Жёсткий диск, HDD или винчестер – запоминающее устройство для постоянного хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. HDD расшифровывается как Hard Disk Drive , отсюда и название – жёсткий: внутри корпуса устройства находятся диски из металла или стекла, на которых нанесено магнитное напыление. Именно на этот слой и записываются данные.
Сегодня на рынке HDD формата 3.5 дюйма представлены очень широко, причём есть разнообразие не только в объёме винчестеров, но и в скорости их работы, внутреннем устройстве, типе. В этих параметрах стоит разобраться, чтобы понять, какой жёсткий диск лучше приобрести.
Устройство и типы жёстких дисков
Как было сказано выше, жёсткий диск предназначен для постоянного хранения информации, и отличие его памяти от ОЗУ в том, что она энергонезависима – то есть сохраняется на носителе при отключении питания. Жёсткий диск представляет собой электромеханическое устройство, то есть имеет движущиеся детали, и состоит из нескольких основных частей.
Это интегральная схема, которая управляет процессами записи/чтения и работой диска. Она устанавливается поверх основного корпуса диска. В самом же корпусе спрятано сердце винчестера, состоящее из шпинделя (электромотора), который вращает диск; считывающей головки (коромысла), которое подвижно и считывает информацию непосредственно с поверхности носителя, и самих магнитных дисков памяти (их может быть разное количество, располагаются они один над другим, слоями).
На рынке сейчас распространены три типа жёстких дисков:
Дорогие модели HDD могут отличаться от дешёвых при равном объёме именно скоростью передачи данных, она будет заметно выше, благодаря многим факторам: может быть лучше оптимизирована кэш-память, иначе организован электро-механический узел, разное количество магнитных дисков на равный объём. Также зачастую дорогие диски более надёжны и устойчивы к внешним воздействиям.
Скорость передачи данных – совокупный результат всех остальных параметров и применённых в диске технологий, поэтому, если ваш выбор зависит в основном от скорости диска, то удобно ориентироваться именно по нему. Чем более диск скоростной, тем он будет дороже.
Какой объём выбрать?
· 250 - 500 ГБ
– стоит выбрать как бюджетный вариант, или в офисный пк, когда не требуется большого объёма для хранения медиа-файлов. Для установки программ и системы, впрочем, места вполне хватит. Также небольшой объём, в случае скоростной модели, можно использовать исключительно для установки операционной системы, а данные хранить на более медленно диске большего объёма.
· 1 Тб - 4 ТБ
– такой объём подойдёт для домашнего компьютера, хватит для хранения большой коллекции фильмов в hd-разрешениях. Объём минимум в 1 ТБ сейчас является стандартным для рядового пользователя.
· 5 - 10 Тб
– максимальный объём для жёстких магнитных дисков на сегодня. Обойдётся вам весьма дорого, и скорее необходим при работе с большими объёмами файлов, например, при профессиональном монтаже. Как вариант – создание RAID массива такого же объёма из дисков по 1-2 ТБ, что позволит увеличить скорость.
На что ещё обратить внимание?
· Оптимизация под RAID-массив . Понадобится, если вы хотите создать массив из нескольких дисков. Смысл в том, что вместо нескольких отдельных дисков система начинает видеть один объединённый, что в разных типах массива повышает скорость или надёжность. Однозначно стоит выбирать, если вам нужна максимальная надёжность или максимальная скорость в массиве.
Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках.
Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках , НЖМД , жёсткий диск , винче́стер (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD ; в просторечии винт , хард , харддиск ) - энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство . Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах .
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома . В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.
Название «Винчестер»
По одной из версий название «винчестер» накопитель получил благодаря фирме 1973 году выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый. Кеннет Хотон, руководитель проекта, по созвучию с обозначением популярного охотничьего ружья «Winchester 30-30» предложил назвать этот диск «винчестером» .
Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension ) - почти все современные ( -2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма . Последние чаще применяются в ноутбуках . Так же получили распространение форматы - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в формфакторах 8 и 5,25 дюймов.
Время произвольного доступа (англ. random access time ) - время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик от 2,5 до 16 мс , как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 мс ), самым большим из актуальных - диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 - 12,5 ).
Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed ) - количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).
Блок головок - пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.
Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика - окислов железа , марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения держатся в секрете. Большинство бюджетных устройств содержит 1 или 2 пластины, но существуют модели с большим числом пластин.
Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (4200, 5400, 7200, 10 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин.
Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных, как правило неодимовых, постоянных магнитов и катушки на подвижном блоке головок.
Вопреки расхожему мнению, внутри гермозоны нет вакуума . Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом ; а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля , который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько микрометров) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а так же при прогреве устройства во время работы.
Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр - пылеуловитель.
Низкоуровневое форматирование
На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются - на них формируются дорожки и секторы.
Ранние «винчестеры» (подобно дискетам) содержали одинаковое количество секторов на всех дорожках. На пластинах современных «винчестеров» дорожки сгруппированы в несколько зон. Все дорожки одной зоны имеют одинаковое количество секторов. Однако, на каждой дорожке внешней зоны секторов больше, и чем зона ближе к центру, тем меньше секторов приходится на каждую дорожку зоны. Это позволяет добиться более равномерной плотности записи и, как следствие, увеличения ёмкости пластины без изменения технологии производства.
Границы зон и количество секторов на дорожку для каждой зоны хранятся в ПЗУ блока электроники.
Кроме того, в действительности на каждой дорожке есть дополнительные резервные секторы. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (англ. remaping ). Конечно, данные, хранившиеся в нём, скорее всего, будут потеряны, но ёмкость диска не уменьшится. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая в процессе эксплуатации.
Таблицы переназначения секторов также хранятся в ПЗУ блока электроники.
Во время операций обращения к «винчестеру» блок электроники самостоятельно определяет, к какому физическому сектору следует обращаться и где он находится (с учётом зон и переназначений). Поэтому со стороны внешнего интерфейса «винчестер» выглядит однородным.
В связи с вышеизложенным существует очень живучая легенда о том, что корректировка таблиц переназначения и зон может увеличить ёмкость жёсткого диска. Для этого существует масса утилит, но на практике оказывается, что если прироста и удаётся добиться, то незначительного. Современные диски настолько дёшевы, что подобная корректировка не стоит потраченных на это ни сил, ни времени.
Блок электроники
В ранних жёстких дисках управляющая логика была вынесена на MFM или RLL контроллер компьютера, а плата электроники содержала только модули аналоговой обработки и управление шпиндельным двигателем, позиционером и коммутатором головок. Увеличение скоростей передачи данных вынудило разработчиков уменьшить до предела длину аналогового тракта, и в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала .
Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.
Блок управления представляет собой систему управления , принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя).
Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.
Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.
Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood - максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнении принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.
Технологии записи данных
Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.
В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).
Метод параллельной записи
На данный момент это всё ещё самая распространенная технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей - доменов . Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.
Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². В настоящее время происходит постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.
Метод перпендикулярной записи
Метод перпендикулярной записи - это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов - 15-23 Гбит/см², в дальнейшем планируется довести плотность до 60-75 Гбит/см².
Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.
Метод тепловой магнитной записи
Метод тепловой магнитной записи (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR ) на данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На рынке ЖД данного типа пока не представлены (на 2009 год), есть лишь экспериментальные образцы, но их плотность уже превышает 150 Гбит/см². Разработка HAMR-технологий ведется уже довольно давно, однако эксперты до сих пор расходятся в оценках максимальной плотности записи. Так, компания Hitachi называет предел в 2,3−3,1 Тбит/см², а представители Seagate Technology предполагают, что они смогут довести плотность записи HAMR-носители до 7,75 Тбит/см². Широкого распространения данной технологии следует ожидать после 2010 года.
Сравнение интерфейсов
| Пропускная способность, Мбит/с | Максимальная длина кабеля, м | Требуется ли кабель питания | Количество накопителей на канал | Число проводников в кабеле | Другие особенности | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ultra | 2 | 40/80 | Controller+2Slave, горячая замена невозможна | |||
| FireWire /400 | 400 | Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя) | 63 | 4/6 | ||
| FireWire /800 | 800 | 4,5 (при последовательном соединении до 72 м) | Нет | 63 | 4/6 | устройства равноправны, горячая замена возможна |
| USB 2.0 | 480 | 5 (при последовательном соединении, через хабы , до 72 м) | Да/Нет (зависит от типа накопителя) | 127 | 4 | |
| Ultra-320 | ||||||
| SAS | 3000 | 8 | Да | Свыше 16384 | горячая замена; возможно подключение | |
| eSATA | 2400 | 2 | Да | 1 (с умножителем портов до 15) | 4 | Host/Slave, горячая замена возможна |
Жесткий диск или HDD это устройство, которое позволяет хранить информацию в течении длительного времени и которое является энергонезависимым. Простыми словами, железная коробочка, где находятся все ваши документы, фильмы, операционная система и все прочее. Если проводить жизненную аналогию, то это нечто вроде большого альбома. Взяв карандаш в руки, вы можете рисовать или же писать сочинения. Если вам что-то не понравится, то вы всегда можете взять "стерку". Суть в том, что в то время, когда альбом лежит в полке, то все данные остаются нетронутыми.
