Жесткий диск компьютера. Все о нем

Правильно? Какого производителя предпочесть? Какого объёма должен быть жёсткий диск и почему в моей системе не видно всё дисковое пространство ? Знаете ли вы такие важные характеристики жёсткого диска как: форм-фактор, кэш, скорость вращения шпинделя, линейная скорость чтения, время доступа жёсткого диска? Как проверить жёсткий диск и ? Что такое SSD и почему он быстрее простого жёсткого диска HDD, а ведь существует ещё и ? ? Почему для хорошего быстродействия нового компьютера лучше купить два диска: HDD и SSD? На все эти вопросы мы ответим Вам в нашей статье

Привет друзья, выбрать жесткий диск совсем несложно, а оптический привод еще легче, но этого вопроса мы коснемся в конце статьи.

Типы дисков

В стационарных персональных компьютерах (ПК) и ноутбуках используются накопители на жестких магнитных дисках (HDD) и современные твердотельные накопители (SSD) на основе микросхем памяти.

HDD (англ. HDD - Hard Disk Drive) - электронно-механическое устройство предназначенное для хранения на нём информации. Имеет большой объем, но низкую скорость и используются как для установки операционной системы, так и хранения файлов пользователя.

Жёсткий диск изготовлен из покрытых ферромагнитным слоем алюминиевых или стеклянных пластин и является устройством работающим по принципу магнитной записи. При работе внутри жёсткого диска всё находится в движении. Магнитные головки, записывающие, считывающие, стирающие информацию парят над поверхностью магнитных пластин жёсткого диска на высоте 10-12 нм и никогда не касаются их поверхности, так как их легко повредить. HDD уже давно морально устарел и в скорм будущем будет полностью вытеснен SSD.

SSD - твердотельный накопитель (SSD, solid-state drive) - немеханическое запоминающее устройство созданное на основе микросхем памяти аналогичных оперативной памяти или флеш-памяти. SSD стоят гораздо дороже, чем HDD и имеют в несколько раз меньший объем, но высокую скорость и используются для установки операционной системы и некоторых программ для повышения скорости работы ПК. Как вы уже поняли, внутри SSD нет практически никакой механики. SSD быстрее HDD почти в 5 раз.

SSHD. Существуют так же гибридные диски SSHD, которые имеют как магнитный пластины для хранения данных, так и небольшой объем твердотельной памяти для повышения скорости работы. Но они еще не прижились, так как стоят достаточно дорого и при этом имеют мало быстрой памяти. Лучшим вариантом является установка отдельных HDD и SSD дисков.

Форм-фактор

Форм-фактором называется размер жесткого диска в дюймах. Основные размеры жестких дисков:

2,5"" – накопители HDD для ноутбука и SSD.

3,5"" – накопители HDD и гибридные диски для стационарных ПК.

Для ноутбуков используются только HDD и SSD размером 2,5"".

Для стационарных ПК используются HDD размером 3,5"", а твердотельные накопители SSD размером 2,5"" устанавливаются в корпус с применением специального крепления, которое иногда идет с ним в комплекте, но чаще всего вам придется приобрести его дополнительно. Читайте нашу статью о твердотельных накопителях SSD, все подробности там.

Учтите, что винтики для крепления диска в корпусе ПК в комплекте с диском бывают редко и если у вас их нет и корпус не имеет безвинтовых креплений, то попросите 4 штучки у продавца, обычно у них их полно.

Интерфейс

Интерфейсом называется совокупность технологии обмена данными (стандарта) и соответствующего ей разъема для подключения.

IDE – устаревший интерфейс параллельной передачи данных, использовал широкий 40 или 80 контактный разъем и соответствующий шлейф для подключения. Скорость передачи данных до 133 Мб/с. Диски с интерфейсом IDE уже практически не производятся и стоят значительно дороже.

Диск с интерфейсом IDE может рассматриваться только для подключения к материнской плате не имеющей более нового типа разъемов (SATA), но в большинстве случаев целесообразнее приобрести более современный жесткий диск (SATA) и для его подключения на старую плату, выйдет дешевле и его можно будет в последствии переставить на новый компьютер.

Единственный недостаток, что на диск, подключенный через такой контроллер, не всегда может получиться установить операционную систему (ОС), так как драйвера на контроллер устанавливаются уже после установки системы. Но такой диск можно использовать как хранилище файлов.

