ディスクストレージ（ドライブストレージとも呼ばれる）は、回転ディスクをベースにしたデータストレージ機構です。記録は、ディスクの表面層に様々な電気的、磁気的、光学的、または機械的な変化を加えることで行われます。ディスクドライブは、このようなストレージ機構を実装したデバイスです。注目すべき種類としては、1つまたは複数の取り外し不可能な硬質プラッターを備えたハードディスクドライブ（HDD）、フロッピーディスクドライブ（FDD）とその取り外し可能なフロッピーディスク、そして様々な光ディスクドライブ（ODD）と関連する光ディスクメディアがあります。
（「disk」と「disc」の綴りは、商標によって一方の用法が禁止されている場合を除き、同じ意味で使用されます（例：Compact Discのロゴ）。特定の形式が選択される理由は、IBMが1956年に「IBM 350ディスクストレージユニット」で「 disk 」という形式を使用し始めたように、歴史的なものであることが多い。）
背景
音声情報はもともとアナログ方式で記録されていました（「音声の録音と再生」を参照）。同様に、最初のビデオディスクもアナログ録音方式を使用していました。音楽業界では、アナログ録音は主にデジタル光技術に置き換えられ、データは光情報を用いてデジタル形式で記録されます
最初の商用デジタルディスク記憶装置は、 1956年にIBM 305 RAMACコンピューティングシステムの一部として出荷されたIBM 350でした。ランダムアクセス型の低密度ディスク記憶装置は、磁気テープを使用したテープドライブによって提供されていた、既に使用されていたシーケンシャルアクセス型の高密度記憶装置を補完するために開発されました。ディスク記憶装置技術の活発な革新と、テープ記憶装置におけるそれほど活発ではない革新が相まって、ディスク記憶装置とテープ記憶装置のテラバイトあたりの取得コストの差は縮小しました。しかし、電力と管理を含むディスク上のデータの総所有コストは、テープよりも依然として高くなっています。[1]
ディスク記憶装置は現在、コンピュータ記憶装置と、オーディオCDやビデオディスク（VCD、DVD、Blu-ray） などの民生用電子機器の記憶装置の両方に使用されています
現代のディスク上のデータは、通常セクターと呼ばれる固定長のブロックに保存され、その長さは数百バイトから数千バイトまで様々です。ディスクドライブの総容量は、ディスク面の数と面あたりのブロック数、そしてブロックあたりのバイト数を掛け合わせた値です。一部の旧式のIBM CKDドライブでは、データはレコードと呼ばれる可変長のブロックを持つ磁気ディスクに保存されていました。レコード長はディスク間およびディスク間で異なる場合がありました。ブロック間の必要なギャップのため、レコード長が短くなると容量は減少しました。
アクセス方法
デジタルディスクドライブはブロックストレージデバイスです。各ディスクは論理ブロック（セクターの集合）に分割されています。ブロックは論理ブロックアドレス（LBA）を使用してアドレス指定されます。ディスクからの読み取りまたはディスクへの書き込みは、ブロック単位で行われます。
当初、ディスク容量は非常に少なかったのですが、いくつかの方法で改善されてきました。機械設計と製造の改善により、より小型で高精度なヘッドが可能になり、各ディスクにより多くのトラックを保存できるようになりました。データ圧縮方法の進歩により、個々のセクターにより多くの情報を保存できるようになりました
ドライブはデータをシリンダー、ヘッド、セクターに保存します。セクター単位はハードディスクドライブに保存されるデータの最小サイズであり、各ファイルには複数のセクター単位が割り当てられます。CDの最小単位はフレームと呼ばれ、33バイトで構成され、6つの完全な16ビットステレオサンプル（2バイト×2チャンネル×6サンプル＝24バイト）が含まれます。残りの9バイトは、8つのCIRCエラー訂正バイトと、制御と表示に使用される1つのサブコードバイト で構成されています
情報はコンピュータプロセッサからBIOSに送られ、データ転送を制御するチップに送られます。その後、マルチワイヤコネクタを介してハードドライブに送られます。ドライブの回路基板にデータが受信されると、データは変換され、個々のドライブがディスク自体に保存できる形式に圧縮されます。その後、データは回路基板上のチップに渡され、ドライブへのアクセスを制御します。ドライブは、内部ディスクの片面に保存されるデータセクターに分割されます。内部に2つのディスクを備えたHDDは、通常、4つの面すべてにデータを保存します。
