Winchesterek felépítése, jellemzőik

A merevlemez (angolul hard disk drive, rövidítése HDD) egy számítástechnikai adattároló berendezés. Az adatokat kettes számrendszerben, mágnesezhető réteggel bevont, forgó lemezeken tárolja. Maga az elnevezés retronima, ugyanis ezt az adattároló berendezést csak a floppy disk (hajlékonylemez) megjelenése óta nevezik így.

A merevlemez (az egykori angol elnevezés alapján winchester) az adatokat mágnesezhető réteggel bevont lemezeken tárolja, melyet a forgó lemez fölött mozgó író/olvasó fej ír vagy olvas. A lemezek állandóan forognak, forgási sebességüket rpm-ben adják meg (Revolutions Per Minute, azaz percenkénti fordulatszám, „fordulat per perc”). Ez általában 5400–7200, de léteznek 10 000–15 000 rpm-es modellek is. A fej körülbelül 1 (Hitachi, régebben IBM meghajtókban 0,19) nanométeres légpárnán repül a lemez felett, ezért egy apró porszem is tönkreteheti azt. Összeszerelésük ezért speciális körülmények között, pormentes üzemcsarnokban, úgynevezett tisztatérben történik.

Egy winchesterben több lemez is lehet, és jellemzően a lemez mindkét oldalát használják adattárolásra, így a lemezekhez általában két fej tartozik: alul-felül egy. Mivel az azonos fej- és lemezszámú meghajtók kapacitása eltérő lehet, a végleges kapacitást és az adattárolásra használt területeket a gyártás során úgynevezett szervóírással alakítják ki. A HDD-beli lemezeket azonos központú, különböző sugarú körök tagolják, ezeket sávoknak (trackeknek) nevezzük. A sávok azonosítása számokkal történik, a legkülső sáv a 0-s sorszámú. Azokat a sávokat, melyek egymás alatt helyezkednek el, cilindernek nevezzük. A sávokat tovább lehet bontani ún. szektorokra. Ezeket is sorszámozzák, ezek eggyel kezdődnek. A HDD gyártás során kialakított szektorokat a meghajtó formázása közben csoportosíthatjuk, így alakíthatunk ki helyfoglalási egységeket, azaz clustereket. A clusterek minimális mérete megegyezhet a szektormérettel (512 bájt), de legtöbbször a szektor többszöröse, pontosan 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, vagy 128-szoros, így maximum 64 kb. Egy cluster csak egy fájlt tartalmazhat, ha kis méretű a fájl, és a cluster nem íródott tele, a fennmaradó üres rész elvész. Ezért nevezhetjük a legkisebb címezhető egységnek a HDD-ben.

A merevlemez főbb tulajdonságai

• Tárolókapacitás: megadja, hogy mennyi adat fér rá: kezdetekben csak pár megabájt volt, manapság már 500 GB – 12 TB között mozog.
• Írási és olvasási sebesség: ezt nagyban befolyásolja a lemez forgási sebessége, amely jellemzően 5400, 7200, 10 000 vagy 15 000 fordulat/perc (rpm), illetve az adatsűrűség. A merevlemez átviteli sebességének növelésének érdekében beépítenek egy gyorsítótárat (cache-t). Mivel általában szekvenciális írásról és olvasásról van szó, a merevlemez elektronikája a gyorsítótárba gyűjtögeti a kiírandó adatokat, majd ha elegendő összegyűlt, egyszerre kiírja a lemezre. Olvasásnál a lemezről többet beolvas, mint amennyire szükség van az adott pillanatban, arra a statisztikai tényre építve, hogy „úgyis kérni fogjuk az utána lévő adatokat” (előreolvasás). Nem kevésbé fontos szerepe még, hogy a csatolófelület felé szakaszosan is, de állandó sebességgel küldje és fogadja az adatokat. A gyorsítótárnak köszönhetően a HDD elérési ideje lényegesen lecsökken. A gyorsítótár lehetőségeinek kihasználása érdekében a nagyobb adatsűrűségű tárolókhoz nagyobb méretű szokott lenni. Régebben 2, 4, 8 MiB-os, manapság a nagyobb kapacitású HDD-k mellé 16, 32, 64, 128 vagy 256 MiB-os gyorsítótárat szoktak rakni.
• Csatolófelület: ezen keresztül történik az adatátvitel, több fajta létezik: ATA (PATA), SATA (SATA I, SATA II, SATA III), SCSI, SAS (Serial Attached SCSI), FC (Fiber Channel).