1. Σκληρόσ Δίςκοσ (Hard Disk)

2. Ιςτορικό Σημεύωμα
Ο μαγνητικόσ δύςκοσ ανακαλύφθηκε το 1956
από την εταιρεύα IBM, ωσ λύςη ςτο
πρόβλημα τησ αργόσ ςειριακόσ αναζότηςησ
δεδομϋνων τησ μαγνητικόσ ταινύασ. Η IBM
καταςκεύαςε την πρώτη αποθηκευτικό
ςυςκευό που χρηςιμοποιούςε μαγνητικούσ
δύςκουσ το 1956. Ήταν μια αποθηκευτικό
ςυςκευό δεδομϋνων ςτο μϋγεθοσ
βιβλιοθόκησ, με την πρωτοφανό
χωρητικότητα για την εποχό των 5.000.000
χαρακτόρων (5 Megabytes), όπωσ επύςησ και
τον πρωτοφανό τρόπο τυχαύασ προςπϋλαςησ
των αποθηκευμϋνων δεδομϋνων, χϊρησ του
οπούου η ςυςκευό ονομϊςτηκε RAMAC
(Random Access Method of Accounting and
Control – Τυχαύασ Προςπϋλαςησ Μϋθοδο
Περιγραφόσ και Ελϋγχου). Ο χρόςτησ τησ
ςυςκευόσ αυτόσ εύχε ςτη διϊθεςό του
οποιοδόποτε κομμϊτι τησ αποθηκευμϋνησ
πληροφορύασ ςε 0,8 δευτερόλεπτα.

3. Ιςτορικό Σημεύωμα
Πολύ αργότερα, γύρω ςτο 1967 όταν ϋκαναν την εμφϊνιςό τουσ
οι πρώτοι μαλακού δύςκοι (διςκϋτεσ), επύςησ εφεύρεςη τησ IBM,
οι ογκώδεισ ςυςκευϋσ με τουσ μεταλλικούσ (καθηλωμϋνουσ
δύςκουσ) μετονομϊςτηκαν ςε ςκληρούσ δύςκουσ.

4. Αρχό Λειτουργύασ Μαγνητικών
Δύςκων
Οι μαγνητικού δύςκοι διακρύνονται ςε
ςκληρούσ δίςκουσ (hard disks) και ςε
εύκαμπτεσ διςκέτεσ (floppy disks). Στην
κυκλικό επιφϊνεια τουσ υπϊρχει μύα λεπτό
επύςτρωςη μαγνητικού υλικού το οπούο
αποτελεύται από ςτοιχειώδη δύπολα, δηλαδό
μαγνότεσ ςε επύπεδο μορύων οι οπούοι εύναι
διαςκορπιςμϋνοι τυχαύα ςτην επιφϊνεια τησ
πλακϋτασ, ϋτςι ώςτε κϊθε τμόμα τησ,
οςοδόποτε μικρό, αλλϊ πολύ μεγαλύτερο
από τισ διαςτϊςεισ του μορύου, αν μην εύναι
μαγνητιςμϋνο. Ο δύςκοσ περιςτρϋφεται
ςυνεχώσ με ςταθερό γωνιακό ταχύτητα
γύρω από τον ϊξονϊ του. Ένασ βραχύονασ ςτο
ελεύθερο ϊκρο του οπούου εύναι ςτερεωμϋνη
η κεφαλό εγγραφόσ και ανϊγνωςησ, κινεύται
από το κϋντρο προσ την περιφϋρεια τησ
επιφϊνειασ του δύςκου, κατϊ τϋτοιο τρόπο
ώςτε, ςε ςυνδυαςμό με την περιςτρεφόμενη
κύνηςη του, η κεφαλό εγγραφόσ και
ανϊγνωςησ των δεδομϋνων να ϋχει
πρόςβαςη ςε όλη την επιφϊνεια του .

