b'\n_START_ARTICLE_\nHarde schijf\n_START_PARAGRAPH_\nEen harde schijf, van het Engelse hard disk drive of HDD, is een vorm van extern geheugen, een elektromechanisch computeronderdeel waarop gegevens bewaard kunnen worden. Met de aanduiding harde schijf kan men de eigenlijke schijf bedoelen waarop in de vorm van magnetische polarisatie de gegevens zijn geschreven, maar meestal bedoelt men het hele apparaat met schijven, lees- en schrijfkoppen en besturingselektronica, samen in een behuizing. In IT-documentatie wordt de term vaste schijf gebruikt, omdat de schijf vast in de computer gemonteerd wordt. De gegevens zijn permanent, in tegenstelling tot het vluchtige random-access memory (RAM), en blijven ook bewaard als de computer uit staat. Een harde schijf is tegenwoordig altijd voorzien van een besturingseenheid, de controller. Dit is een elektronische schakeling die de toegang tot de data op de schijf regelt.\n_START_SECTION_\nGeschiedenis\n_START_PARAGRAPH_\nAanvankelijk werden magnetische tapes gebruikt als permanent opslagmedium voor data. Op 13 september 1956 introduceerde IBM de eerste harde schijf: Random Access Method of Accounting and Control. De RAMAC bestond uit 50 gestapelde magnetische schijven met een diameter van 61\xc2\xa0cm (24\xc2\xa0inch). Er waren twee speelkoppen. De totale capaciteit van deze schijf was 5\xc2\xa0MB._NEWLINE_Sinds de introductie van de RAMAC groeide elk jaar de opslagcapaciteit van harde schijven, terwijl ze steeds kleiner werden._NEWLINE_De prijs van harde schijven is door de loop der jaren drastisch gedaald. Ter illustratie, een advies van het Nederlandse Ministerie van OCW aan de Bibliotheekraad uit 1980 over automatisering van de gegevensopslag noemt een prijs van rond de 200 gulden (ongeveer 90 euro) per megabyte. Eind 2013 kostte een harde schijf van 2 terabyte (2.000.000 megabyte) ongeveer 90 euro.\n_START_SECTION_\nToepassingen\n_START_PARAGRAPH_\nMeestal worden op de harde schijf van een computer het besturingssysteem, de programma\'s en de gegevens van de gebruiker bewaard. Daarnaast kan een computer de harde schijf tijdelijk als geheugen gebruiken wanneer er geen RAM meer over is. Linux doet dit door middel van een speciale swap-partitie, terwijl Windows de "pagefile" op de systeemschijf zet (of op een door de gebruiker gedefinieerde partitie). In Windows bestaat eveneens een zogeheten hibernate/hibernation-bestand, dat wordt gebruikt wanneer het systeem in slaapstand gaat. Daarin worden de gegevens opgeslagen die weer gebruikt worden om het systeem snel uit de slaapstand te halen.\n_START_SECTION_\nConstructie en interface\n_START_PARAGRAPH_\nDe harde schijf heet hard omdat hij bestaat uit \xc3\xa9\xc3\xa9n of meer niet-flexibele ronde platen, in tegenstelling tot de flexibele floppy\'s die bij oudere minicomputers het enige opslagmedium waren. De platen zijn gecoat met een microndunne magnetiseerbare laag. Deze platen worden platters genoemd. Op een beweegbare arm (actuator) zitten de lees- en schrijfkoppen. Die arm heeft een spoel die beweegt tussen sterke magneten. Door de spoel van meer en minder spanning (Positief - Negatief) te voorzien kan de arm zeer precies worden gestuurd. De informatie wordt dus met koppen op de schijf gezet en weer teruggelezen. Omdat hiervoor de kop moet worden verplaatst en soms moet worden gewacht tot het juiste gedeelte van de schijf onder de kop doordraait is de harde schijf een aantal ordes van grootte trager dan geheugen in ge\xc3\xafntegreerde schakelingen. De opslagcapaciteit van harde schijven is de laatste decennia enorm toegenomen._NEWLINE_Vanwege de geringe omvang van de magnetische gebieden, ontstaat in moderne schijven het gevaar dat