SATA – первая версия высокоскоростного последовательного интерфейса, использует тонкий контактный разъем и соответствующий шлейф для подключения. Скорость передачи данных до 1,5 Гб/с. Эта версия интерфейса использовалась на первых HDD 2,5 и 3,5"" и такие диски уже не выпускается, но совместима с более новыми версиями (SATA 2 и SATA 3) и может подключаться на материнскую плату с разъемом любой из этих версий.

SATA 2 – вторая версия высокоскоростного последовательного интерфейса, использует такой же разъем и шлейф как и SATA первой версии. Скорость передачи данных до 3 Гб/с. Эта версия интерфейса еще используется на HDD 2,5 и 3,5"" и старых моделях SSD 2,5"". Она совместима и с более старой (SATA) и более новой (SATA 3) версиями интерфейса и может подключаться на материнскую плату с разъемом любой из этих версий.

SATA 3 – третья версия высокоскоростного последовательного интерфейса. Скорость передачи данных до 6 Гб/с. Эта версия интерфейса используется на современных HDD 2,5 и 3,5"" и SSD 2,5"". Она совместима с более старыми (SATA и SATA2) версиями интерфейса и может подключаться на материнскую плату с разъемом любой из этих версий.

Обратите внимание, что для SATA 3 не подходят шлейфы от старых версий интерфейса (SATA и SATA 2) , так как они имеют недостаточно высокие частотные характеристики. Шлейфы типа SATA 3 более толстые и обычно имеют черный цвет. Они идут в комплекте с материнскими платами, имеющими разъемы SATA 3, но их можно приобрести и отдельно.

Следует заметить, что скорость интерфейса в любом случае значительно превосходит возможности любого современного жесткого диска и для диска с интерфейсом SATA 3 может вполне хватать разъема SATA первой версии на материнской плате. Однако, на практике бывает иначе, поэтому все же рекомендуется, что бы версия SATA интерфейса материнской платы была не ниже версии SATA интерфейса жесткого диска. Особенно это касается быстрых SSD дисков, имеющих SATA 3 интерфейс, которые желательно подключать к таким же SATA 3 разъемам на материнской плате, иначе диск может работать не на полную скорость (до 30% медленнее).

Первые SSD диски имели интерфейс SATA2 и их еще можно встретить в продаже, но они, как правило, не отличаются высокой скоростью.

Разъемы питания

Кроме различий типами интерфейса (IDE и SATA) старые и новые диски отличаются еще и разъемами для подключения питания.

Диски с IDE интерфейсом имели 4-х контактный разъем питания типа Molex.

Переходные модели дисков с SATA интерфейсом, с целью совместимости со старыми блоками питания, имели два разъема питания: старый 4-х контактный Molex и новый 15-ти контактный разъем питания стандарта SATA.

При этом они обычно имели предупредительную пометку о том, что нельзя одновременно подключать питание к обоим разъемам, но некоторые пользователи умудрялись это сделать.

Все современные диски с SATA интерфейсом имеют 15-ти контактный разъем питания стандарта SATA, но могут в случае отсутствия такого разъема у блока питания старого ПК подключаться через специальный переходник с 4-х контактного разъема Molex.

Кстати провод для передачи данных принято называть – интерфейсным шлейфом, а для подключения электропитания – кабелем питания.

Емкость

Современные HDD для ПК (3,5"") имеют емкость (объем) от 500 до 3000 Гигабайт (3 Терабайт).

Диски HDD для ноутбуков (2,5"") имеют емкость от 320 до 1000 Гб (1 Тб).

Быстрые твердотельные накопители (2,5"") имеют емкость 60-240 Гб.

Для современного домашнего ПК стандартом на сегодня является HDD объемом 1 Тб, что позволит разместить порядка 700 фильмов или 5000 песен в обычном качестве или 290000 фото в высоком качестве или 100 современных игр (обычно в различном сочетании).

Для простого офисного ПК будет достаточно минимального объема в 320 Гб.

Для ноутбука, если он не используется для хранения мультимедийных или архивных данных оптимальный объем диска 500 Гб, но можно и 320. Если он используется как основной домашний ПК, то лучше приглядеться к диску объемом 750-1000 Гб.

Для профессионального использования или серьезного хобби вам может понадобиться жесткий диск объемом 2-3 Тб, а может и несколько таких дисков. Учтите только, что если BIOS вашей материнской платы не поддерживает UEFI, то при установке ОС на диск 3 Гб система не увидит весь его объемом, неиспользованными останутся порядка 700 Гб.

