Накопитель на жёстких магнитных дисках

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»^[1] предложил назвать этот диск «винчестером»^[2].

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слов «винт» (наиболее употребимый вариант), «винч» и «веник».

Характеристики

Разобранный жёсткий диск Quantum fireball (модель 2001 года)

Интерфейс (англ. interface) — набор, состоящий из линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена. Современные накопители могут использовать интерфейсы Serial ATA, SAS, FireWire, Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. (2 Тб) В отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т. д.; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, напр., «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 ГиБ.

[3]

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension) — почти все современные (2001—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^[4]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5

[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).

Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF). См. также: Технология SMART (S.M.A.R.T. (англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя).

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate):

• Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с
• Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных (2008 год) HDD он обычно варьируется от 8 до 32 Мб.

Производители

Большая часть всех винчестеров производятся всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и 2001 году. Maxtor. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала ещё фирма Micropolice, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставленные фирмой Nidek, и Micropolice понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была на корню куплена той же Seagate.

Устройство

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

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.^[6] 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	4,5 (при последовательном соединении до 72 м)	Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя)	63	4/6	устройства равноправны, горячая замена возможна
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	Host/Slave, горячая замена возможна
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

История прогресса накопителей

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Накопитель на жёстких магнитных дисках

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»^[1] предложил назвать этот диск «винчестером»^[2].

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слов «винт» (наиболее употребимый вариант), «винч» и «веник».

Характеристики

Разобранный жёсткий диск Quantum fireball (модель 2001 года)

Интерфейс (англ. interface) — набор, состоящий из линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена. Современные накопители могут использовать интерфейсы Serial ATA, SAS, FireWire, Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. (2 Тб) В отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т. д.; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, напр., «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 ГиБ.^[3]

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension) — почти все современные (2001—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^[4]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5^[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).

Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF). См. также: Технология SMART (S.M.A.R.T. (англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя).

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate):

• Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с
• Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных (2008 год) HDD он обычно варьируется от 8 до 32 Мб.

Производители

Большая часть всех винчестеров производятся всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и 2001 году. Maxtor. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала ещё фирма Micropolice, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставленные фирмой Nidek, и Micropolice понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была на корню куплена той же Seagate.

Устройство

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

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.^[6] 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	4,5 (при последовательном соединении до 72 м)	Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя)	63	4/6	устройства равноправны, горячая замена возможна
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	Host/Slave, горячая замена возможна
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

История прогресса накопителей

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Накопитель на жёстких магнитных дисках

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»^[1] предложил назвать этот диск «винчестером»^[2].

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слов «винт» (наиболее употребимый вариант), «винч» и «веник».

Характеристики

Разобранный жёсткий диск Quantum fireball (модель 2001 года)

Интерфейс (англ. interface) — набор, состоящий из линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена. Современные накопители могут использовать интерфейсы Serial ATA, SAS, FireWire, Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. (2 Тб) В отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т. д.; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, напр., «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 ГиБ.^[3]

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension) — почти все современные (2001—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^[4]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5^[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).

Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF). См. также: Технология SMART (S.M.A.R.T. (англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя).

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate):

• Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с
• Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных (2008 год) HDD он обычно варьируется от 8 до 32 Мб.

Производители

Большая часть всех винчестеров производятся всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и 2001 году. Maxtor. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала ещё фирма Micropolice, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставленные фирмой Nidek, и Micropolice понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была на корню куплена той же Seagate.

Устройство

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

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.^[6] 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	4,5 (при последовательном соединении до 72 м)	Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя)	63	4/6	устройства равноправны, горячая замена возможна
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	Host/Slave, горячая замена возможна
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

История прогресса накопителей

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Жесткий диск

HDD (Hard Disk Drive – устройство управления жесткими дисками, винчестер, жесткий диск, дисковод жестких дисков, накопитель на жестком магнитном диске (НМЖД), Hard Magmetic Disk Drive (HMDD)) используется для хранения больших объемов информации пользователя.

Рисунок 1. Разобранный жесткий диск

Назначение

НЖМД является наиболее совершенным и сложным устройством современного ПК. Его диски способны вместить много мегабайт информации, которая передается с большой скоростью. Основные принципы работы жесткого диска за время его существования остались практически неизменными. НЖМД помещен в герметичный металлический корпус, который защищает дисковод от частичек пыли и защищает накопитель от электромагнитных помех.

