Informácie, ako sú fotografie či dokumenty, sa do počítačov a iných zariadení ukladajú v podobe magnetických stôp alebo drobných elektrických nábojov.
USB kľúč nevydrží večne. Každé nové uloženie či zmazanie súboru postupne opotrebúva jeho vnútorné bunky a približuje ho ku koncu životnosti. Zdroj: iStock.com/GetUpStudio
Rôzne typy pamäťových médií, teda úložných zariadení, ako sú harddisky či pamäťové karty, k procesu zápisu a mazania pristupujú odlišne, čo ovplyvňuje ich rýchlosť, životnosť aj ideálne využitie v praxi.
Stlačením tlačidla na vymazanie zmizne súbor z obrazovky okamžite. V skutočnosti však v útrobách zariadenia prebieha oveľa komplexnejší proces než len jednoduché zmiznutie údajov. Na pochopenie tohto mechanizmu je kľúčové najprv si ujasniť, aké zariadenia na ukladanie dát vôbec existujú.
Kábel, port a to, čo sa ukrýva vnútri
Bežne hovoríme, že si niečo uložíme na USB. Skratka USB však v skutočnosti označuje len typ pripojovacieho kábla a dierky v počítači. Ide o spôsob, akým si počítač a externé zariadenie (napríklad myš, klávesnica alebo prenosná krabička na dáta) vymieňajú elektrické signály. Kovový konektor na konci kábla teda nedokáže ukladať žiadne informácie, funguje iba ako most. Ukladať dáta dokáže až úložný disk, ktorý sa nachádza vnútri počítača alebo v prenosnom puzdre, ktoré k počítaču pripájame.
Bežný USB kľúč obsahuje vo svojom vnútri malý riadiaci čip a takzvanú flash pamäť, čo je malá elektronická súčiastka bez pohyblivých častí. Ak si však kúpite externý disk – teda väčšiu prenosnú krabičku, ktorú pripájate k počítaču cez USB kábel –, vnútri sa môže ukrývať niečo iné. Môže tam byť buď klasický mechanický pevný disk (známy ako HDD), alebo moderný elektronický SSD disk.
Rýchlosť, akou sa napríklad taká fotografia presunie z počítača na externý disk, nezávisí len od toho, aký typ úložiska je v ňom skrytý. Závisí aj od verzie samotnej USB zásuvky (portu) a kábla, keďže novšie generácie (napríklad USB 3.0) dokážu preniesť viac dát za sekundu ako tie staršie.
Ako disky ukladajú dáta: magnet verzus elektrina
Klasické pevné disky (HDD) zapisujú informácie vytváraním drobných magnetických polí. Funguje to podobne ako pri bežnom magnete, ktorý má severný a južný pól – disk ich striedaním zaznamenáva počítačové nuly a jednotky. HDD disky totiž vo svojom vnútri obsahujú rýchlo sa otáčajúce platne pokryté magnetickou vrstvou, nad ktorou sa pohybuje čítacia a zapisovacia hlava. Aby sa na tieto kovové platne zmestilo čo najviac informácií, využívajú sa moderné technológie. Napríklad špeciálny laser dokáže platňu na zlomok sekundy zahriať, vďaka čomu môže zapisovacia hlava uložiť magnetický záznam na oveľa menšiu plochu. Vďaka veľkej kapacite a nízkej cene slúžia HDD disky ako úložisko v obrovských skladoch dát, ktoré využívajú svetové internetové spoločnosti na prevádzku svojich cloudových služieb.
Oproti tomu SSD disky a flash pamäte (ktoré sa niekedy označujú skratkou NAND) neobsahujú žiadne pohyblivé časti. Informáciu držia vo forme elektrického náboja v miniatúrnych elektronických súčiastkach, takzvaných pamäťových bunkách.
Z takýchto mikroskopických buniek sa skladá celý úložný priestor SSD disku. Vďaka elektronickému prístupu sú tichšie, odolnejšie proti otrasom a predovšetkým násobne rýchlejšie. Ich nevýhodou je obmedzená životnosť. Bunky flash pamäte sa totiž pri každom prepísaní informácie fyzicky opotrebúvajú. Zjednodušene povedané, funguje to podobne ako papier. Ak naň budete neustále písať a následne budete vygumovávať text, po čase sa povrch papiera zničí a nepoužiteľne sa prederie.
Ilúzia vymazaných súborov
Keď hľadáte fotku z dovolenky, počítač v disku nehľadá nápis fotka.jpg. Operačný program počítača (takzvaný súborový systém) funguje ako veľký knižničný katalóg. Vedie si „mapu”, v ktorej sú zaznamenané presné lokality dátových blokov. Pri bežnom vymazaní systém tento záznam odstráni a dané miesto označí ako voľné. Fyzický obsah však na disku naďalej zostáva. Na magnetickom HDD bude prítomný až do momentu, kým ho neprepíšu nové dáta.
Pri SSD diskoch je situácia zložitejšia. Flash pamäť dokáže zapisovať nové dáta po malých častiach (stránkach), ale mazať musí po oveľa väčších blokoch. Ak napríklad upravíte dokument a kliknete na tlačidlo uložiť, riadiaci čip zapíše novú verziu na voľné miesto a starú označí ako neplatnú. Vymazanie celého bloku dát totiž chvíľu trvá. Ak by disk musel zakaždým najprv mazať staré dáta a až potom zapisovať nové, počítač by pri práci zreteľne zamŕzal a spomaľoval sa. Aby k tomuto zdržaniu nedochádzalo, moderné SSD využívajú príkaz TRIM. Ide o špeciálnu inštrukciu, ktorou počítač povie disku, aby si sám v pozadí upratal odpad. Ten disku v čase nečinnosti povie, aby neplatné bloky fyzicky vyčistil tým, že v bunkách vynuluje všetky elektrické náboje a pripraví ich na prijatie nových dát.
Zároveň SSD neustále presúva dáta medzi bunkami (vyrovnávanie opotrebovania), aby sa všetky opotrebovali rovnomerne. Keďže všetky tieto zložité procesy presúvania dát a čistenia buniek bežia skryto na pozadí, pre používateľa sa tak vymazanie zdá okamžité, no na fyzickej úrovni prebieha sofistikovaná údržba. Tento upratovací proces a mazanie nábojov však prebiehajú výlučne vtedy, keď je disk zapojený do počítača a má prísun elektrickej energie. Ak leží odpojený v zásuvke, žiadna údržba neprebieha.
Pozrite si
Kam smeruje úschova našich dát
Obyčajné presunutie súboru do koša neznamená jeho zničenie. Pretože vymazané, ale fyzicky neprepísané dáta sa dajú pomocou špeciálnych programov z disku často obnoviť, obyčajné mazanie nestačí na ochranu súkromia.
Ak používateľ chce, aby sa z úložiska nedostali von citlivé informácie (napríklad zmluvy či heslá) ani po tom, ako ich „vyhodil” do koša, je nutné využívať šifrovanie. To znamená, že sa text alebo obraz pomocou matematiky premení na nečitateľnú spleť znakov, ktorú bez hesla nedokáže rozlúštiť ani ten, kto by váš vymazaný disk našiel.
Každá technológia na ukladanie súborov má dnes svoje špecifické určenie. Kým rýchle SSD disky neohrozene dominujú v osobných zariadeniach a v smartfónoch, mechanické HDD disky s ohromnou kapacitou a nízkou energetickou náročnosťou zostávajú nenahraditeľným základom globálnej digitálnej infraštruktúry a obrovských archívov dát.
(KAM)