de magnetische toestand kan worden verloren als gevolg van thermische effecten. Dit is een thermisch ge\xc3\xafnduceerde magnetische instabiliteit die bekendstaat als superparamagnetisme. Om dit tegen te gaan, worden de platters bedekt met twee parallelle magnetische lagen, gescheiden door een drieatoomlaag van het niet-magnetische element ruthenium. Daarnaast worden de twee lagen in tegengestelde richting magnetisch gemaakt, zodat een versterkend effect optreedt. Een andere technologie die wordt gebruikt om thermische effecten tegen te gaan, en een hogere opslagdichtheid te krijgen, is perpendiculaire (loodrechte) opname. Deze techniek werd vanaf 2007 in veel harde schijven gebruikt._NEWLINE_In 2004 werd een nieuw concept ge\xc3\xafntroduceerd om de opslagdichtheid verder te verhogen. Hiervoor wordt opnamemateriaal gebruikt wat bestaat uit een combinatie van harde en zachte magnetische lagen.\n_START_SECTION_\nGeschiedenis van aansluitmethoden\n_START_PARAGRAPH_\nDe oorspronkelijke pc heeft geen aansluitingen voor harde schijven. Een ISA-insteekkaart kan worden gebruikt, met daarop de elektronica om de harde schijf te besturen. Die insteekkaart of controller hoort bij een bepaald type harde schijf zoals ST506 of ESDI. Hierbij worden twee flatkabels gebruikt; een brede voor de besturing van de harddisk en een smalle voor de data-overdracht._NEWLINE_Korte tijd bestonden er ISA-insteekkaarten met daarop een kleine harde schijf gemonteerd. De zogenoemde harde kaart._NEWLINE_Als vervolg op de ST506 kwam de IDE-aansluiting. De IDE-aansluiting maakt een einde aan de onduidelijkheden en was lange tijd de standaard. Een enkele flatcable werd gebruikt voor de gegevensoverdracht, en een stekker met +5\xc2\xa0V en +12\xc2\xa0V zorgde voor de voeding._NEWLINE_Bij een IDE-aansluiting kunnen op de brede kabel twee schijven worden aangesloten, een met het besturingsprogramma (Master), en een als Slave. Jumpers, kleine doorverbinders aan de achterzijde van de harddisk, geven aan of de schijf dienstdoet als alleen Master, Master met slave present, Single of Master en Cable select._NEWLINE_Omdat de IDE-verbinding voor servers traag was, werd in servers vaak SCSI gebruikt als verbinding._NEWLINE_Om de snelheid van data-overdracht te vergroten, werd SATA ontwikkeld. Bij de SATA-aansluiting hoeft geen Master of Slave ingesteld te worden. Toch kan in het BIOS een harde schijf soms nog steeds als Master of Slave gezet worden, om compatibel te zijn met de software._NEWLINE_Sommige desktop-computers hebben een slede voor een harde schijf. De verbinding is dan vaak een SATA-verbinding. Het voordeel daarvan is, dat gebruikers gemakkelijk van harde schijf kunnen wisselen zonder de computerkast te hoeven openen._NEWLINE_In servers werd niet overgestapt naar SATA, maar werd de oude SCSI verbeterd en ook serieel gemaakt. Zo ontstond SAS. Er zijn wel uitzonderingen: Dell heeft servers die wel SATA ondersteunen. Hierbij is bijvoorbeeld te denken aan de Dell PowerEdge-servers (zoals de R200-serie)._NEWLINE_Voor servers bestaan er verschillende systemen om meerdere harde schijven in rekken te plaatsen._NEWLINE_In 2009 zijn er al harde schijven met een optische interface via een glasvezel, maar het is niet duidelijk of dat een standaard zal worden.\n_START_SECTION_\nMemory in Chip\n_START_PARAGRAPH_\nFabrikanten van harde schijven slaan vaak gegevens over mechanische problemen van de harde schijf op in een Electronically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) in de controller. Om dergelijke gegevens op te vragen is een standaard ontwikkeld die S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology) heet. Als gegevens nog leesbaar zijn, maar minder betrouwbaar, dan kan via S.M.A.R.T. een waarschuwing gegeven worden dat de harde schijf binnenkort stuk zou kunnen gaan._NEWLINE_Ook kunnen gegevens zijn opgeslagen zoals de maximale temperatuur die de schijf ooit heeft gehad.