5. Αρχό Λειτουργύασ Μαγνητικών
Δύςκων
Τρόποσ αποθήκευςησ
Τα δεδομϋνα αποθηκεύονται ςτον ςκληρό δύςκο ωσ ακολουθύεσ bit
(αφού οι υπολογιςτϋσ λειτουργούν με το δυαδικό ςύςτημα). Οι
κεφαλϋσ γρϊφουν κϊθε bit αλλϊζοντασ το μαγνητικό πεδύο ςτην
επιφϊνεια των μαγνητικών δύςκων και το διαβϊζουν απλώσ
αναγνωρύζοντασ το μαγνητικό πεδύο. Κϊθε bit δεδομϋνων
καταλαμβϊνει τον δικό του χώρο ςτην επιφϊνεια του δύςκου, ωςτόςο
οι ακολουθύεσ bit που αποτελούν τα δεδομϋνα, δεν εύναι απαραύτητο
να εγγρϊφονται ςειριακϊ ςτον δύςκο, αλλϊ εύναι δυνατό να
κατακερματιςτούν και να εγγραφούν ςε διϊφορεσ θϋςεισ.

6. Οργϊνωςη Μαγνητικών Δύςκων
Η επιφϊνεια ενόσ μαγνητικού
δύςκου διαμερύζεται ςε
ομόκεντρουσ κύκλουσ ό τροχιέσ
(tracks). Κϊθε τροχιϊ χωρύζεται
ςε κυκλικϊ τόξα ό περιοχϋσ που
ονομϊζονται τομείσ (sectors).
Κϊθε τομϋασ ϋχει μϋγεθοσ
ςταθερό, με ϊλλα λόγια περιϋχει
ςταθερό αριθμό από bytes, ο
οπούοσ κυμαύνεται από 512 bytes
ωσ 32 ΚΒ ό και περιςςότερο. Το
ςύνολο των δεδομϋνων που
αποθηκεύονται ςε ϋνα τομϋα του
δύςκου λϋγεται ενότητα (block).
∆ύο ό περιςςότεροι τομεύσ,
ςχηματύζουν την ςυςτοιχία
(cluster), που αποτελεύ την
μικρότερη μονϊδα αποθόκευςησ
για τα δεδομϋνα ενόσ
προγρϊμματοσ.

7. Οργϊνωςη Μαγνητικών Δύςκων
Όπωσ μπορούμε να δούμε και ςτο
ςχόμα, το μϋγεθοσ των τομϋων που
ανόκουν ςε διαφορετικϋσ τροχιϋσ δεν
εύναι το ύδιο. Οι τομεύσ που βρύςκονται
κοντϊ ςτην εξωτερικό τροχιϊ του
δύςκου ϋχουν μεγαλύτερο μόκοσ απ’ ότι
οι εςωτερικού τομεύσ. Η ποςότητα όμωσ
των δεδομϋνων που αποθηκεύεται ςε
κϊθε τομϋα εύναι ςυνόθωσ ςταθερό·
ϊρα ϋχουμε μεγαλύτερη πυκνότητα
αποθόκευςησ όςο πληςιϊζουμε προσ το
κϋντρο του δύςκου.
Πϊνω από την επιφϊνεια του δύςκου
και ςε μικρό απόςταςη από αυτόν
(εκατομμυριοςτϊ του μϋτρου)
βρύςκεται η κεφαλό (head)
ανϊγνωςησ/εγγραφόσ, η οπούα φϋρει
τον ηλεκτρομαγνότη για την ανϊγνωςη
των 0 και 1 που εύναι γραμμϋνα ςτην
επιφϊνεια του δύςκου. Οι κεφαλϋσ
μπορεύ να εύναι ςταθερϋσ ό κινούμενεσ.

