דיסק קשיח

דיסק קשיח (באנגלית: Hard disk. נקרא גם Hard Drive, ‏Fixed disk, או בשמו המלא Hard disk drive ‏(HDD)), הוא רכיב במחשב המשמש לשמירת נתונים. דיסק קשיח יכול להכיל בדרך כלל כמות גדולה של נתונים לעומת זיכרונות אחרים, אך פעולתו איטית לעומת הזיכרון הפנימי של המחשב (RAM). הדיסק הקשיח הוא התקן זיכרון בלתי נדיף המאפשר אחסנה אמינה של נתונים דיגיטליים בנפח גדול ובזמן גישה קצר יחסית להתקני זיכרון מכניים אחרים. בהשוואה להתקני זיכרון אחרים באותה הקיבולת, הדיסק הקשיח זול משמעותית, אולם זמן הגישה לנתונים בדיסק ארוך בהשוואה לזיכרון הפנימי (RAM) - דיסק קשיח מכני איטי פי 100,000 מהזיכרון הפנימי.
הדיסק הקשיח מופיע בשתי תצורות: פנימית - כרכיב המוטמע בתוך המחשב, וחיצונית - כמכשיר עצמאי המתחבר למחשב באמצעות כבל מסוגים שונים. מערכת ההפעלה משתמשת במערכת קבצים על מנת לנהל את הקבצים שמאוחסנים על גבי הדיסק.

היסטוריה

המחשב הראשון שהותקן בו דיסק קשיח היה ה־IBM 305 RAMAC, בשנת 1956. הדיסק שקל קרוב לטונה והיה בעל 50 דיסקיות אלומיניום בקוטר 24 אינץ' המצופות בחלודה (תחמוצת ברזל מגנטית). היו לו שני ראשי קריאה/כתיבה וזמן גישה ממוצע של כ־600 מילישניות. הדיסק היה בעל קיבולת של חמישה מיליון סימני 7bit. הדיסק פותח במעבדות יבמ בסן חוזה שבקליפורניה בידי צוות בראשותו של ריינולד ג'ונסון.
במשך שנים רבות הדיסקים הקשיחים היו מכשירים גדולים ומגושמים, אך בה בעת רגישים מאוד, ולכן התאימו לשימוש רק בחדרי מחשבים או במשרדים גדולים. לפני שנות השמונים המוקדמות, היו רוב הדיסקים בקוטר של 20 ס"מ (8 אינץ') או 35 ס"מ (14 אינץ'). השימוש בהם דרש ארונות ייעודיים או שטח רצפה גדול מאוד, בעיקר בדגמים בעלי מדיה נתיקה, שכונו "מכונות כביסה" בשל גודלם. מסיבות אלה השימוש בהם בשילוב עם מיקרו מחשבים לא היה נפוץ עד שנת 1980, אז הוציאה חברת סיגייט את ה-ST-506, דיסק קשיח בגודל 5.25 אינץ' ובנפח 5 מגה בייט. המחשב האישי (PC) המקורי של חברת IBM, ה-IBM 5150, לא כלל בתצורתו המקורית דיסק קשיח.
בראשית שנות ה-80 לא שווקו הכוננים הקשיחים תחת שם החברה המייצרת אלא כחלק מ"מערכת אחסון קבצים" על ידי חברות כמו אפל. ה-IBM PC/XT כלל אפשרות להתקנת דיסק קשיח פנימי; החלטה זו של IBM הובילה להכללת דיסק קשיח פנימי בכל מחשב אישי כחלק מהמחשב. החל מאמצע שנות ה-90 של המאה העשרים, אפשר היה כבר לרכוש כוננים קשיחים בחנויות קמעוניות, ישירות על ידי הצרכן.
כוננים קשיחים פנימיים הפכו לנורמה במחשבים תואמי IBM-PC, אולם הכוננים החיצוניים המשיכו להיות פופולריים במחשבי מקינטוש עוד זמן רב אחר כך. כל מחשב מקינטוש שיוצר בין 1986 ל-1998 כלל מחבר SCSI שאיפשר חיבור קל ונוח של אביזרים חיצוניים דוגמת דיסק קשיח. במחשבי מקינטוש מדגמים מוקדמים כלל לא היה קיים מקום לדיסק קשיח פנימי. כיום, עם התפשטותם של תקני חיבור חיצוניים מהירים כ-USB ו-FireWire שוב קיימת עלייה בפופולריות של כוננים קשיחים חיצוניים, בעיקר בקרב משתמשים שזקוקים להעברת כמויות גדולות של נתונים ממקום למקום.

