Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Здравствуйте Друзья! Что такое жесткий диск или HDD? Жесткий диск это накопитель на жестких магнитных дисках. Сокращенно — НЖМД или hard (magnetic) disk drive — HDD или MHDD. Первый жесткий диск был выпущен компанией IBM в 1956 году имел габариты около одного метра кубического и был способен запомнить до 3.5 МБ информации (смотрите рисунок слева из википедии). В его состав входили 50 магнитных дисков диаметром 610 мм. Поверхность дисков была покрыта чистым железом, благодаря чему и была возможность намагничивать участки и запоминать данные. Этот жесткий диск весит 971 кг и входил в состав первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Дальше технологии развивались и дошли до того, что вы видите в своих настольных ПК и ноутбуках . Жесткий диск так же называют хард, винчестер или сокращенно — винт. Название винчестер пошло их 70-х годов. В то время компания IBM выпустила новый компьютер с более современным жестким диском, который представлял из себя два шкафчика, каждый запоминал до 30 МБ информации. Была проведена аналогия с винтовкой Winchester, использовавшей патрон 30-30. Наверно, после этого за жесткими дисками, скорее всего навсегда (по крайней мере у русскоязычного населения), закрепилось название — винчестер или сокращенно — винт.
Современный жесткий диск состоит из:
- корпуса
- блока электроники
- блока позиционирования актуатора
- блока с магнитными пластинами
Рассмотрим каждый подробнее
Корпус . Это как кузов автомобиля. На нем все держится. Основная задача — обеспечивать необходимую жесткость и герметичность. Жесткость необходима для защиты диска от внешних повреждений. Герметичность — для исключения попадания посторонних частиц внутрь диска. Корпус изготавливается из тепло-проводящего сплава, так как при работе устройства выделяется тепло и его нужно как-то отводить. Подробнее об охлаждении HDD можно прочитать . Для выравнивания давлений снаружи и внутри корпуса делается маленькое окошко с гибкой металлической пластинкой.
Блок электроники
Состоит из:
- интерфейсного блока
- буфера или кэша
- управляющего блока
Интерфейсный блок отвечает за связь жесткого диска с компьютером . В ПЗУ — постоянном запоминающем устройстве, записывается служебная информация и прошивка диска. Буфер — кэш память на подобии оперативной памяти . В нее помещается часто используемая информация, что увеличивает быстродействие HDD. Скорость чтения из кэша приближается к максимальной для интерфейса диска. На данный момент наиболее распространен интерфейс SATA III с максимальной пропускной способностью в 6 Гбит/с. Управляющий блок отвечает за функционирование всего устройства. Он следит за скоростью вращения блока с магнитными пластинами и положения блока с актуаторами.
Состоит из актуатора (устройство для записи и чтения информации), кронштейна (на котором все это работает) и привода. Привод получает команды где ему читать и куда записывать информацию от блока управления. (Рисунок ниже взят с сайта http://www.3dnews.ru/editorial/640707)
Блок с запоминающими пластинами . Состоит из привода, дисков или пластин и сепараторов. Последние служат для задания определенного расстояния между пластинами. Диски с сепараторами крепятся на приводе. Последний поддерживает постоянную скорость вращения.
2. Как работает жесткий диск?
При включении компьютера блок управления подает питание на привод с магнитными дисками и ждет пока последний не выйдет на заданную частоту вращения. Как только это происходит компьютер получает сигнал о готовности HDD. Далее идет запрос информации. В дело вступает блок позиционирования, который задает нужное положение актуатора. Данные считываются и попадают в интерфейсный блок, а от туда в оперативную память .
Раньше актуаторы касались магнитных дисков. С увеличением скорости последних потребовалось другая технология. При этом актуатор парил над магнитной поверхностью и касался в определенном месте диска. Технология пошла дальше, скорости вращение пластин выросли и блок с актуаторами стали парковать вне пластин. То есть актуаторы находятся рядом с пластинами пока не достигнута нужная скорость вращения магнитных дисков.
Благодаря высокой скорости вращения дисков создается воздушный поток, который поднимает головку актуатора над поверхностью. Этот же воздушный поток сдувает с поверхности попавшие внутрь пылинки на специальный фильтр в корпусе. Так же в корпусе имеется адсорбент для удаления остатков влаги.