Важных аспектов в данном случае два. Первый - длительное хранение. Второй - энергонезависимость. Если в первом случае все должно быть понятно из примера с альбомом, то для второго случая я дам некоторые пояснения. Суть в том, что жесткому диску не требуется питание для хранения информации, в отличии от оперативной памяти . Так что вы можете выключать компьютер от сети и знать, что данные будут в сохранности.
Примечание : Есть распространенная версия откуда пошли жаргонные названия этой коробочки. Сегодня, жесткий диск часто называют винчестер или, сокращенно, винт. Пошло это от того, что первое такое устройство имело код схожий с патронами для винтовки винчестер. Насколько это правда сложно сказать, однако версия считается наиболее реальной.
Рассмотрим же эту коробочку подробнее.
Если вы заметили, то я уже несколько раз упомянул аббревиатуру HDD и не просто так. Дело в том, что техническое название этой коробочки - накопитель на жестких магнитных дисках или hard (magnetic) disk drive.
Но, вернемся у устройству жесткого диска. В основу этой коробочки ложится технология магнитной записи информации. И вот как это устроено. Есть круглые жесткие диски (их еще часто называют блинами), покрытые ферромагнитным материалом (может менять свои магнитные свойства). Есть специальная движущаяся головка (состоит из двух частей), которая, собственно, и осуществляет чтение и запись данных (часть головки для чтения, часть для записи).
Сам процесс происходит следующим образом. Диск постоянно крутится с достаточно высокой скоростью, а головка ходит вдоль диска и в нужный момент либо считывает данные, либо осуществляет запись. При этом важно отметить, что головка не касается диска, так как иначе покрытие диска могло бы повредится. Когда же диск выключен, то головка находится в специальной зоне (парковочной), опять же для предохранения ферромагнитного покрытия от повреждения.
Стоит знать, что внутренний механизм сделан так, чтобы чисто физически было бы очень сложно повредить поверхность диска с данными. Однако, все же со временем части ферромагнитной поверхности могут приходить в негодность. Тут как в известном выражении - "Ничто не вечно".
Так же стоит знать, что таких пластин может быть несколько внутри короба жесткого диска. Как вы уже наверное догадались, количество блинов влияет на объем хранимой информации. Но, не ограничивается этим. К примеру, давным давно диски были раза в 1,5 больше сегодняшних, а помещалось на них 20-40Мб.
Рисунок 1. Упрощенная схема круглого жесткого диска
Примечание : На рисунке цифрами указано: 1 - геометрический сектор, 2 - сектор дорожки, 3 - дорожка, 4 - кластер.
Рассмотрим, чуть более подробно саму поверхность блинов. Чтобы хранение и запись информации можно было структурировать, всю поверхность делят на специальные дорожки. Затем весь диск делится по геометрическим секторам (равным друг другу). Часть дорожки, которая находится внутри этого геометрического объекта называют сектор дорожки или попросту секторами. Объединение нескольких секторов называют кластером.
Так как диски крутятся с достаточно высокой скоростью (например, 7200 оборотов в минуту), то в качестве минимальной единицы хранения используют именно кластер. Обычно, кластер представлен размером 4 Кб и состоит из 8 сектором по 512 байтов. Кстати, именно поэтому реальный размер текстового файла, состоящего всего из одного символа, будет равен 4 Кб, так как, в принципе, размер делится именно по кластерам.
Примечание : Стоит знать, что существуют методы, позволяющие хранить в одном кластере данные нескольких файлов, однако обычно деление идет именно по кластерам.
Примечание : Так же советую ознакомиться со статьей Твердотельный жесткий диск или SSD накопитель , так как это следующий виток устройств для хранения данных.
Характеристики жестких дисков
Если с устройством жестких дисков, надеюсь, вам стало понятно, то для полноты картины осталось рассмотреть вопрос основных характеристик HDD.