НЖМД служит для длительного хранения информации, при этом в процессе работы данные могут удаляться и записываться. Жесткий диск используется для хранения больших объемов информации. Емкость жестких дисков современных ПК составляет несколько терабайт.

История

Первый жесткий диск фирма $IBM$ создала в $1973$ г. Он вмещал до $16$ Мбайт информации. Диск состоял из $30$ цилиндров, которые были разбиты на $30$ секторов, и обозначался как $30/30$. По аналогии с автоматическими винтовками, которые имели калибр $30/30$, этот диск получил название «винчестер».

Рисунок 2. НЖМД объёмом $44$ Мб ($1980$-е гг.)

Строение и принцип работы НЖМД

Жесткий диск помещен в герметичную железную коробку, в которой размещены магнитные диски, блок головок для чтения и записи и электродвигатель.

Рисунок 3.

При включении ПК электродвигатель раскручивает магнитный диск до скорости в несколько тысяч об/мин и диск вращается в течении всего времени, пока ПК включен.

Рисунок 4. Устройство и принцип работы НЖМД

Вследствие высокой скорости вращения диска специальные магнитные головки, которые записывают и считывают информацию, «парят» над ним. При касании головок к диску он быстро пришел бы в негодность.

Логическая структура магнитного диска

• загрузочный сектор (boot record) – сектор с номером $0$, в котором содержится небольшая программа, с помощью которой ПК определяет возможность загрузки операционной системы с данного диска;
• таблица размещения файлов, в которой хранятся сведения о размещении файлов на диске;
• область данных (data area), которая служит для непосредственного хранения данных и занимает основную часть дискового пространства.

Основные параметры жесткого диска

Емкость – для настольных ПК от $40$ Гб до нескольких Тб.

Скорость чтения данных. $IDE$ ($ATA$) имеет максимальную скорость передачи данных $2,1–8,3$ Мб/сек, $EIDE$ ($ATA-2$) – $11,1–33,3$ Мб/сек. Эта скорость зависит от того, куда передаются данные: в регистры ЦП или непосредственно в оперативную память (более производительный режим).

Скорость вращения диска достигает $15 \ 000$ об/мин. Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска). Жесткие диски вращаются непрерывно даже тогда, когда к ним нет обращений, что увеличивает скорость передачи данных, т.к. при обращении не тратится время на разгон диска.

Стандартные скорости для настольных ПК $5 \ 400$, $5 \ 900$, $7 \ 200$ и $10 \ 000$ об/мин. В ноутбуках скорость вращения меньше – $4 \ 200$, $5 \ 400$ и $7 \ 200$ об/мин.

Размер кэш-памяти, в которую ПК помещает данные, наиболее часто используемые.

Фирма-производитель. Производством жестких дисков занимаются $7$ компаний: Fujitsu, Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. При этом каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие, особенности.

Интерфейсы подключения НЖМД

В современных ПК существуют НЖМД с различными интерфейсами подключения:

$IDE$ (или $ATA$) – интерфейс подключения жесткого диска к контроллеру с помощью $40-$ или $80$-жильного шлейфа. К одному шлейфу можно подключить сразу $2$ устройства, для чего необходимо произвести некоторые дополнительные настройки.

Serial $ATA$ ($SATA$) – интерфейс с более высокой скоростью, поддерживаемый всеми современными системными платами. Данные передаются по семижильному кабелю, накопители конфигурируются автоматически без дополнительных настроек.

$SCSI$ – производительный параллельный интерфейс, который применяется в системах на основе сервера. Системные платы с поддержкой $SCSI$ встречаются редко, поэтому для подключения $SCSI$-дисков необходимо установить дополнительный $SCSI$-контроллер. В некоторых современных системах встречается интерфейс – $SAS$ (Serial Attached SCSI).

Накопители на жестких магнитных дисках — устройство и основные низкоуровневые характеристики

Некогда простому пользователю компьютера следовало досконально разбираться в его устройстве, языках программирования и прочих, не относящихся напрямую к его непосредственной деятельности, вещах. Просто потому, что первые компьютеры выпускались «голыми» — без какого-либо программного обеспечения. Хочешь работать с компьютером? Учись разговаривать на его «языке». Либо общайся через посредника.