8. Οργϊνωςη Μαγνητικών Δύςκων
Συνόθωσ, τα ύχνη των μαγνητικών δύςκων διαιρούνται ςε ιςόποςουσ τομεύσ,
ανεξϊρτητα από την απόςταςη τουσ (ακτύνα) από το κϋντρο του δύςκου. Σαν ςυνϋπεια,
ο αριθμόσ των τομϋων που θα διαιρεθούν τα ύχνη του δύςκου, καθορύζεται από το
μικρότερο ςε μόκοσ ύχνοσ, δηλαδό από αυτό που βρύςκεται πιο κοντϊ ςτο κϋντρο του
δύςκου. Με αυτό τη λογικό, όλα τα ύχνη, ακόμα και αυτϊ ςτο εξωτερικό του δύςκου με
μόκοσ πολλαπλϊςιο του πιο εςωτερικού, διαθϋτουν τον ύδιο αποθηκευτικό χώρο με το
μικρότερο ςε μόκοσ ύχνοσ. Αποτϋλεςμα αυτού του τρόπου λογικού κερματιςμού τησ
επιφϊνειασ του μαγνητικού δύςκου, εύναι η κακό εκμετϊλλευςη τησ χωρητικόσ
ικανότητασ τησ. Ωςτόςο, πολλού καταςκευαςτϋσ μαγνητικών δύςκων αντιλόφθηκαν
γρόγορα τη ςπατϊλη του αποθηκευτικού χώρου, τησ μεθόδου διαύρεςησ των ιχνών ςε
ιςόποςουσ τομεύσ και ϊρχιςαν να κερματύζουν κϊθε ύχνοσ ανϊλογα με το μόκοσ του.
Συνεπώσ, το πλόθοσ των τομϋων, ςτουσ οπούουσ διαιρεύται κϊποιο ύχνοσ του δύςκου,
εύναι ανϊλογο τησ απόςταςόσ του ύχνουσ από το κϋντρο του δύςκου.

9. Σκληρόσ Δύςκοσ
Ένασ ςκληρόσ δύςκοσ αποτελεύται από ομοαξονικούσ μαγνητικούσ
δύςκουσ. Οι αντύςτοιχεσ τροχιϋσ από κϊθε δύςκο, ορύζουν ϋνα κύλινδρο
(cylinder). Σε κϊθε ςτιγμό, όλεσ οι κεφαλϋσ εύναι τοποθετημϋνεσ ςτισ
τροχιϋσ που ανόκουν ςτον ύδιο κύλινδρο. Έτςι η διαδικαςύα
προςπϋλαςησ γύνεται ταχύτερα, καθώσ όλεσ οι κεφαλϋσ λειτουργούν
ταυτόχρονα γρϊφοντασ ςτην ύδια τροχιϊ, αλλϊ ςε διαφορετικό
μαγνητικό δύςκο. Τα διαδοχικϊ δεδομϋνα λοιπόν αποθηκεύονται ςε
τροχιϋσ διαφορετικών μαγνητικών δύςκων που ανόκουν ςτον ύδιο
κύλινδρο.

10. Σκληρόσ Δύςκοσ
 Για την προςπϋλαςη των
δεδομϋνων ςτο ςκληρό δύςκο,
υπϊρχει μια μοναδικό διεύθυνςη
για κϊθε τομϋα, η οπούα
αποτελεύται από τον αριθμό τησ
κεφαλόσ (δηλαδό τον αριθμό
δύςκου), τον αριθμό του κυλύνδρου
ό τροχιϊσ ςτο δύςκο και τον αριθμό
του τομϋα μϋςα ςτον κύλινδρο.
 Τα χαρακτηριςτικϊ αυτϊ (κεφαλϋσ,
κύλινδροι, τομεύσ) αποτελούν τη
γεωμετρύα του ςκληρού δύςκου. Η
ςύγχρονη τεχνολογύα επιτρϋπει την
δημιουργύα δύςκων με πυκνότερεσ
τροχιϋσ και πιο μικρούσ τομεύσ ανϊ
μονϊδα πληροφορύασ, ϊρα
μεγαλύτερεσ χωρητικότητεσ.