Диски SSD не используются для хранения информации, так как имеют маленькие объемы и высокую стоимость. Их используют только для установки системы и некоторых программ для повышения быстродействия ПК. SSD диска объемом 60 Гб впритык хватит для установки Windows 7 или 8, но желательно все же приобретать SSD объемом порядка 120 Гб, так как во-первых Windows присуще «разрастаться», во-вторых возможны вы захотите установить на этот диск какую-то мощную программу или игрушку и в-третьих – такой объем не перспективен. SSD объемом 240 Гб это классно, но пока еще дорого и в принципе не нужно.

При выборе диска учтите, что он не является надежным хранилищем данных и их рекомендуется дублировать на внешнем диске, иначе вы рискуете потерять всё. Если вы планируете последовать этому совету, то учтите, что вам нужно будет приобрести близкий по объему внешний диск. Например, для создания копий файлов с 2-х домашних ПК (или ПК и ноутбука) с дисками 500 и 1000 Гб вам потребуется внешний диск емкостью 1500 Гб. Если вы купите для своего ПК диск объемом 3 Тб, то сколько вам еще нужно будет потратить на аналогичный внешний диск?! Лучше купите 2 диска по 1 Тб.

Частота вращения шпинделя

Основная масса современных HDD 2,5 и 3,5"" имеют скорость вращения шпинделя 5400 или 7200 Об/мин. В общем чем выше скорость оборотов шпинделя, тем выше скорость работы диска.

Большая часть HDD 2,5"" имеет скорость шпинделя 5400 Об/мин, в принципе это нормально, так как и шум и нагрев и потребление такого диска в ноутбуке будет меньше.

Большая часть HDD 3,5"" имеет скорость шпинделя 7200 Об/мин, но попадаются модели со скоростью 5400 Об/мин. Я бы не рекомендовал брать последние, так как такое решение представляется сомнительным для нормального качественного диска для ПК и работают они немного медленнее.

Существуют так же быстрые HDD 3,5"" со скоростью вращения шпинделя 10000-15000 Об/мин (например, серия WD Raptor), но они стоят довольно дорого (от 200$ за 1 Тб), а быстрее всего на 30%. Кроме того они еще и довольно шумные. Лучше за эти деньги купить SSD на 128 Гб и HDD на 1 Тб.

У SSD нет никакого шпинделя, так как он состоит из микросхем памяти, поэтому и речи о скорости его вращения быть не может.

Размер буфера

Размером буфера называется объем кэша, выполненный в виде микросхемы памяти на электронной плате контроллера жесткого диска и предназначенный для ускорения его работы. Чем кэш-памяти больше, тем скорость работы диска выше.

Старые жесткие диски имели объем буфера 8-16 Мб.

Современные HDD имеют 32-64 Мб кэш-памяти.

В принципе разница в скорости работы одинаковых жестких дисков с 32 и 64 Мб кэш-памяти незначительна (менее 5%). Но уже нет смысла приобретать жесткий диск с размером буфера менее 32 Мб.

Самые современные и дорогие жесткие диски имеют 128 Мб кэша, но они еще не особо распространены.

Линейная скорость чтения

Линейная скорость чтения означает скорость непрерывного считывания данных с поверхности пластин (HDD) или микросхем памяти (SSD) и является главной характеристикой, отражающей реальное быстродействие диска. Она измеряется в мегабайтах в секунду (Мб/с).

Старые HDD диски с интерфейсом IDE имели среднюю линейную скорость чтения от 40 до 70 Мб/с.

Современные HDD диски с интерфейсом SATA имеют среднюю линейную скорость чтения от 100 до 140 Мб/с.

SSD диски имеют среднюю линейную скорость чтения от 160 до 560 Мб/с.

Скорость линейного чтения HDD дисков зависит от плотности записи данных на магнитную поверхность пластин и качества механики диска. В основном все HDD диски одного поколения имеют близкую плотность записи, поэтому более высокая скорость говорит прежде всего о качестве механики. При этом HDD диск с более качественной механикой стоит не на много дороже. Здесь главное уметь правильно выбрать модель диска, что осложняется тем, что продавцы редко указывают их скоростные параметры. Эту информацию приходиться искать самостоятельно.