1. Форм-фактор . Слова страшные, а по сути означают только лишь физический размер диска. Для стационарных компьютеров он обычно составляет 3,5 дюйма, для ноутбуков меньше, всего 2,5 дюйма
2. Емкость . Это по сути тот размер, сколько данных может хранить жесткий диск. Сегодня, диски измеряются в гигабайтах и террабайтах.
3. Скорость вращения шпинделя . Эта как раз та самая скорость, с которой крутятся блины. Обычно это 5400 для ноутбуков и 7200 для обычных компьютеров. Бывают и другие скорости, но в домашнем использовании они просто не нужны.
4. Уровень шума . Тут, вероятно, вы можете и сами догадаться о чем идет речь. Есть весьма громкие винчестеры, обычно самые простые, а есть и более тихие.
5. Ударостойкость или в простонародье живучесть . По сути, обозначает какие перегрузки может выносить жесткий диск без повреждения данных. Тем не менее, крайне не советую проверять это характеристику.
6. Интерфейс доступа . Интерфейс определяет разъемы, которые используются для подключения дисков к компьютеру. Раньше практически все HDD для домашних компьютеров были IDE, сегодня же в основном речь идет о SATA. В случае внешних дисков обычно USB. Стоит знать, что в реальности разъем самого диска не USB, просто внутри коробочки используется переходник с контроллером.
Во время запуска компьютера, набор микропрограмм, записанных в микросхеме BIOS, производит проверку оборудования. Если все в порядке, он передает управление загрузчику операционной системы. Дальше ОС загружается и вы начинаете пользоваться компьютером. При этом — где до включения компьютера хранилась операционная система? Каким образом ваш реферат, который вы писали всю ночь, остался цел после отключения питания ПК? Снова же — где он хранится?
Ладно, вероятно я слишком загнул и вы все прекрасно знаете, что данные компьютера хранятся на жестком диске. Тем не менее что он из себя представляет и как работает не все знают, и поскольку вы здесь, делаем вывод, что хотели бы узнать. Что же, давайте разбираться!
Что такое жесткий диск
По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:
Жесткий диск (винт, винчестер, накопитель на жестких магнитных дисках, НЖМД, HDD, HMDD) — запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.
Используются в подавляющем большинстве компьютеров, а также как отдельно подключаемые устройства для хранения резервных копий данных, в качестве файлового хранилища и т.п.
Чуть-чуть разберемся. Мне нравится термин «накопитель на жестких магнитных дисках «. Эти пять слов передают всю суть. HDD — устройство, предназначение которого длительное время хранить записанные на него данные. Основой HDD являются жесткие (алюминиевые) диски со специальным покрытием, на которое при помощи специальных головок записывается информация.
Не буду рассматривать в деталях сам процесс записи — по сути это физика последних классов школы, и вникать в это, уверен, у вас желания нет, да и статья совсем не о том.
Также обратим внимание на фразу: «произвольного доступа » что, грубо говоря, означает, что мы (компьютер) можем в любое время считать информацию с любого участка ЖД.
Важным является тот факт, что память HDD не энергозависима, то есть не важно подключено питание или нет, записанная на устройство информация никуда не исчезнет. Это важное отличие постоянной памяти компьютера, от временной ().
Взглянув на жесткий диск компьютера в жизни, вы не увидите ни дисков, ни головок, так как все это скрыто в герметичном корпусе (гермозона). Внешне винчестер выглядит так:
Для чего компьютеру нужен жесткий диск
Рассмотрим что такое HDD в компьютере, то есть какую роль он играет в ПК. Понятно, что он хранит данные но, как и какие. Здесь выделим такие функции НЖМД:
- Хранение ОС, пользовательского ПО и их настроек;
- Хранение файлов пользователя: музыка, видео, изображения, документы и т.д;
- Использование части объема жесткого диска, для хранения данных не помещающихся в ОЗУ (файл подкачки) или хранение содержимого оперативной памяти во время использования режима сна;
Как видим, жесткий диск компьютера не просто свалка из фотографий, музыки и видео. На нем хранится вся операционная система, и помимо этого ЖД помогает справляться с загруженностью ОЗУ, беря на себя часть ее функций.