11. Χαρακτηριςτικϊ Αξιολόγηςησ
Των Σκληρών Δύςκων
Τα ςτοιχεύα που χαρακτηρύζουν τεχνικϊ τουσ
μαγνητικούσ δύςκουσ και που επιτρϋπουν την
αξιολόγηςη τουσ εύναι:
1. Ο χρόνοσ προςπϋλαςησ
2. Η ταχύτητα μεταφορϊσ
3. Η λανθϊνουςα μνόμη
4. Ο χρόνοσ ζωόσ
5. Η χωρητικότητα

12. Χαρακτηριςτικϊ Αξιολόγηςησ
Των Σκληρών Δύςκων
Χρόνοσ προςπϋλαςησ (Access time):
Ονομϊζεται ο μϋςοσ όροσ των χρόνων που χρειϊζεται, για να
μεταφερθεύ μύα πληροφορύα από κϊποιο ςημεύο τησ επιφϊνειασ
του δύςκου ςτη μνόμη RAM του υπολογιςτό και εκφρϊζεται ςε
χιλιοςτϊ του δευτερολϋπτου (msec).

13. Χαρακτηριςτικϊ Αξιολόγηςησ
Των Σκληρών Δύςκων
Ο χρόνοσ προςπϋλαςησ εύναι αναγκαύοσ για να κϊνει η κεφαλό τισ εξόσ τρεύσ ενϋργειεσ.
 Αρχικϊ μετακινεύται πϊνω από την τροχιϊ ςτην οπούα υπϊρχουν ό πρόκειται να γραφούν
τα δεδομϋνα. Ο χρόνοσ που απαιτεύται για τη μετακύνηςη αυτό ονομϊζεται χρόνοσ
αναζήτηςησ (seek time).
 Στη ςυνϋχεια, καθώσ ο δύςκοσ περιςτρϋφεται ςυνεχώσ, αναμϋνουμε να βρεθεύ ακριβώσ
πϊνω από τον ςυγκεκριμϋνο τομϋα και ςυςτοιχύα. Ο χρόνοσ που απαιτεύται μϋχρι να γύνει
αυτό εξαρτϊται από το ρυθμό περιςτροφόσ του μαγνητικού δύςκου.
 Κατόπιν διαβϊζει ό γρϊφει τα δεδομϋνα ςε ςυςτοιχύεσ και τα μεταδύδει. Ο χρόνοσ
ανϊγνωςησ ό εγγραφόσ εξαρτϊται από την ταχύτητα ανϊγνωςησ/εγγραφόσ τησ κεφαλόσ,
από την ταχύτητα των ηλεκτρονικών που υποςτηρύζουν το δύςκο, από το πρωτόκολλο
διαδρόμου κλπ.

14. Χαρακτηριςτικϊ Αξιολόγηςησ
Των Σκληρών Δύςκων
Ταχύτητα μεταφορϊσ (Data transfer rate):
Ονομϊζεται η ποςότητα των δεδομϋνων που μπορούν να
μεταφερθούν ςε μύα χρονικό μονϊδα από το δύςκο ςτη μνόμη
RAM και εκφρϊζεται ςε bytes/sec.
Η ταχύτητα μεταφορϊσ δεδομϋνων εξαρτϊται από την
πυκνότητα εγγραφόσ του δύςκου, δηλαδό τον αριθμό των
κυκλικών τομϋων ανϊ ύχνοσ, και από την ταχύτητα περιςτροφόσ
του δύςκου.
 Παρϊδειγμα:
Αν ϋνασ δύςκοσ ϋχει 63 τομεύσ ανϊ ύχνοσ και η ταχύτητα
περιςτροφόσ 90 ςτροφϋσ το δευτερόλεπτο, μπορεύ να μεταφϋρει
ϋωσ 512 * 63 *90 =2.903.040 bytes ανϊ δευτερόλεπτο.

15. Χαρακτηριςτικϊ Αξιολόγηςησ
Των Σκληρών Δύςκων
Λανθϊνουςα μνόμη (Cache memory):
Ονομϊζεται η κρυφό μνόμη που χρηςιμοποιεύται πολλϋσ φορϋσ,
για να αποθηκεύονται οι πληροφορύεσ που διαβϊςτηκαν ό
εγγρϊφτηκαν πρόςφατα ςτο ςκληρό δύςκο.
Με τη χρόςη τησ αυξϊνεται η ταχύτητα εγγραφόσ και ανϊκτηςησ
δεδομϋνων, γιατύ το λειτουργικό ςύςτημα, αν χρειαςτεύ ξανϊ τισ
ύδιεσ πληροφορύεσ, θα τισ ανακτόςει από την μνόμη αυτό, που
εύναι ταχύτερη από το δύςκο, αλλϊ και ακριβότερη.