\n_START_SECTION_\nIndeling op harddisk\n_START_PARAGRAPH_\nEen harde schijf is in de fabriek geformatteerd (het zogenoemde low-level format) en is verdeeld in cilinders of tracks en sectoren. De gebruikersgegevens worden opgeslagen als een lange rij bits. De mappenstructuur van de schijf wordt bepaald door het bestandssysteem dat de conversie tussen mappen en bestanden enerzijds en bits anderzijds verzorgt._NEWLINE_De formattering op laag niveau verdeelt de schijf in sectoren, de kleinste eenheid die in \xc3\xa9\xc3\xa9n bewerking door een lees/schrijfkop kan verwerkt worden. Elke sector krijgt een uniek nummer zodat de diskcontroller (het stuurorgaan van de harde schijf) straks weet hoe de koppen moeten worden gepositioneerd._NEWLINE_Recentere schijven hebben echter een complexe structuur, waarbij de buitenste sporen meer sectoren hebben dan de binnenste sporen. Bij deze schijven kan de low-levelformattering uitsluitend door de fabrikant worden uitgevoerd._NEWLINE_De low-levelformattering wordt gewoonlijk door de producent gedaan met formatteringsroutines die specifiek voor de betrokken harde schijf geschreven zijn. Indien je andere routines gebruikt, bijvoorbeeld Calibrate of Spinrite die op BIOS-niveau werken, kan de schijf hierdoor definitief onbruikbaar worden._NEWLINE_Het kan zijn dat er tijdens het formatteren slechte plekken op de schijf of diskette worden gevonden. Dit noemt men beschadigde sectoren (bad blocks of bad sectors)._NEWLINE_Veel moderne harddisks constateren de slechte blokken automatisch en proberen ze door een speciaal gereserveerd blok te herstellen. Voor het besturingssysteem is dit niet zichtbaar.\n_START_SECTION_\nFragmentatie\n_START_PARAGRAPH_\nOmdat bestanden meestal groter zijn dan een sector en de vrije sectoren in de loop van de gebruikstijd verspreid over de schijf komen te liggen, zal fragmentatie optreden. Bij fragmentatie zal een bestand niet in aaneengesloten sectoren worden opgeslagen, maar het bestand zal worden verdeeld over de vrije ruimtes. Dit heeft tot gevolg dat de leeskop vaker naar een track en/of sector moet zoeken en de benodigde tijd voor lezen en schrijven toeneemt. Verschillende bestandssystemen zijn meer of minder gevoelig voor fragmentatie. Het proces van bestanden weer aaneengesloten op een harde schijf plaatsen, heet defragmentatie._NEWLINE_Sommige database-systemen maken geen gebruik van een bestandssysteem en schrijven de data als bits weg op de juiste plaats op de harde schijf. Dit verbetert de prestaties die met een RAID-configuratie nog verhogen.\n_START_SECTION_\nAdressering\n_START_PARAGRAPH_\nEen computerprogramma dat een schijf leest of beschrijft, zal meestal werken met bestanden. Het besturingssysteem bepaalt waar het bestand zich bevindt. Uiteindelijk wordt er een sector van de schijf gelezen of beschreven._NEWLINE_Het BIOS bevat routines om een sector van de schijf te lezen of te beschrijven. Ze kunnen worden aangeroepen met INT 0x13.\n_START_SECTION_\nLBA\n_START_PARAGRAPH_\nOok dit was spoedig onvoldoende. De volgende generatie schijven werd uitgerust met LBA (logical block addressing). De schijf presenteert zich als een schijf met 1024 cilinders, 32 koppen en 63 sectoren en de controller van de schijf rekent deze waarden om naar de werkelijke waarden: meer cilinders en minder koppen. Bovendien heeft de schijf wellicht meer sectoren langs de rand van de schijf, zodat er geen vast aantal sectoren meer is. De controller zorgt daarvoor.