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ハードディスク構成・作動原理などの関連用語

HDD関連用語

ハードディスク関連用語

ハードディスク関連用語

RPM

Revolution Per Minute(レボリューションズ パー ミニット)。1分間あたりの回転回数を表す。rpmの数値が高いハードディスクほど、データの読み書き速度が速いため、高性能ということになる。現在のハードディスクの多くは4,200~7,200rpmが主流だ。

LBA ( Local Block Addressing )

ハードディスクなどの記憶装置にアクセスする方式の一つで、最初のセクタから順に通し番号を振り、その番号を指定してアクセスする。LBA自体にビット数の規定はないため、理論上は無限に拡張することが可能。実際には、IDE方式では一時期上限となっていた28ビットを超えて現在は48ビットまで、SCSI方式では32ビットまでの対応が現時点で可能になっている。IDE方式のHDDにLBAを利用してディスクアクセスを行なうにはBIOSに専用のオプション付きコールを渡す必要がある。LBA方式では最低ビット数も規定されていないため、ハードディスクコントローラのBIOSごとに対応しているサイズに差があり、中には26ビット程度しか対応していないBIOSもある。

マスターとスレーブ

現在は、ほとんどのパソコンがハードディスクとCD-ROMドライブ(あるいは、CD-R/RWドライブやDVDドライブ)を内蔵している。そして、これらの機器は、ほとんどがエンハンスドIDEという規格で接続されている。プライマリとセカンダリ、マスターとスレーブは、このエンハンスドIDEという方式で機器を接続したときの順番というか、位置関係というか、そういったものだ。

IDE対応の機器は、フラットケーブルと呼ばれる平たいケーブルで、マザーボードと接続されている。マザーボードには、フラットケーブルの接続口が2つある。つまり「IDEその1」と「IDEその2」だ。そして、「その1」をプライマリ、「その2」をセカンダリという。プライマリ(primary)は「最初の」という意味、セカンダリ(secondary)は「2番目の」という意味。

次に、フラットケーブルにはコネクターが2つある。つまりケーブル1本で2台の機器を接続できる。で、2台の機器のうち、片方をマスター、もう片方をスレーブに設定する。この設定は、各機器の背面などにあるジャンパーピンを差し替えて行うことが多い。
もちろん、1台しかつながないなら、片方のコネクターを余らせておいていい。この場合は、接続する機器をマスターに設定する。普通は、上記の順番でドライブ名が割り振られるし、上記の順番でデータの読み込みも行われる。そのため普通は、ウィンドウズが入っているハードディスクは「プライマリのマスター」になっていて、それがCドライブになる。

MTBF (mean time between failures)

機械システムや情報システムなどにおける信頼性(Reliability)をあらわす指標となる数値で、る機器やシステムが故障するまでの時間の平均値。使用を開始して、あるいは故障から回復してから、次に故障するまでの平均時間。

稼動時間の和をその間に生じた故障回数で割った値として与えられる。故障から次の故障までの平均的な間隔を表している。機器やシステムの安定性の指標として用いられ、値が大きいほど故障間隔が長く、安定したシステムと言える。

Buffer(バッファ)

複数の機器やソフトウェアの間でデータをやり取りするときに、処理速度や転送速度の差を補うためにデータを一時的に保存しておく記憶装置や記憶領域のこと。
例えば、ハードディスクにデータを保存する場合、ハードディスクの動作に対してコンピュータの動作は非常に速いため、いったん書き出すデータをバッファに蓄えておき、ハードディスクの動作に合わせてバッファからデータを読み出して順次保存していく。バッファのデータが無くなったら、次のデータをまとめてバッファに送るという動作を繰り返す。これにより、バッファ内のデータをハードディスクに書き込んでいる間は、コンピュータに別の動作をさせることができるようになる。
バッファ容量が大きいほど、データの処理速度が速い。

DMAとPIO

コンピュータシステム内でのデータ転送方式の一つ。CPUを介さずに各装置とRAMの間で直接データ転送を行なう方式。

DMA方式が出る前には、 PIO ( Programmed Input / Output )が使用されていた。 PIO方式は、 CPUがデータの転送に直接制御を担当するため、一定部分の処理をCPUが担当することによって、CPUにかかる負荷は重くなる。このような欠点を克服したのがDMA転送方式での転送にCPUが干渉しないので、 CPUの負担が減り、全体的にPCのパフォーマンスが高くなったのを感じることができる。

SMART(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology)」

ハードディスクに起こる障害の早期発見や故障の予測を目的としてハードディスク自身に搭載されている機能。ハードディスク内部のさまざまな信号ハードディスク自身が定期監視し、障害の発生を予測する。安定したパソコン環境の中での経年劣化による故障を知る手段として有効。

S.M.A.R.T. 機能は1997年頃から徐々にハードディスクに搭載され、2008年現在においては、流通しているほぼすべてのハードディスクに本機能が搭載されている。

GMRヘット

巨大磁気抵抗効果を応用したハードディスクの読み取り装置(ヘッド)。磁気ヘッドは使用する素子によって感度が異なる。感度が高いと磁気部分を小さくでき、大容量化、小型化が可能となる。GMRヘッドは、従来のMRヘッドよりも高い感度を実現し、現在、磁気ヘッドの主流となっている。 

GMRヘッドには外部磁界の変動に応じて電気抵抗が変化する素子が使われており、磁気に敏感なコバルト系の素子を使うことによって同じ原理を用いるMRヘッドよりも3倍以上の感度を実現している。

ハードディスクはディスク表面を磁化することでデータを記録する。ディスク表面からの磁界でヘッド内の磁化自由層の磁界の向きが変化する。これによって、GMR素子を流れる電流が変化するので、ディスク表面上の磁石の向きが検知できる。現在のGMRヘッドでは、電流をGMR膜に平行に流しているが、垂直に流すヘッド(CPP-GMRヘッド)の研究も進められている。CPP-GMRではさらに感度が高くなる。 

Serial ATA(SATA)

パソコンとハードディスクなどの記憶装置を接続するIDE(ATA)規格の拡張仕様の一つ。従来のATA仕様の後継仕様で、2000年11月に業界団体「Serial ATA Working Group」によって仕様の策定が行なわれた。同グループにはコンピュータメーカーや記憶装置メーカーの大手が参加しており、中心メンバーは、Intel社、APT Technologies社、Dell Computer社、IBM社、Maxtor社、Quantum社、Seagate Technology社の7社。

SATAは、Ultra ATAなどの現在のATA仕様で採用されていたパラレル転送方式を、シリアル転送方式に変更したもの。これにより、SATAではシンプルなケーブルで高速な転送速度を実現することができる。従来のパラレル方式のATA諸規格との互換性も持っている。さらに、従来はライブごとに必要だったジャンパーピンなどの設定もSATAでは不要になり、ハードディスクなどを「接続すればすぐ使える」ようになっている。従来のパラレル方式のATA仕様で転送速度が最も高速なのはUltra ATA/133の133MB/sで、パラレル方式ではこれ以上の高速化は難しいとみられる。

SATAの最初の規格「Ultra SATA/1500」は1.5Gbps(1バイトの転送に10ビット使うため、転送速度は150MB/s)と、従来の約1.4倍の速度を実現する。2004年4月には通信速度を3Gbps(転送速度は300MB/s)に引き上げたSATA2(Ultra SATA/3000)規格も発表された。SATA仕様は今後も拡張を続け、2007年には6Gbps(750MB/s)に引き上げられる予定だ。

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