16. Χαρακτηριςτικϊ Αξιολόγηςησ
Των Σκληρών Δύςκων
Χρόνοσ ζωόσ:
Η ποιότητα καταςκευόσ των ςκληρών δύςκων ςόμερα τουσ δύνει
ςτατικό μϋςο χρόνο μϋχρι να παρουςιϊςουν κϊποια βλϊβη,
περύπου 35 χρόνια ςυνεχούσ λειτουργύασ.
Ο αριθμόσ αυτόσ δύνεται από τον καταςκευαςτό και δεύχνει μόνο
τη «θεωρητικό» αξιοπιςτύα του δύςκου, χωρύσ να εξαςφαλύζει ότι
ο δύςκοσ θα δουλϋψει τόςεσ ώρεσ χωρύσ πρόβλημα. Συνόθωσ
όμωσ οι καταςκευαςτϋσ ςτηριζόμενοι ςε αυτόν δύνουν εγγύηςη
καλόσ λειτουργύασ.

17. Χαρακτηριςτικϊ Αξιολόγηςησ
Των Σκληρών Δύςκων
Χωρητικότητα:
Ορύζουμε ωσ χωρητικότητα το πλόθοσ των πληροφοριών που
μπορούν να αποθηκευτούν ςε ϋνα φυςικό μϋςο.
Η χωρητικότητα ενόσ δύςκου ςε bytes υπολογύζεται από το
γινόμενο:
[αριθμόσ τομϋων]*[512]*[αριθμόσ κυλύνδρων]*[αριθμόσ κεφαλών]
1Mbyte = 1024 Kbyte και όχι 1000Kbyte
1 Kbyte = 1024 byte και όχι 1000 byte

18. Πρωτόκολλα επικοινωνύασ IDE
και SCSI
 Τα πρωτόκολλα επικοινωνύασ εύναι ϋνα ςύνολο κανόνων και
προδιαγραφών που καθορύζουν τον τρόπο λειτουργύασ του
ςκληρού δύςκου και ϊλλων ςυςκευών. Για παρϊδειγμα
καθορύζουν τον τρόπο επικοινωνύασ με τον επεξεργαςτό και τη
μνόμη του υπολογιςτό, την ταχύτητα μεταφορϊσ δεδομϋνων, το
εύδοσ των καλωδύων, τον αριθμό των ςυςκευών που θα
ςυνδεθούν ςτο καλώδιο κτλ. Κϊθε πρωτόκολλο χρηςιμοποιεύ το
δικό του ςύςτημα ελϋγχου, που ονομϊζεται, ελεγκτήσ
(controller) , και βέβαια διαφορετικό είδοσ ςκληρών δίςκων.
 Γενικϊ υπϊρχουν δύο τϋτοια πρωτόκολλα, το IDE και το SCSI, τα
οπούα ϋχουν εξελιχθεύ και ϋτςι δημιουργόθηκαν διϊφορεσ
παραλλαγϋσ τουσ, όπωσ το EIDE, το FAST ATA, το ULTRA-ATA,
το FAST-SCSI, το SCSI-2, το ULTRA-FAST-SCSI, το SCSI-3 κλπ.