\n_START_SECTION_\nDoorlopend volgnummer\n_START_PARAGRAPH_\nDe adressering van de vorige paragraaf biedt ruimte voor maximaal 2 GiB. Moderne schijven zijn veel groter. Om eens en voor altijd een oplossing te geven, werd besloten de sectoren sequentieel te nummeren. De programmering wordt daardoor vereenvoudigd: men hoeft niet meer een volgnummer op te delen in cilinder, kop en sector. De sectoren kregen een volgnummer van 64 bits._NEWLINE_Er waren nu nieuwe functies (0x42 en 0x43) nodig in INT 0x13. De functies 0x02 en 0x03 zijn dus verouderd. Aan de functies wordt een volgnummer van 64 bits meegegeven, wat ruimte biedt voor schijven die bijna tien miljard keer zo groot zijn als de huidige schijven van 1 TiB._NEWLINE_Een probleem is echter nog de standaard in de partitietabellen (zie MBR) waarin schijven van maximaal 4 TiB worden ondersteund.\n_START_SECTION_\nBetrouwbaarheid\n_START_PARAGRAPH_\nGegevens die op de harde schijf zijn opgeslagen, blijven over het algemeen minstens 10 jaar intact._NEWLINE_De betrouwbaarheid wordt voor een deel bepaald door het merk en de serie. Sommige series harde schijven blijken in de praktijk veel meer uit te vallen dan andere. Dit heeft in het verleden geleid tot de ondergang van enkele merken van harde schijven._NEWLINE_Vroeger had de temperatuur van de harde schijf grote invloed op de levensduur. Toen gold de vuistregel dat de levensduur zou halveren bij iedere 10 graden meer. Tegenwoordig zijn harde schijven voor desktop-computers echter geoptimaliseerd om te werken tussen 30 en 40 graden. Harde schijven voor in een laptop zijn soms geschikt tot 60 graden, en kunnen jarenlang op 50 graden blijven werken._NEWLINE__NEWLINE_Om harde schijven in een desktop-computer niet te warm laten worden zijn er speciale behuizingen en ventilatoren om harde schijven te koelen. Voor laptops zijn er koelers met ventilatoren die onder de laptop geplaatst worden._NEWLINE_De mechanische constructie is tegenwoordig ook veel beter dan bij harde schijven van voor 1995. Maar vooral mechanische schokken tijdens gebruik kunnen nadelig zijn. Tegenwoordig is, met name in harde schijven van laptops, een valbeveiliging ingebouwd die de koppen onmiddellijk parkeert bij versnelling of schokken._NEWLINE_Om gegevensverlies bij een falende schijf te beperken kunnen meerdere schijven in een redundant array of independent disks (RAID) configuratie gebruikt worden.\n_START_SECTION_\nDe harde schijf afdanken of repareren\n_START_PARAGRAPH_\nBij meerdere onderzoeken bleek in 2005 dat harde schijven die tweedehands worden aangeboden in meer dan de helft van de gevallen nog persoonlijke gegevens bevatten. Dat kan gaan om e-mailgegevens, maar ook om creditcardnummers of andere vertrouwelijke gegevens._NEWLINE_Het wordt dan ook dringend aangeraden gegevens grondig te verwijderen voordat men een schijf afdankt. Zonder meer verwijderen van bestanden is onvoldoende, want daarmee worden alleen de indexen (of zelfs alleen de partitietabel) verwijderd zodat veel gegevens nog teruggehaald kunnen worden. Volledig wissen (alle sectoren wissen) is veiliger, maar volgens sommigen zijn ook dan de gegevens met gespecialiseerde apparatuur nog te herstellen._NEWLINE_Het kan een probleem zijn als een schijf voor reparatie ingestuurd moet worden, aangezien een defecte schijf niet zelf gewist kan worden. Erger: vaak wordt de schijf niet direct gerepareerd maar omgeruild, en na reparatie wordt de schijf (als \'refurbished\') aan een andere klant gegeven. Nu valt te verwachten dat een fabrikant wel iets beters te doen heeft dan een ingestuurde schijf te onderzoeken op achtergebleven gegevens, en bovendien zal een scrupuleuze fabrikant de schijf grondig wissen voordat hij opnieuw in omloop wordt gebracht. Bevat een schijf echter zeer vertrouwelijke gegevens, dan kan men beter van reparatie afzien.