. De platter zelf is niet magnetisch maar gecoat met een 10 tot 20mm dikke magnetische laag. De lees-en schrijfkop kan vervolgens de platters voorzien van een magnetische lading en deze lading uitlezen. Om te kunnen bewegen is de lees-en schrijfkop bevestigd op een arm, deze arm wordt aangestuurd door de spreekspoel*. De spreekspoel heeft twee soorten magneten, een elektromagneet en een permanente magneet. Wanneer elektromagneet wordt ingeschakeld drukt deze tegen de permanente magneet. Op deze manier kan de lees-en schrijfkop zich ongeveer 50 keer per seconde verplaatsen over de schrijf.



*De naam spreekspoel magneet komt uit de wereld van de luidsprekers. De techniek die gebruikt wordt in de wereld van speakers is namelijk erg vergelijkbaar en zelfs afgekeken.

Wat bepaald de opslagcapaciteit van een harde schijf?

Hoe dichter de magnetische lading op elkaar kan worden geplaatst, des te meer opslagruimte is er aanwezig op de harde schijf. Door nieuwe technieken weten producenten van harde schijven ons steeds weer te verassen met nieuwe records in opslagruimte. Naast deze dichtheid van magnetische lading is ook het aantal platters van belang. Met meer platters kun je meer opslaan. Maar voor iedere platter is ook een aparte lees-en schrijfkop nodig. Hierdoor wordt een harde schijf warmer en verbruikt deze meer. De truc is dus om met zo min mogelijk platters zoveel mogelijk op te slaan. 

Waarom zijn sommige schijven snel en andere langzaam?

Een belangrijke oorzaak van de snelheid van een harde schijf is het toerental. Hoe meer toeren een harde schijf maakt, des te lager de toegangstijd. Nadelen van het hoge toerental zijn bijvoorbeeld een hoger stroomverbruik, harder geluid en er komt meer warmte vrij. De toegangstijd van een harde schijf wordt ook wel de 'latency' genoemd. Latency is de tijd die nodig is om de juiste data op te halen. De lees-en schrijfkop moet ten slotte de juiste magnetische lading tegenkomen om deze op te kunnen halen. Als een schijf sneller draait, komt de lees-en schrijfkop eerder deze lading tegen. De laatste jaren is er een nieuwe soort harde schijf erg populair, de SSD (Solid State Drive). Een SSD maakt gebruik van andere technieken om data op te slaan. Een SSD is helemaal vrij van bewegende onderdelen, het werkt voornamelijk met elektronische signalen en schakelingen. Er wordt bij SSD gebruik gemaakt van vluchtig geheugen, ook wel flash based memory genoemd. Doordat een SSD zo snel is, worden deze schijven veelal gebruikt om besturingssystemen op te zetten (pc start binnen een aantal seconde op) of hele zware programma's. 

Daarnaast durf ik wel te stellen dat overcapaciteit altijd ten goede komt van de prestaties. Een harde schijf die voor 80/90% vol zit, is altijd een vertragende factor voor de rest van het systeem. Tegenwoordig zitten de kosten van een harde schijf niet meer zozeer in de totale opslagcapaciteit. Ik adviseer dan ook altijd meer capaciteit te kopen dan je nodig denkt te hebben. 

Kan ik mijn harde schijf vertrouwen?

Wat mij betreft hebben veel mensen teveel vertrouwen in een harde schijf. De techniek in een harde schijf is behoorlijk fragiel. Een kras, deuk of stof kan al voor heel veel problemen zorgen. Een val vanaf 30cm hoogte kan bijvoorbeeld al genoeg zijn om de harde schijf permanent te beschadigen. Als de problemen eenmaal aanwezig zijn is het vaak al te laat. Er zijn dus drie dingen heel belangrijk: 

-    Weet hoe oud de harde schijf in jouw computer is;
-    Doe voorzichtig met een harde schijf;
-   Maak altijd een back-up in de cloud of op een externe locatie. 

Ben je benieuwd hoe een harde schijf gemaakt wordt?