Скорость линейного чтения SSD дисков зависит от скорости микросхем памяти. Но, в отличии от HDD, SSD диски с более быстрой памятью стоят значительно дороже. Выбрать модель SSD диска значительно проще, так как продавцы всегда указывают их скоростные характеристики.

Для современных HDD дисков хорошим показателем является средняя скорость линейного чтения 120 Мб/с, для SSD дисков – 450 Мб/с.

Так же существует такой параметр как линейная скорость записи, который соответственно отражает скорость записи на диск и так же измеряется в Мб/с. Для HDD дисков скорость записи обычно меньше скорости чтения и не принимается во внимание при выборе диска. А вот для SSD дисков скорость записи может быть такой же как скорость чтения или меньше и на это нужно обращать внимание. Желательно, что бы SSD диск имел одинаковую скорость записи и чтения, например 450/450 Мб/с.

Время доступа

Время доступа означает скорость с которой диск находит требуемый файл после обращения к нему операционной системы или какой-либо программы. Это время измеряется в миллисекундах (мс). Этот параметр оказывает большое влияние на быстродействие диска при работе с маленькими файлами и не большое – при работе с большими.

HDD диски имеют время доступа от 12 до 18 мс. Хорошим показателем является время доступа 13-14 мс, что косвенно говорит о качестве (точности) механики диска.

SSD диски имеют время доступа порядка 0,1-0,2 мс, что в 100 раз быстрее, чем у HDD дисков! Поэтому на этот параметр можно не обращать внимание при выборе SSD диска и он обычно не указывается продавцами в прайсах.

Производители

Основными производителями HDD дисков являются:

Fujitsu – японская компания, ранее славящаяся высоким качеством своей продукции, в настоящее время представлена небольшим количеством моделей и не пользуется большой популярностью, но ведет весьма демократичную ценовую политику.

Hitachi – японская компания, как ранее, так и сейчас отличается стабильным качеством жестких дисков, так как внедряет только проверенные надежные технологии, поэтому модельный ряд этой фирмы обновляется несколько медленнее, чем у конкурентов. Приобретая жесткий диск Hitachi вы не прогадаете, получив хорошее качество за приемлемую цену.

Samsung – эта корейская компания пришла на рынок жестких дисков позже, чем остальные и их качество на тот момент оставляло желать лучшего. Диски Samsung изготавливались в дешевых корпусах, грелись и быстро выходили из строя. На сегодняшний день компания Samsung, по моему мнению, обогнала всех своих конкурентов и производит самые быстрые и качественные HDD диски. Цена на них может быть немного выше, чем у конкурентов, но оно того стоит.

Seagate – американская компания, пионер в области технологий, применяемых в жестких дисках. Некогда славилась передовыми решениями и качеством своих дисков. Сейчас качество жестких дисков этой компании, к сожалению, оставляет желать лучшего. Я не рекомендую их к приобретению.

Toshiba – японская компания, о которой можно сказать все тоже, что и о Fujitsu – она так же славилась раньше высоким качеством, а сейчас представлена небольшим количеством моделей на нашем рынке. В связи с этим возможны проблемы в сервисном обслуживании таких производителей.

Western Digital (WD) – американская компания, специализирующаяся именно на производстве жестких дисков. Ее диски всегда считались более надежными. Например, в них использовались более качественные, чем у конкурентов подшипники, но из-за этого они всегда были более шумными. Как и у Hitachi диски компании WD всегда имели более менее стабильное качество изготовления. Но, в последнее время, диски этой компании не выделяются выдающимися характеристиками, как например Samsung. Я бы позиционировал их между стабильными по качеству Hitachi и скатившимися в ширпотреб Seagate.

В общем, я бы советовал выбирать между Samsung и Hitachi, как наиболее качественными, быстрыми и стабильными.

Производители SSD

C выбором производителя SSD дисков дело обстоит несколько иначе. Поскольку они состоят из микросхем памяти, то и производят их компании, производящие оперативную память.

В качестве зарекомендовавших себя производителей, я бы порекомендовал следующих: Corsair , Crucial , Intel , Kingston , OCZ , Samsung , SanDisk , Toshiba , Transcend .

Лучше не приобретать SSD известных китайских брендов, таких как: A-Data, Apacer, Silicon Power.