Из чего состоит жесткий диск
Мы частично упоминали о составных жесткого диска, сейчас разберемся с этим детальнее. Итак, основные составляющие HDD:
- Корпус — защищает механизмы жесткого диска от пыли и влаги. Как правило, является герметичным, дабы внутрь та самая влага и пыль не попадали;
- Диски (блины) — пластины из определенного сплава металлов, с нанесенным с обеих сторон покрытием, на которое и записываются данные. Количество пластин может быть разным — от одной (в бюджетных вариантах), до нескольких;
- Двигатель — на шпинделе которого закреплены блины;
- Блок головок — конструкция из соединенных между собой рычагов (коромысел), и головок. Часть ЖД, которая считывает и записывает на него информацию. Для одного блина используется пара головок, поскольку и верхняя, и нижняя часть у него рабочая;
- Устройство позиционирования (актуатор ) — механизм приводящий в действие блок головок. Состоит из пары постоянных неодимовых магнитов и катушки, находящейся на конце блока головок;
- Контроллер — электронная микросхема управляющая работой HDD;
- Парковочная зона — место внутри винчестера рядом с дисками либо на их внутренней части, куда опускаются (паркуются) головки во время простоя, чтобы не повредить рабочую поверхность блинов.
Такое вот незамысловатое устройство жесткого диска. Сформировалось оно много лет назад, и никаких принципиальных изменений в него уже давно не вносились. А мы идем дальше.
Как работает жесткий диск
После того, как на HDD подается питание двигатель, на шпинделе которого закреплены блины, начинает раскручиваться. Набрав скорость, при которой у поверхности дисков образовывается постоянный поток воздуха, начинают двигаться головки.
Данная последовательность (сначала раскручиваться диски, а затем начинают работать головки) необходима для того, чтобы за счет образовавшегося потока воздуха, головки парили над пластинами. Да, они никогда не касаются поверхности дисков, иначе последние были бы моментально повреждены. Тем не менее, расстояние от поверхности магнитных пластин до головок настолько маленькое (~10 нм), что вы не увидите его невооруженным глазом.
После запуска, в первую очередь происходит считывание служебной информации о состоянии жесткого диска и других необходимых сведениях о нем, находящихся на так называемой нулевой дорожке. Только затем начинается работа с данными.
Информация на жестком диске компьютера записывается на дорожки которые, в свою очередь, разбиты на сектора (такая себе разрезанная на кусочки пицца). Для записи файлов несколько секторов объединяют в кластер, он и является наименьшим местом, куда может быть записан файл.
Кроме такого «горизонтального» разбиения диска, есть еще условное «вертикальное». Поскольку все головки объединены, они всегда позиционируются над одной и той же по номеру дорожкой, каждая над своим диском. Таким образом, во время работы HDD головки как бы рисуют цилиндр:
Пока HDD работает, по сути он выполняет две команды: чтение и запись. Когда необходимо выполнить команду записи, происходит вычисление области на диске куда она будет производится, затем позиционируются головки и, собственно, выполняется команда. Затем результат проверяется. Кроме записи данных прямо на диск, информация также попадает в его кеш.
Если контроллеру поступает команда на чтение, в первую очередь происходит проверка наличия требуемой информации в кеше. Если ее там нет, снова происходит вычисление координат для позиционирования головок, дальше, головки позиционируется и считывают данные.
После завершения работы, когда питание винчестера исчезает, происходит автоматическая парковка головок в парковочных зоне.
Вот так в общих чертах и работает жесткий диск компьютера. В действительности же все намного сложнее, но обычному пользователю, скорее всего, такие подробности не нужны, поэтому закончим с этим разделом и пойдем дальше.
Виды жестких дисков и их производители
На сегодняшний день, на рынке существует фактически три основных производителя жестких дисков: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Они полностью покрывают спрос на устройства всех видов и требований. Остальные компании либо разорились, либо были поглощены кем-то из основной тройки, или перепрофилировались.
Если говорить о видах HDD, их можно разделить таким образом:
- Для ноутбуков — основной параметр — размер устройства в 2,5 дюйма. Это позволяет им компактно размещаться в корпусе лептопа;
- Для ПК — в этом случае также возможно использование 2,5″ жестких дисков, но как правило, используются 3,5 дюйма;
- Внешние жесткие диски — устройства, отдельно подключаемые к ПК/ноутбуку, чаще всего выполняющие роль файлового хранилища.
Также выделяют особый тип жестких дисков — для серверов. Они идентичны обычным ПКшным, но могут отличаются интерфейсами для подключения, и большей производительностью.
Все остальные разделения HDD на виды происходят от их характеристик, поэтому рассмотрим их.