В современных жестких дисках расстояние между считывающей головкой и поверхностью магнитной платины < 10 нм. Благодаря тому, что считывающие головки никогда не касаются магнитных пластин отсутствует трение и продлевается срок жизни HDD.
Каждая магнитная пластина разделена на кольцевые дорожки шириной около 60 нм. Последние в свою очередь поделены на кластеры. Обычно кластер равен 4 КБ. Каждый бит информации представляет собой площадку на дорожке, которая может быть намагничена -1 или нет -0. Эти площадки так же называются доменами. Чем меньше размер этой площадки, тем больше информации поместится на дорожке и более емкий получится жесткий диск. В начале развития применялась продольная запись. Площадка располагалась вдоль дорожки. В дальнейшем эту технологию заменила перпендикулярная запись, что позволило увеличить плотность данных и в свою очередь увеличить емкости HDD.
Совокупность дорожек равноудаленных от центра вращения двигателя называется цилиндром.
До того как жесткие диски перешагнули рубеж ёмкости в 500 MB хватало системы позиционирования CHS (cylinder-head-sector цилиндр-головка-сектор). С ростом объема в 1994 году была принята линейная система позиционирования LBA (linear block addressing). В случае с CHS жесткий диск был прозрачен для операционных систем, С применением же линейной адресации система обращается к нужному сектору жесткого диска, а уже блок управления HDD разбирается где находится физически этот сектор.
Блок позиционирования актуатора. Приводится в движение с помощью соленоидного двигателя. Последний состоит из статора и катушки. Статор состоит из одного или двух постоянных, сильных неодимовых магнитов. Точное позиционирование кронштейна с головками происходит путем подачи напряжения определенной силы на катушку (рисунок взят с http://www.3dnews.ru/editorial/640707)
От силы магнитов зависит скорость позиционирования головок и следовательно — время доступа к информации. Последнее в жестких дисках варьируется в пределах от 3 до 12 мс. Чем время меньше, тем быстрее и дороже жесткий диск. У компании WD есть три серии жесткий дисков : зеленая, синяя и черная. В зеленой применяется один неодимовый магнит и скорость вращения шпинделя 5400 об/мин. За счет этого получается довольно скромная производительность, зато приличная экономичность и низкое энергопотребление. У синих дисков применяется такой же магнит и скорость вращения поднимается до 7200 об/мин. По скоростным характеристикам он занимает промежуточное положение между зелеными и черными HDD. У черных же применяются два магнита и скорость в 7200 об/мин. Это позволяет добиться максимального быстродействия. Еще выше поднять быстродействие можно повысив скорость вращения двигателя с магнитными пластинами до 10000 или 15000 об/мин. Эти диски обладают минимальным временем доступа к информации и применяются в основном в серверах. Твердотельные диски со скоростью доступа < 1 мс пока остаются вне конкуренции.
Жесткие диски при работе производят два вида шума. От быстровращающихся магнитных дисков и от удара блока с головками об ограничитель. Последний возникает при возврате блока с головками в парковочную позицию. Для уменьшения этого удара производители ставят резиновые подкладки, но иногда и это не спасает, особенно в шустрых дисках. Существует два пути снижения шума от HDD. Первый сделать амортизирующие крепления в корпусе ПК. Об этом подробней можно прочитать . Путь второй — использовать технологию AAM, о которой написал подробнее .
3. Производство и производители жестких дисков
В начале было около 70 производителей HDD. Благодаря конкуренции их осталось всего три. Это Toshiba, Seagate и WD. На схеме ниже вы можете посмотреть в какие года происходили поглощения
Производство . В механическом цехе из алюминиевой болванки цилиндрической формы нарезаются заготовки. Затем заготовкам придается нужная форма возможно даже на токарных станках. После заготовки поступают в полировочный цех где поверхности полируются до нужного уровня. Затем происходит контроль и заготовки идут в цех нанесения магнитного покрытия. После снова происходит контроль. Затем происходит сборка жесткого диска и низкоуровневое форматирование . При этом процессе магнитные пластины разбиваются на дорожки и проверяются на битые или не читаемые сектора. Последние сразу помечаются чтобы исключить в них запись информации. На каждой дорожке есть некоторый резерв секторов. Именно из этого резерва происходит замена обнаруженных при работе сбойных участков.
Отдельно необходимо сказать про производство головок для чтения и записи информации. В современных жестких дисках каждый актуатор состоит из двух головок, для чтения и для записи. Сложность производства головок сравнима со сложностью производства процессоров , так же используется фотолитография. Устройства головок составляет производственную тайну.