19. Πρωτόκολλα επικοινωνύασ IDE
και SCSI
Το IDE (Integrated Drive Electronics):
Ενιςχυμϋνη ϋκδοςη του πρωτοκόλλου
ςκληρού δύςκου IDE, ικανό να αποδώςει
υψηλούσ δεύκτεσ μεταφορϊσ. Το IDE -
Integrated Drive Electronics (Ενςωματωμϋνα
ηλεκτρονικϊ οδηγού)- εύναι το πιο γνωςτό
interface ςύνδεςησ ςκληρών δύςκων ςε ϋνα
PC. Ακολουθεύ τισ προδιαγραφϋσ του standard
ΑNSI AT Attachment, ςύμφωνα με το οπούο
υλοποιεύται μια παραλλαγό του διαύλου
επϋκταςησ ΑΤ για την επικοινωνύα ενόσ
ςκληρού δύςκου με τον επεξεργαςτό του
υπολογιςτό.
Το πρωτόκολλο IDE ςτην πρώτη του ϋκδοςη
εύχε τα εξόσ χαρακτηριςτικϊ:
 Υποςτόριζε την ςύνδεςη ϋωσ και
2(μόνο)ςκληρών δύςκων.
 Αναγνώριζε δύςκουσ χωρητικότητασ ϋωσ 528
Mbytes.
 Επϋτρεπε μικρό ςχετικϊ ταχύτητα μεταφορϊσ
δεδομϋνων(ϋωσ 4 Mbytes/sec).
 Δεν επϋτρεπε τη ςύνδεςη ϊλλων Καλώδια IDE με 40 και 80 pins.
ςυςκευών(π.χ CD-ROM).

20. Πρωτόκολλα επικοινωνύασ IDE
και SCSI
To EIDE (Enhanced IDE) εύναι μια βελτιωμϋνη εκδοχό του
IDE, με τα εξόσ χαρακτηριςτικϊ:
 Υποςτηρύζει την ςύνδεςη ϋωσ και 4 ςκληρών δύςκων.
 Αναγνωρύζει δύςκουσ χωρητικότητασ ϋωσ 136,9 GBYTE.
 Προςφϋρει ταχύτερη μεταφορϊ δεδομϋνων .
 Επιτρϋπει την αυτόματη αναγνώριςη από το BIOS των
παραμϋτρων του δύςκου.

21. Πρωτόκολλα επικοινωνύασ IDE
και SCSI
Το SCSI (Small Computer
System Interface):
Το πρωτόκολλο SCSI αρχικϊ
χρηςιμοποιόθηκε για τη
διαςύνδεςη περιφερειακών
κυρύωσ ςε μεγϊλουσ
υπολογιςτϋσ. Γρόγορα όμωσ
χρηςιμοποιόθηκε και ςτουσ
προςωπικούσ υπολογιςτϋσ
λόγο τισ πτώςησ των τιμών και
τησ ανϊγκησ για βελτύωςη τησ
ταχύτητασ.

22. Πρωτόκολλα επικοινωνύασ IDE
και SCSI
Χαρακτηριςτικά πλεονεκτήματα του SCSI:
 Επιτρϋπει τη ςύνδεςη αρκετών ςυςκευών ςε μύα πύλη (υποδοχό)
μϋχρι 15 περιφερειακών κϊθε εύδουσ(ςκληρού δύςκοι, CD-ROM,
Scanners, εκτυπωτϋσ κτλ).
 Επιτρϋπει μεταδόςεισ πληροφοριών ςε μεγϊλεσ ταχύτητεσ.
 Δυνατότητα τοποθϋτηςησ και εξωτερικών ςυςκευών, αφού το
καλώδιο ςύνδεςησ μπορεύ να ϋχει μόκοσ μϋχρι 6 μϋτρα.
 Δεν υπϊρχουν περιοριςμού ςτη χωρητικότητα των δύςκων.
 Μπορούν να χρηςιμοποιηθούν και ςε ϊλλου τύπου ςυςτόματα
εκτόσ των PC , όπωσ ςε Macintosh,Atari ST κτλ.
Μειονεκτήματα του SCSI:
Χαρακτηριςτικό μειονϋκτημα εύναι το υψηλότερο κόςτοσ, που
οφεύλεται ςτην ύπαρξη δικόσ του ROM και ςτα επιπλϋων
κυκλώματα επεξεργαςύασ που διαθϋτει για την επικοινωνύα ςε ϋνα
ςύςτημα όπου μπορούν να υπϊρχουν ϋωσ και ϊλλεσ 15 ςυςκευϋσ.
Στο κόςτοσ ςυνυπολογύζεται και η ειδικό κϊρτα προςαρμογόσ που
χρειϊζεται για τη ςύνδεςη όλων των ςυςκευών SCSI.