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そもそもストレージ(外部記憶装置)とはなにか。コンピュータで扱う情報は、主記憶装置(メインメモリ)・補助記憶装置・二次記憶装置があります。この補助記憶装置のうち、コンピュータの外部におかれるものを外部記憶装置(ストレージ)と呼びます。
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はじめて知った人はそのまま理解するかもしれませんが、ハードディスクの歴史も知っておきましょう。そんな昔のことではありません。すこし前の1955年頃のことです。最初の頃は、直径24インチ(61cm)の円盤でした。これを50枚も搭載しても、5MBぐらいの容量でした。記憶装置が重要な計算機において重量な容量だった訳です。最初に開発したのは、IBMでした。この頃、IBMは円盤でしたが、筒状に書くものもありました。最終的には、IBMの円盤方式が残りました。円盤を増やすのが構造的に簡単だったからでしょう。その後、時代を経て1978年の頃
5.25inchの円盤になり、1983年頃に 3.5inchのものが出てきました。2.5inchは1988年、ノートPC用として数多く利用されるようになりました。
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ハードディスクドライブ( Hard Disk Drive )は最も身近に利用されているストレージです。このHDDの基本構造でまず押さえておきたいのは、“記録媒体(メディア)”と“ドライブ”の概念です。
HDDのメディアは、磁性体を塗布した何枚か円盤状のアルミ合金やガラスの円盤(ディスクまたはプラッターとも云う)を一定の間隔で重ね合わせたものです。円盤がアルミやガラス等の固い素材でつくられている為、固い円盤の意味でハードディスクと呼ばれています。
これらの円盤を一定のスピードで回転させ、磁気ヘッドを近づけて円盤上のデータを読み書きする機構がドライブとなります。HDDではメディアとドライブが金属筐体の中に密封されているのが通常です。
磁気ヘッドと円盤の間にある距離は10万分の1mm以下しかない(0.02μm:タバコの煙が2〜4μm)。取り扱いにはデリケートさが要求されます。円盤の回転数は、低発熱や静音性に重点を置く低速回転(4,500〜5,400回転/分(rpm)のものから、高速処理を重視した高速回転(7,200〜15,000回転/分)のものまであり、近年では流体軸受というモーター回転軸と軸受部に空気や油等の液体を媒介させ、モーターの超寿命な低騒音を実現したものもあります。
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HDDの記録密度はハイペースで上昇を続けており、500G/750Gバイトという大容量のHDDが登場しています。記録密度が上がればディスクの枚数が少なくて済み、ヘッドの個数も減らせるため、結果的にコスト・ダウンにも貢献することになります。また、記録方式に垂直磁気記録方式が加わり、3.5インチHDD1台で1TBが実現しています。
記録密度(あるいは面記録密度)は面積当たりの情報量の事を指します。1平方インチあたりのビットの個数で情報を表す事が多い。
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接頭語
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2進数
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10進数
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差違
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K (キロ)
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2の10乗 = 1,024
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10の 3乗 = 1,000
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2,4%
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M (メガ)
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2の20乗 = 1,024K
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10の 6乗 = 1,000K
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4.9%
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G (ギガ)
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2の30乗 = 1,024M
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10の 9乗 = 1,000M
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7.4%
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T (テラ)
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2の40乗 = 1,024G
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10の12乗 = 1,000G
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10.0%
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P (ぺタ)
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2の50乗 = 1,024T
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10の15乗 = 1,000T
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12.6%
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E (エクサ)
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2の60乗 = 1,024P
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10の18乗 = 1,000P
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15.3%
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Z (ゼッタ)
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2の70乗 = 1,024E
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10の21乗 = 1,000E
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18.1%
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Y (ヨッタ)
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2の80乗 = 1,024Z
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10の24乗 = 1,000Z
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20.9%
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HDDは、ヘッドがディスク面上を浮上して動作するという構造上、振動や衝撃には弱い面をもちます。PCシステム(本体・モニタ・記憶装置等)の中で一番信頼性が低いと云っても過言ではないでしょう。その割にはデータという重要な部分を担うというキーデバイスでもあります。このため、HDDの信頼性を示す指標として、故障を起こすまでの動作時間の平均値である「平均故障間隔(
MTBF、Mean Time Between Failures )」というものがあります。 このMTBFの値が大きい程安定した機器という事になります。MTTR(
Mean Time To Repair:平均復旧時間 )と併せて稼働率を求める場合もあるが、標準的な仕様がないため、最近では余り使われていないようだ。
【参考】
HDDのMTBFは100万時間とか200万時間と表示されます。単純に時間を年に変換すると、114年とか228年になりますが「
1台のHDDが100年以上故障しない 」と言っているわけではないので、注意が必要です。MTBFは、「100万時間MTBF
」というのは「 100万台のHDDを1時間稼働して1台故障する割合 」です。簡単な計算式にすると
・ 1,000台のHDD×24時間×365日=876万時間 → 876万時間÷100万時間(MTBFの時間)=8.76台
つまり、1.000台のHDDのうち約9台が1年以内に故障する可能性がある、となります。
当たり前の事ですが、MTBFは、HDDの稼働率や温度環境によって変わります。過酷な条件( 温度・湿度・稼働率 )では当然のように悪くなります。また、HDDに搭載されているインターフェースにより設計が異なりますので、例えば、FCやSCSIインターフェースの場合は
24時間365日稼働を前提としているが、ATAインターフェースなどはFCやSCSIの70%程度を前提として設計されているわけです。
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書き換え可能であり、電源を切ってもデータが消えない不揮発性半導体メモリ。フラッシュEEPROMまたはフラッシュROMとも言います。
フラッシュメモリはFEPROMであるため、書込・消去可能回数が限られています。おおよそ20〜50万回と云われていますが、小容量のものであれば価格的にHDDとの差がなくなってきた事もあり、ノートPCのHDDに替わり搭載されるモデルも登場しました。
現在では、メモリーカード(USBメモリ、SDカード、メモリースティック等)でのPCをはじめ、携帯電話、デジタルカメラ、携帯ゲームなどでの利用分野が多い。
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