Заключение
В статье мы затронули немножко истории приведя картинку первого жесткого диска выпущенного в 1956 году. Сказали возможную причину называния накопителей на магнитных жестких диска коротким словом — винт. Затем рассмотрели состав жесткого диска, то что скрывается внутри его корпуса. Постарались уделить внимание каждому блоку отдельно. Рассмотрели работу жесткого диска. В конце разобрались с производителями и самим производством HDD. Надеюсь вы вместе со мной продвинулись в теме HDD.
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.
Жёсткий диск («винчестер», hdd, hard disc drive — eng.) — накопитель информации основанный на магнитных пластинах и эффекте магнетизма.
Применяется повсеместно в персональных компьютерах, ноутбуках, серверах и так далее.
Устройство жёсткого диска. Как жёсткий диск работает.
В полу герметичном блоке находятся двусторонние пластины, с нанесённым на них магнитным слоем , посаженные на вал двигателя и вращающиеся со скоростью от 5400 оборотов в минуту.Блок не совсем герметичен, но самое главное он не пропускает мелкие частицы и не допускает перепадов влажности . Всё это пагубно сказывается на сроке службы и качестве работы жёсткого диска.
В современных жёстких дисках, для вала используются . Это даёт меньший шум при работе, значительно увеличивает долговечность и уменьшает шанс заклинивания вала из-за разрушившегося .
Считывание и запись производится с помощью блока головок .
В рабочем состоянии, головки парят над поверхностью диска на расстоянии ~10нм . Они имеют аэродинамическую форму и поднимаются над поверхностью диска за счёт восходящего потока от крутящейся пластины. Магнитные головки могут находится с двух сторон пластины, если с каждой стороны магнитного диска нанесены магнитные слои.
Соединённый блок головок имеет фиксированное положение , то есть головки перемещаются все вместе.
Всеми головками, управляет специальный привод основанный на электромагнетизме .
Неодимовый магнит создаёт магнитное поле , в котором с высокой скоростью реакции под воздействием тока, может перемещаться блок головок. Это лучший и самый быстрый вариант перемещения блока головок, а ведь когда то блок головок перемещался механически, с помощью шестерёнок.
Когда диск выключается, чтобы головки не опустились на диск и не повредили его, они убираются в зону парковки головок (парковочная зона, parking zone).
Это также, позволяет без особых ограничений транспортировать выключенные жёсткие диски. В выключенном состоянии, диск может выдержать большие нагрузки и не повредиться. Во включенном состоянии, даже небольшой толчёк под определённым углом может разрушить магнитный слой пластины или повредить головки при касании о диск.
Помимо герметичной части, у современных жёстких дисков есть наружная плата управления . Когда то, все платы управления были вставлены в материнскую плату компьютера в слоты расширения. Это было не удобно в плане универсальности и возможностей. Сейчас у жёстких дисков, вся управляющая диском электроника, и интерфейса расположены на небольшой плате в нижней части жёсткого диска. Благодаря этому, можно настроить каждый диск под определённые, выгодные с точки зрения его строения параметры, давая ему выигрыш в скорости, либо более тихую работу к примеру.
Для подключения интерфейса и питания используются стандартные общепринятые разъёмы / и Molex /Power SATA .
Особенности.
Жёсткие диски являются самыми ёмкими хранителями информации и относительно надёжными . Объёмы дисков постоянно растут, но в последнее время это связано с некоторыми сложностями и для дальнейшего расширения объёма, требуются новые технологии. Можно сказать, что жёсткие диски практически вышли на прямую в достижении максимальных возможностей. Распространению жёстких дисков в основном поспособствовало соотношение ценаобъём . В большинстве случаев, гигабайт объёма диска стоит меньше чем 2.5 рубля .
Плюсы и минусы жёстких дисков в сравнении с .
До появления твёрдотельных SSD (solid state drive ) — накопителей, у жёстких дисков не было конкурентов. Теперь у жёстких дисков есть направление куда нужно стремиться.
Минусы жёстких дисков (hard drive)(ssd) накопителями:
- низкая скорость последовательного чтения
- низкая скорость доступа
- низкая скорость чтения
- немного более низкая скорость записи
- вибрации и небольшой шум при работе
Хотя с другой стороны, у жёстких дисков есть другие, более весомые преимущества, к которым SSD накопителям стремиться и стремиться.