מדידת נפח

חישוב הנפח (הקיבולת) של דיסק קשיח נעשית על ידי הכפלת מספר הגלילים (cylinders) במספר הראשים (heads) במספר המקטעים (sectors) ובמספר הבתים למקטע (bytes/sector, לרוב 512). בכונני ATA בנפח של מעל 8 גיגהבייט, הערכים נקבעים ל-16,383 גלילים, 16 ראשים ו-63 מקטעים לתאימות עם מערכות הפעלה ישנות.
יצרניות המדיות המגנטיות והאופטיות עושות שימוש בתחיליות מגה, גיגה וטרה וקיצוריהן G, M ו-T בהתאמה - על פי מערכת היחידות הבינלאומית. בייט מסומן באות B.
מערכות ההפעלה לרוב מדווחות על נפחים באמצעות אותן תחיליות, אך בשיטה הבינארית. כתוצאה מכך יש חוסר התאמה בין הנפח המוצהר על ידי היצרניות לבין זה המדווח על ידי מערכת ההפעלה. לדוגמה,
דיסק בנפח מוצהר של 250GB יזוהה ב-Windows XP כבעל "250,000,000,000 בתים" ו-"232GB", מכיוון שהראשון מחושב לפי 1,000,000,000 בתים (10⁹ בתים) לגיגה והשני מחושב לפי 1,073,741,824 בתים (2³⁰ בתים) לגיגה.

רגישות הדיסק לזעזוע ולאבק

אחד המאפיינים החשובים של הדיסק הקשיח הוא רגישותו לאבק ולזעזועים. אף על פי שכל כונן מצויד בבולמי זעזועים, יש להיזהר מלהזיזו בזמן שהוא פועל.
אם חודר להתקן אבק, הוא עלול להימצא בין הראש למשטח ולהוציא מאיזון את תנועת הראש ואף להביא לשריטת המשטח. לפיכך, מיוצרים הכוננים בחדר נקי. כדי להימנע מהפרשי לחצים, מצוי בכונן חריר להשוואת לחץ האוויר. לחריר מוצמד מסנן המונע חדירת אבק.
זעזוע בזמן פעולת הדיסק עלול להביא לפגם בכתיבה או באחזור הנתונים וכן ליצירת Bad sectors. כאשר הדיסק במנוחה, הראשים הקוראים/כותבים נוגעים במשטחים, כתוצאה מפעילותו של קפיץ בבסיס הזרוע הדוחף אותם כלפי המשטח. כאשר הדיסק מסתובב במהירות נוצר כוח עילוי על הראשים כתוצאה מדחיסת אוויר. אם דחיסת האוויר אינה גבוהה מספיק, כוח העילוי נמוך מידי ומתוך כך הראשים קרובים מידי לדסקות בעת שהדיסק פועל. במקרה כזה עלול להיווצר מגע בין הראשים לדסקות, שעלול לגרום לקריסת ראשים או לאובדן נתונים.
בדיסקים ישנים נשארים הראשים על המשטחים (באזור הנתונים) לאחר כיבוי המחשב, והזזת הכונן עלולה להביא לשריטת הדסקות. לכן מומלץ להשתמש בתוכנה שמחנה את הראשים בצד בעת כיבוי המחשב. כיום פעולה זו נעשית באופן אוטומטי, אפילו אם אספקת החשמל לדיסק הקשיח פוסקת באופן פתאומי.