Характеристики жестких дисков
Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:
- Объем — показатель максимально возможного количества данных, которые можно будет вместить на диске. Первое на что обычно смотрят при выборе HDD. Данный показатель может достигать 10 Тб, хотя для домашнего ПК чаще выбирают 500 Гб — 1 Тб;
- Форм-фактор — размер жестокого диска. Самые распространенные — 3,5 и 2,5 дюйма. Как говорилось выше, 2,5″ в большинстве случаев, устанавливаются в ноутбуки. Также их используют во внешних HDD. В ПК и на сервера устанавливают 3,5″. Форм фактор влияет и на объем, так как на больший диск может поместиться больше данных;
- Скорость вращения шпинделя — с какой скоростью вращаются блины. Наиболее распространены 4200, 5400, 7200 и 10000 об/мин. Эта характеристика напрямую влияет на производительность, а так же и цену устройства. Чем выше скорость — тем больше оба значения;
- Интерфейс — способ (тип разъема) подключения HDD к компьютеру. Самым популярным интерфейсом для внутренних ЖД сегодня является SATA (в старых компьютерах использовался IDE). Внешние жесткие диски подключаются, как правило, по USB или FireWire. Кроме перечисленных, существуют еще такие интерфейсы как SCSI, SAS;
- Объем буфера (кеш-память) — тип быстрой памяти (по типу ОЗУ) установленный на контроллере ЖД, предназначенный для временного хранения данных, к которым чаще всего обращаются. Объем буфера может составлять 16, 32 или 64 Мб;
- Время произвольного доступа — то время, за которое HDD гарантированно выполнить запись или чтение с любого участка диска. Колеблется от 3 до 15 мс;
Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как.
Неважно, по каким причинам вам понадобился жёсткий диск, возможно, вы захотели добавить объёма, поскольку старенький HDD уже не справлялся с размещением данных, возможно, вам захотелось увеличить скорость передачи данных, и, вполне возможно, вы не обзавелись хорошей привычкой еженедельно «бекапить» (т.е. сохранять, копировать) данные и создавать образ диска. Важно, что винчестер вам понадобился, и вот тут наша статья придёт вам на помощь. Сегодня мы рассмотрим, какой жёсткий диск выбрать, т.е. подходящий именно вам объём и скорость. Как выбрать жёсткий диск для компьютера , чтобы битые сектора, неисправности электроники и прочий заводской брак, снились вам только в кошмарах. Мы рассмотрим виды жёстких дисков: магнитный HDD, твердотельные накопители SSD и гибридный жёсткий диск, чтобы выяснить какой жёсткий диск лучше.
Что такое жесткий диск компьютера и для чего он служит?
Итак, что такое жёсткий диск компьютера? HDD (Hard Disk Drive), винчестер, жёсткий диск, винт — далеко не полный список названий, которыми пользователи наградили это постоянно запоминающее устройство с удобной функцией перезаписи информации. Именно на винте хранится вся ваша информация, именно на него устанавливается операционная система и именно с него она и загружается. Винчестер является незаменимой частью вашего ПК, поэтому к выбору столь важной детали следует отнестись со всей серьёзностью. Какой жёсткий диск лучше купить, чтобы он оправдал ваши ожидания, мы рассмотри ниже, а сейчас поговорим о том, какие бывают HDD.
Жёсткие диски бывают внутренними и внешними (о внешних жестких дисках, я писал в статье ). Первые расположены внутри корпуса, вторые подключаются к ПК при помощи USB-кабеля.
Внешние винчестеры более устойчивы к температурным и механическим воздействиям. Отличаются они и размерами 2.5 дюйма (ноутбук) и 3.55 дюйма (стационарный ПК, внешний HDD). Бывают также:
- пользовательские
- серверные накопители
Отличие их в первую очередь в надёжности, серверное оборудование не имеет права быть «плохим», при производстве накопители корпоративного класса строже контролируется, более стойкие к перегреву, имеют гораздо более высокую цену. Это происходит потому, что при поломке домашнего HDD вы потеряете очень нужную и важную для вас информацию, а компания может понести огромные убытки, потерю всей информации и клиентов. Также винчестер делится на жёсткий диск для компьютера и для ноутбука. Разница между ними не только в размерах, но и в стойкости к механическим воздействиям.
Как выбрать жесткий диск для компьютера? Какие характеристики надо знать.