Цена

Что касается HDD дисков, то цена на них больше зависит от их объема. Зависимость же от бренда, модели и даже качества не столь значительна (5-10%), так как покупатели редко обращают внимание на такие моменты. Соответственно и экономить на жестком диске не особо целесообразно. Просто выбирайте нужный объем, хорошего производителя и сверяйте технические характеристики, такие как скорость линейного чтения и время доступа. Я не буду приводить цены на HDD диски, так как ценообразование в этом сегменте не является адекватным и больше зависит от маркетинговых уловок. Цены на них могут колебаться в от года в год в 2-3 раза, как в сторону удешевления, так и в сторону подорожания. Подобную ситуацию я описывал в статье об оперативной памяти. Например, после наводнения в Тайване в 2011 году цены на жесткие диски взлетели в среднем в 2,5 раза, а там очередная волна финансового кризиса и т.д., из-за чего цены на них до сих пор не вернулись на адекватный техническому прогрессу уровень.

Чисто теоретически параметры HDD диска можно узнать по номеру модели на сайте производителя, но на практике у меня это редко получалось, так как найти и разобраться в этих параметрах на сайте производителя довольно сложно. Но есть гораздо более простой способ.

Существует довольно популярная программа для тестирования скорости (и некоторых других параметров) работы жесткого диска – HDTune. На сайте производителя имеется платная (с ограниченным пробным периодом) и бесплатная версия этой программы.

http://www.hdtune.com/

Но для выбора диска она нам не понадобиться. Нас интересуют только результаты тестов в этой программе, сделанных другими пользователями.

HDTune позволяет определить два основных параметра – линейную скорость чтения и время случайного доступа.

Кроме того по самому характеру графика можно определить качество механики диска.

Вот пример диска с обычной механикой

А вот с очень качественной и точной

Заметили разницу? Если диск имеет хорошую механику, то кроме его скоростных параметров, таких как скорость линейного чтения и время доступа график линейной скорости будет иметь красивую, циклически повторяющуюся форму, а точки замера времени случайного доступа будут располагаться достаточно тучно.

Для того, что бы найти результаты тестов интересующего вас диска введите номер его модели в поиске картинок в Google. Сейчас почти все продавцы указывают в прайсе номер модели, раньше с этим возникали проблемы и нужно было идти в магазин или на склад, что бы посмотреть на диск в живую, или доставать продавцов по телефону, что им почему-то очень не нравилось)

Найдите хотя бы 2-3 похожих картинки, что бы убедиться в объективности проведенных тестов. Обратите внимание на то, что бы на картинке была указана именно нужная модель.

Оптический привод

Определяем интерфейс: IDE – для старых ПК без SATA-разъемов или SATA – для всех новых ПК. Если вы не найдете IDE привода для своего старого ПК, то вам нужно будет приобрести SATA привод и PCI-SATA контроллер.

Определяете какой привод вам нужен: DVD-RW (еще называют DVD Super Multi) или Blu-Ray (более дорогой привод для дисков одноименного формата). Если вы не имеете Blu-Ray дисков и не знаете зачем вам это нужно, то такой привод вам не нужен).

Выбираем популярных производителей: ASUS, LG, Samsung и выбираем самую дешевую из имеющихся моделей, они практически ничем отличаться не будут. Если вы любите перестраховываться, то можете выбрать самую дорогую модель, разница в цене будет мизерной (не более 5$).

Можно так же приобрести привод таких производителей как: BENQ, HP, Lite-On, Pioneer, которые могут обладать специальными режимами записи и фирменным программным обеспечением, если вы знаете зачем это нужно. Обычным пользователям это не понадобиться, а вот проблем при гарантийном обслуживании может добавить.

На что стоит обратить внимание, так это на цвет. Он бывает: черный, серебристый и белый (уже встречается редко). Это важно если вы хотите, что бы привод гармонично вписывался в дизайн корпуса вашего ПК. Если корпус вашего ПК черный или серебристый, то больше подойдет черный цвет. Кроме того, черная панель привода выполнена из черного пластика, в то время как серебристая всегда является окрашенной и в процессе эксплуатации краска может стираться.

DVD-привод стоит – 20-30$. Оптимальная цена 25$.

Самый дешевый Blu-Ray привод стоит 65$. Оптимальная цена 75-85$.

Вот и всё друзья. Очень надеемся что мы помогли вам выбрать жесткий диск для вашего компьютера!

Жесткий диск

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

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:

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.