ドライブ上のハードウェアは、アクチュエータアームに該当するトラックへの移動先を指示し、圧縮された情報はヘッドに送られます。ヘッドは、ドライブ上の各バイトの物理的特性（光学的または磁気的など）を変更し、情報を保存します。ファイルは線形に保存されるのではなく、最も速く取り出せるように最適な方法で保持されます。
回転速度とトラックレイアウト
* 一部のCD-R(W)およびDVD-R(W)/DVD+R(W)レコーダーは、ZCLV、CAA、またはCAVモードで動作します。
機械的には、ドライブ内部で2つの異なる動きが発生しています。1つはデバイス内のディスクの回転です。もう1つは、ヘッドがトラック間を移動する際にディスク上で左右に動くことです。
ディスクの回転方法には2種類あります。
- 一定線速度（主に光ストレージで使用）は、ヘッドの位置に応じて光ディスクの回転速度を変化させます。
- 一定角速度（HDD、標準FDD、一部の光ディスクシステム、およびビニールレコードで使用）は、ヘッドの位置に関係なく、メディアを一定の速度で回転させます
ディスクストレージデバイス間でトラックの位置決めも2つの異なる方法に従います。HDD、FDD、Iomega Zipドライブなど、コンピューターデータの保持に重点を置いたストレージデバイスは、同心円状のトラックを使用してデータを保存します。シーケンシャルな読み取りまたは書き込み操作中、ドライブがトラック内のすべてのセクターにアクセスした後、ヘッドを次のトラックに再配置します。これにより、デバイスとコンピューター間のデータフローに一時的な遅延が発生します。対照的に、光オーディオおよびビデオディスクは、ディスクの最も内側のポイントから始まり、外側の端まで連続的に流れる単一の螺旋状のトラックを使用します。データの読み取りまたは書き込み時に、トラックを切り替えるためにデータの流れを停止する必要はありません。これはビニールレコードに似ていますが、ビニールレコードは外側の端から始まり、中心に向かって螺旋状に進んでいます。
インターフェース
ディスクドライブインターフェースは、システムの他の部分とディスクドライブ自体との間の通信のメカニズム/プロトコルです。デスクトップおよびモバイルコンピュータ向けのストレージデバイスは、通常、ATA（PATA）およびSATAインターフェースを使用します。エンタープライズシステムおよびハイエンドストレージデバイスは、通常、SCSI、SAS、およびFCインターフェースに加え、SATAも一部使用します。
基本用語
- ディスク
- 一般的には、磁気メディアおよびデバイスを指します。
- ディスク
- 特定の光学メディアおよびデバイスの商標で必須です。
- プラッター
- 個々の記録ディスク。ハードディスクドライブには、プラッターのセットが含まれています。光学技術の進歩により、 DVDには複数の記録層が実現しました。
- スピンドル
- プラッターが取り付けられている回転軸。
- 回転
- プラッターは回転します。一般的な2つの技術があります
- トラック
- プラッターの単一の記録面上に記録されたデータの円。
- セクター
- トラックのセグメント
- ローレベルフォーマット
- トラックとセクターを確立します。
- ヘッド
- ディスク表面上の磁気または光学的な情報を読み書きする装置。
- アーム
- ヘッドが出し入れする際に支える機械部品。
- シークタイム
- ヘッドを新しい位置（特定のトラック）に移動するために必要な時間。
- 回転待ち時間
- アームが正しいトラック上にあってから、ヘッドが目的のセクターに到達するまでの平均時間。
- データ転送速度
- ユーザーデータビットが媒体から、または媒体へ転送される速度。技術的には、より正確には「総」データ転送速度と呼ばれます。
参照
参考文献
- ^ Richard L. Moore; et al. (2007年5月3日). 「ディスクおよびテープストレージのコストモデル」(PDF) . サンディエゴ・スーパーコンピュータセンター、UCSD. 2008年7月25日時点のオリジナルからアーカイブ(PDF) . 2013年2月20日閲覧.