Итак, как выбрать жёсткий диск для компьютера. Есть несколько особенностей, на которые следует обращать внимание при выборе HDD. Это интерфейс, объём, скорость, производитель. Скорость работы винта зависит от частоты вращения шпинделя (эти показатели могут колебаться от 4500 до 10000 оборотов/минуту или rpm) и объёма буфера (8,16,32 МБ). Винчестеры с низкими оборотами работают практически бесшумно и являются менее энергоёмкими, но на этом их преимущество заканчивается. В основном, такие устройства используют на роль второго HDD для хранения информации, поскольку они слишком медленные для работы с программами. Хотя если вы терпеливый человек, то можно сэкономить неплохую сумму. У винчестеров с 7200 rpm всего больше: шум, цена, потребление энергии и высокая температура, но при этом скорость работы в разы выше. Для ноутбуков такой винт — смерть аккумулятору, ведь энергии он потребляет немерено, а значит и сокращается время автономной работы. Ну а, в HDD на 10000 обмин, скорость передачи данных зашкаливает, впрочем, как и цена. Больше подходит для серверного варианта.
Второй показатель — это объем. Не следует думать, что чем больше — тем лучше. Идеальным вариантом будет приобрести 2-3 HDD по 500-750 ГБ, чем один на 3 ТБ. Это связано со спецификой работы, во-первых если произойдёт поломка, то только 1 диска, что лучше потерять 30% информации или полностью всю? Во-вторых, устройства большой ёмкости имеют от 3 и более пластин, которые, (увы и ах!) очень быстро приходят в негодность. Такие диски желательно не устанавливать под ОС и важные программы.
Третий показатель — интерфейс, т.е. каким кабелем будет подключён ваш винт. Раньше использовался разъём IDE, сейчас его встретишь разве что на бюджетных стареньких ПК. Потом в фаворе был SATA, ну сейчас SAS либо SASSATA. Внимание! Купив винчестер с неподходящим разъёмом, вы не сможете установить его!
И четвёртый показатель — производитель. Тут уж решать лично вам, какой из производителей достоин вашего внимания. Наиболее популярные HDD производит Seagate, Hitachi, Western Digital.
Как выбрать жёсткий диск для ноутбука? Что нужно знать?
А вот на вопрос «Как выбрать жёсткий диск для ноутбука?» можно ответить, что ориентироваться следует нате же принципы, что и при подборе винта для стационарного ПК. Но при этом принимая во внимание некоторые особенности. Учитывая то, что ноутбук является мобильным устройством, следует приобретать винчестер с низким энергопотреблением. Желательно чтобы ёмкость HDD не превышала 500 ГБ, из-за соображений компактности и энергопотребления. Обязательно следует обратить внимание на тип интерфейса. Ещё один нюанс при выборе устройства: быстродействие винта, не имеет смысла приобретать HDD с высокими показателями, если ваш ноутбук имеет медленные устройства (ОЗУ, CPU, видеокарта), винчестер не повлияет на скорость работы, вы только потратите больше денежных средств, ничего не выиграв при этом. В основном, все запоминающие устройства для ноутбуков универсальны и характеристики сбалансированы. Отличие же в цене, фирме производителе, ёмкости.
Какой жёсткий диск надежнее остальных?
Довольно часто можно услышать фразу: «А какой жёсткий диск надёжнее?» Не бывает надёжных или ненадёжных дисков, у всех фирм производителей есть неудачные модели, которые выходили из строя несколько чаще, чем другие. Единственный совет, который можно дать по надёжности диска — это не приобретать новинки рынка. Ведь именно в таких HDD кроются проблемы с микропрограммным ПО, технологический брак и высокая цена. Но стоит подождать с полгода после выхода новинки и voila — устройство доработано, все ошибки учтены, цены снижены. О надёжности того или иного винта, перед покупкой, желательно прочитать информацию в сети, там же можно подобрать винчестер с пониженным энергопотреблением, который не слишком греется и шумит. Не стоит приобретать винт увеличенной ёмкости, поскольку именно они подвержены механическому воздействию, лучше купить два HDD по 320 или 500 ГБ чем один терабайтный или двухтерабайтный диск. И последнее правило покупки надёжного диска — приобретать винт желательно только у официальных дилеров с фирменной гарантией от 3 лет. Поскольку купленный HDD у «дяди» с рук или в сомнительной фирме может оказаться б/у или после ремонта или же после температурного и/или механического воздействия (бывший владелец банально уронил винт или на винт что-нибудь тяжёлое). Такой винт отработает у вас несколько недель, а возможно и месяцев, но в итоге — потерянная информация, деньги и нервы.