Плюсы жёстких дисков (hard drive) в сравнении с твёрдотельными (ssd) накопителями:
- значительно лучший показатель объёмцена
- лучший показатель надёжности
- больший максимальный объём
- при выходе из строя, в разы больший шанс восстановить данные
- лучший вариант для использования в медиа центрах, благодаря компактности и большому объёму 2.5 накопителей
О том, на что стоит обращать внимание при выборе жёсткого диска, можно посмотреть в нашей статье ««. Если вам необходим ремонт жесткого диска или восстановление информации, можно обратиться к .
В данной статье будет идти речь только о жестких дисках (HDD) то есть о носителях на магнитных дисках. О SSD будет следующая статья.
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 (ОЗУ).
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.
Думаю что такое HDD вы поняли. Идем дальше.
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:
1. Для ноутбуков - основной параметр - размер устройства в 2,5 дюйма. Это позволяет им компактно размещаться в корпусе лептопа;
2. Для ПК - в этом случае также возможно использование 2,5″ жестких дисков, но как правило, используются 3,5 дюйма;
3. 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:
Скорость передачи данных;
- Количество операций ввода-вывода в сек.;
- Уровень шума;
- Надежность;
- Сопротивляемость ударам и т.д;
На счет характеристик HDD это все.
Многие из вас знают, что вся информация на компьютере, представленная в виде файлов и папок, хранится на жестком диске. А вот, что такое жесткий диск и для чего он предназначен, правильно ответят не многие. Людям, далёким от программирования очень тяжело представить, каким образом можно хранить информацию на какой-то железяке. Это ведь не шкатулка и не лист бумаги, на котором можно эту самую информацию можно записать и спрятать в шкатулку. Да, жесткий диск это не шкатулка с письмом.
Жесткий диск (HDD, HMDD-от англ. hard (magnetic) disk drive) – это магнитный носитель информации. На компьютерном сленге его называют «винчестер». Он предназначен для хранения информации в виде фотографий, картинок, писем, книг различных форматов, музыки, фильмов, и т.п. Внешне это устройство совсем не похоже на диск. Скорее оно похоже на небольшую прямоугольную железную коробочку.
Внутреннее устройство жесткого диска похоже на старый проигрыватель виниловых пластинок.
Внутри этой металлической коробочки есть круглые алюминиевые или стеклянные пластины-диски, находящиеся на одной оси, по которым перемещается считывающая головка. В отличие от проигрывателя, головка жесткого диска в рабочем режиме не касается поверхности пластин.
Для удобства работы жесткий диск делят на несколько разделов. Это разделение условное. Осуществляется такое при помощи операционной системы или специальными программами. Новые разделы называют логическими дисками. Им присваиваются буквы С, D, E или F. Обычно устанавливается на диск C, а файлы и папки хранят на других дисках, чтобы при крахе системы ваши файлы и папки не пострадали.
Посмотрите видеоролик о том, что такое жесткий диск:
Основные характеристики жестких дисков
- Форм-фактор – это ширина жесткого диска в дюймах. Стандартный размер для настольного компьютера 3.5 дюйма, а для ноутбуков 2.5 дюйма;
- Интерфейс – в современных компьютерах используется подключения к материнской плате SATA различных версий. SATA, SATA II, SATA III. В старых компьютерах используется интерфейс IDE.
- Ёмкость – это максимальное количество информации, которое может хранить жесткий диск, измеряется в гигабайтах;
- Скорость вращения шпинделя – это количество оборотов шпинделя в минуту. Чем больше скорость вращения диска, тем лучше. Для операционных систем необходимо ставить диски от 7 200 об/мин и выше, а для хранения файлов можно устанавливать диски с меньшей скоростью.
- Время наработки на отказ – это среднее время безотказной работы, расчитанное производителем. Чем оно больше, тем лучше;
- Время произвольного доступа — это среднее значение времени, требуемое головке для позиционирования на произвольном участке пластины. Величина не постоянная.
- Ударостойкость – это способность жесткого диска переносить смену давления и удары.
- Уровень шума, который издает диск во время работы, измеряется в децибеллах. Чем он меньше, тем лучше.
Сейчас уже есть диски SSD (solid-state drive в простом переводе — твёрдотельный накопитель), которые не имеют ни шпинделя, ни пластин. Это запоминающее устройство на основе микросхем памяти.