\n_START_SECTION_\nGegevens wissen van de harde schijf\n_START_PARAGRAPH_\nOp een FAT-schijf onder DOS en versies van Microsoft Windows tot en met 3.11 wordt als \'verwijderd\'-markering de eerste letter van de naam van het bestand vervangen door een teken (hexadecimaal E5), en de gegevensblokken die het bestand bezette worden als "vrij" gemarkeerd. De gegevens van het bestand staan echter nog steeds op de harde schijf en zijn met speciale (data recovery-)programma\'s terug te vinden, zolang ze maar niet overschreven worden._NEWLINE_Een harde schijf bevat in tegenstelling tot een bandrecorder geen wiskop. De oude magnetische gegevens worden dus niet eerst gewist, maar de nieuwe informatie wordt eroverheen geschreven. Daardoor wordt de nieuwe magnetische informatie nog enigszins be\xc3\xafnvloed door de vorige informatie. Dit is normaal gesproken geen enkel probleem, omdat de elektronica van de harde schijf het altijd naar de correcte bit (een "1" of een "0") vertaalt._NEWLINE_Volgens het Amerikaanse NIST, Special Publication 800-88, en ook het Duitse BSI, kunnen harde schijven effectief \'geschoond\' worden door de gegevens een maal te overschrijven. Diverse studies hebben dat aangetoond. Volgens de studie, Overwriting Hard Drive Data: The Great Wiping Controversy is de kans dat een byte (\xc3\xa9\xc3\xa9n karakter) juist wordt ge\xc3\xafnterpreteerd, middels MFM (Magnetic Force Microscopy) 0,97% voor een in gebruik zijnde harde schijf. Het zou een forensisch expert circa 3,8 miljoen jaar kosten om een harde schijf van 100\xc2\xa0GB volledig te beoordelen. Een andere wijze van datavernietiging is het mechanisch versnipperen of doorboren van de harde schijf. Dit heeft echter tot gevolg dat er een afvalstroom ontstaat en de computer waar de harde schijf uit is verwijderd veelal nagenoeg geen restwaarde meer heeft. Met de wetenschap dat een eenmalige overschrijving van de harde schijf veilig is, kunnen organisaties zowel economisch als maatschappelijk verantwoorde beslissingen nemen over de juiste wijze van datavernietiging.\n_START_SECTION_\nAndere opslagmedia met roterende schijven\n_START_PARAGRAPH_\nNaast de harde schijf bestaan er ook andere ronddraaiende opslagmedia waarop informatie kan worden gelezen en/of geschreven: bijvoorbeeld diskettes, cd-roms, dvd\'s, zipdisks, jazdisks, bernouillidrives, hd-dvd\'s blu-raydisks enzovoort. De prijs per gigabyte kan erg verschillen doordat sommige zojuist genoemde producten nieuw/nieuwer zijn dan de andere producten.\n_START_SECTION_\nToekomst\n_START_PARAGRAPH_\nSinds 2009 is het mogelijk om de harde schijf te vervangen door een solid-state drive (SSD), die ongeveer 10 keer sneller is met lezen en schrijven dan een conventionele harde schijf. Tegenwoordig hebben SSD\'s een toegangstijd van amper 0,1 milliseconde. Een SSD heeft echter een hogere prijs per gigabyte dan de conventionele harde schijf, hoewel de prijzen al drastisch zijn gedaald. _NEWLINE_Kleine netbooks hebben vaak geen harde schijf meer, maar een vorm van flashgeheugen. Het flashgeheugen kan in de vorm van een SSD zijn, maar het geheugen kan ook direct in de netbook gesoldeerd zijn._NEWLINE_Voor grote hoeveelheden gegevensopslag is de harde schijf nog onmisbaar, aangezien de SSD\'s met grotere capaciteiten nog steeds erg duur zijn. Pas als de SSD\'s van grotere capaciteit betaalbaar worden, of als er nieuwe goedkopere technieken worden uitgevonden om nog meer gegevens op te kunnen slaan voor een lagere prijs dan de SSD, zal de harde schijf wellicht verdwijnen.'