Кстати, чтобы посмотреть, какой у вас установлен жёсткий диск, достаточно выполнить несколько действий. На иконке «Мой компьютер» кликнуть правой кнопкой мыши и выбрать «Свойства».
Затем кликнуть по «Диспетчер устройств»
и выбрать «Дисковые устройства».
Как вы видите подробно написана модель вашего HDD.
Какой жёсткий диск лучше выбрать и купить?
Какой жёсткий диск лучше купить , чтобы получить максимум возможностей при сравнительно небольших затратах? Приведём примеры нескольких комбинаций для различных ПК. Для бюджетного ПК подойдёт HDD Western Digital Caviar Blue WD5000AAKX либо Seagate Barracuda ST3500641AS-RK. Для игрового ПК или ПК предназначенного для обработки видео лучше всего подойдут Seagate Barracuda, Seagate Pipeline или Western Digital Caviar Black. Если вы можете позволить себе приобрести 2 HDD, то один из них обязательно должен быть SSD, поскольку быстродействие вашего ПК значительно увеличится, именно на нем будет установлена ОС и основные программы. А на втором HDD вы сможете хранить документы, фото, видео и т.д.
Виды жестких дисков.
Теперь мы рассмотрим виды жёстких дисков. Магнитные HDD получили своё название благодаря пластинам, на которые записывается информация. Такие диски использовали повсеместно до недавнего времени. Отличаются они большой ёмкостью, сравнительно недорогой ценой. В минусе — подверженность механическим воздействиям, шум, перегрев. Используются как в стационарных ПК, так и мобильных устройствах.
SSD диск и гибридный жесткий диск. Что это такое?
А вот что такое жёсткий диск SSD мы сейчас рассмотрим. Твердотельный жёсткий диск для компьютера был разработан, чтобы заменить хрупкий магнитный HDD. Для производства твердотельных винчестеров используют модули флеш-памяти, а это значит, что такие диски более долговечны, им не так страшны механические и температурные повреждения, показатели чтения/записи значительно выше и при этом очень низкое время для поиска требуемой информации. Низкое энергопотребление, бесшумность и маленький вес делают эти диски идеальными для мобильных устройств. Но SSD имеют два серьёзных минуса, первый это цена, стоимость такого диска колеблется в пределах 300-900$. Второй минус — маленькая ёмкость, к сожалению SSD ещё не скоро удастся догнать HDD в этом направлении.
Поэтому если у вас спросят: «Твердотельный жёсткий диск, что это такое?» можете смело отвечать, что это альтернатива HDD в бизнес-устройствах, ведь именно там важна надёжность и производительность. Именно за SSD будущее наших ПК.
Однако, разработчики всё же нашли выход из положения. Им удалось совместить магнитный HDD и твердотельный SSD. Новая модель получила название гибридный жёсткий диск . Что это такое, спросите вы? Гибридный жёсткий диск — это решение проблемы, они быстры как SSD, но дешевле и ёмкость больше. Объединение двух технологий позволило избавиться от всех недостатков HDD и SSD. Принцип работы: анализ наиболее часто используемых данных, которые размещены на HDD для последующего их переноса в память SSD, чтобы повысить скорость чтения при будущем запросе. В гибридных винчестерах флеш-память, доставшаяся от твердотельных SSD, является буфером и хранит данные, запрашиваемые ОС. При этом магнитные HDD находятся в покое, экономя энергию, снижаю уровень шума и тепловыделение. При загрузке с гибридного жёсткого диска также есть положительные моменты. ОС загружается с флеш-памяти, значительно ускоряя запуск системы, ведь системе теперь не приходится считывать каждый раз необходимые данные с магнитных дисков. Тоже происходит и с наиболее часто используемыми программами. А вот скорость записи больших объёмов информации происходит на магнитные диски, поскольку на флеш-памяти недостаточно ёмкости. Основная особенность этих накопителей в том, что диск самостоятельно принимает решение о помещении данных во флеш-память, не доверяя этот процесс ОС.
Следует учесть, что и у гибридных жёстких дисков есть слабое место — это маленький SSD-кэш , неспособный вместить абсолютно все, используемые на данный момент, приложения и файлы. Наиболее популярным гибридным жёстким диском является Seagate Momentus XT.
В заключении хочется пожелать долгих лет работы вашему HDD, не забывайте делать бекап или создавать образ диска, и тогда ваши возможные потери будут равны нулю.