Жесткий диск, винчестер или просто винт, хард-диск, hdd (Hard Disk Drive)- это устройство для хранения данных имеет несколько названий, является основным накопителем для хранения информации во всех современных компьютерах, ноутбуках и серверах. Именно на этом устройстве записаны все ваши фотографии, видеозаписи, музыка, фильмы, на него же записана операционная система самого компьютера. Сейчас получают все большее распространение диски SSD и гибридные диски SSHD, о них и их плюсах и минусах мы расскажем в отдельной статье.

Какие же бывают диски?

В магазине сегодня можно встретить разные по своим параметрам жесткие диски, чем они отличаются? Попробуем с вами разобраться в основных отличиях и выделить несколько характеристик накопителей.

Форм-фактор (размер)

Параметр показывает ширину винчестера в дюймах. Основная ширина 3,5 дюйма и 2,5 дюйма, используются в современных компьютерах и ноутбуках, а так же во внешних переносных и стационарных дисках и сетевых хранилищах.

Для стационарного домашнего компьютера стандартный размер 3,5 дюйма, в современных корпусах встречаются отсеки для дисков 2,5 дюйма, они во основном предназначены для установки SSD диска, ставить в компьютер вместо диска 3,5 дюйма, диски 2,5 дюйма особо смысла нет, только в очень компактные корпуса, например micro-ATX.

В ноутбуках наоборот экономия пространства очень актуальна и для них используется форм-фактов 2,5 дюйма. Существуют диски меньшего размера - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 0.8 дюйма, но в современных устройствах вы их уже не встретите.

Емкость (Почему объем диска меньше заявленного?)

Параметр, от которого напрямую зависит, сколько информации мы сможем записать и хранить на нашем компьютере или ноутбуке. Производители указывают емкость из расчета 1 килобайт = 1000 байт, а компьютеры считают по другому 1 Кбайт = 1024 байт, отсюда возникает путаница у пользователей, столкнувшихся с этим в первый раз и чем больше объем, тем больше разница получается в конечном объеме. Сейчас объем дисков измеряется терабайтами, что более чем достаточно для хранения коллекции не только фото, но и музыки с фильмами.

Интерфейс

Диски с разъемом SATA вы сегодня встретите во всех современных устройствах. Различаться могут только в скорости передачи данных.

SATA разъем жесткого диска

ATA он же PATA (IDE)

Диски с этим интерфейсом более не производятся и не устанавливаются в современных устройствах, однако вы их сможете встретить в старых компьютерах. Изначально интерфейс назывался ATA, но после появления более современного и скоростного SATA в 2003 году, его переименовали в PATA.

PATA (ATA) он же IDE

Название IDE придумала компания WD (Western Digital) в 1986 году в маркетинговых соображениях, когда разработала первую версию этого стандарта подключения.

SCSI и SAS

Диски с интерфейсом SAS используются в серверном оборудовании. Пришли на смену интерфейсу SCSI. Обычному пользователю следует знать, только то, что они предназначены для совсем других задач и не используются в домашних ПК.

SCSI

Скорость вращения шпинделя

Количество оборотов шпинделя (ось на которой крутиться пластина или несколько пластин внутри диска). Имеется несколько стандартов, в домашних компьютерах и ноутбуках используются диски со скоростью вращения 5400, 7200 и 10000 оборотов в минуту, на серверном оборудовании бывают скорости вращения и 15000 оборотов в минуту. Параметр влияет на время доступа к информации.

Есть еще несколько параметров, таких как уровень шума, время наработки на отказ и т.д. в современных накопителях эти параметры соответствуют стандартным критериям и не отличаются в разы, на них мы будем обращать внимание, когда будем производить сравнение и выбор жестких дисков.

Внешние диски (переносные или стационарные)

Это уже знакомые нам диски, заключенные во внешний пластиковый или металлический бокс, в котором установлена плата управления или даже целый мини-пк на плате. На выходе у таких дисков имеются различные выходы, основные разъемы это mini-USB, micro-USB, micro-USB 3.0, fireware и другие, переносные модели питаются от разъема USB. Стационарные имеют отдельный кабель питания. Современные модели внешних дисков умеют работать по беспроводной сети wi-fi. Сейчас в продаже можно найти сетевые хранилища с несколькими дисками в одном корпусе, которые можно соединить в RAID массивы. Отдельно про все эти устройства мы расскажем в будущих статьях.