Позднее компьютерная техника развивалась по тому же сценарию, что и вся остальная — в эту область пришло разделение труда. Во-первых, произошло разделение на собственно пользователей, которые применяли для решения своих задач не компьютеры как таковые, а пакеты специализированных прикладных программ, и программистов, которые эти самые программы и писали. Последние тоже быстро разделились на системных и прикладных. Первые по-прежнему должны были разбираться в «железе» досконально, ведь их работой было написание операционных систем и прочих приложений «низкого уровня», в частности — сред для разработки программ. А вторые уже не привязывались сильно к аппаратуре, используя труд первых. Их задачей была разработка прикладных программ, отвечающих потребностям пользователей.

К моменту появления первых персональных компьютеров вся эта многоуровневая система в общем виде уже была выстроена. Но были и свои особенности. В частности, «прослойка» в виде ОС была слишком уж тонкой — писать более-менее сложные прикладные программы, не обращаясь непосредственно к аппаратуре, не получалось. Да и не так много на тот момент было прикладных программ, причем «сложность» их с точки зрения сегодняшнего дня была невысокой, так что иногда пользователю приходилось становиться самому программистом и писать для себя необходимый софт. Впрочем, первое время многих это вполне устраивало (немалое количество персоналок покупали тогда настоящие энтузиасты компьютерной техники), но свой отпечаток на ситуацию на рынке накладывало. Недаром многие руководства пользователя MS DOS начинались с описания команд системы, а заканчивались примерами применения недокументированных прерываний 🙂

С тех беспечальных времен утекло уже немало воды. Многие современные пользователи не знают даже о всех возможностях постоянно используемых ими приложений. Чего уж там говорить об устройстве операционной системы или особенностях упрятанной в системный блок аппаратуры! С одной стороны, это не может не радовать — не знают, поскольку нет необходимости это знать. Люди сейчас просто играют в игры, смотрят фильмы, слушают музыку, переписываются с друзьями по всему земному шару, причем сразу после покупки и установки компьютера на рабочий стол, а не после того, как изучат программирование и архитектуру ЭВМ и сами напишут все необходимые программы.

С другой же стороны, подобная ситуация неминуемо приводит к ряду проблем, как только начинают решаться вопросы более сложные, нежели запуск приложения. В частности, компьютеры пока еще бесплатно не раздаются. А разные модели имеют разные возможности, производительность и цену. И как сделать правильный выбор, чтобы потом о нем не жалеть? Это с электрическими чайниками все просто — лишь три критичных параметра: емкость, мощность и дизайн. Причем все три просты и понятны на бытовом уроне. Последний можно оценить визуально, емкость говорит о том, сколько чая вы можете приготовить за одну операцию, а мощность — сколько времени на это потребуется. С компьютерами же пока все сложнее, благо их функциональность выше. Так что и производительность не есть что-то строго заданное, она определяется решаемыми задачами. Идеальная игровая станция может оказаться не лучшим выбором для видеомонтажа, а хороший компьютер для обработки видео избыточен для «офисных задач» и т. п. Поэтому нередко приходится оценивать не компьютеры в целом, а их компоненты. Следовательно, нужно хотя бы знать, какие 😉 Еще лучше, когда известны принципы их работы — это позволяет быстро, пусть и грубо, оценить и скоростные (и не только скоростные) параметры. Например, это верно для жестких дисков: человек, который понимает их устройство, не удивляется тому, что модели для ноутбуков медленнее и меньше по емкости, нежели настольные.

В общем, знать устройство компьютера и принципы работы его компонентов и сейчас временами полезно. К сожалению, количество подобной информации в свободном доступе за последние годы уменьшилось — это лет 20 назад каждое «пособие для начинающих» включало в себя описания того, как все это устроено и работает, сегодня же авторы обычно считают, что человек это либо уже знает, либо ему это не интересно. Откуда же должны браться базовые знания? Вопрос остается открытым. Поэтому мы постараемся на него ответить. По крайней мере, в отношении таких важных устройств, как накопители на жестких магнитных дисках. Итак, сегодня вашему вниманию предлагается статья из серии «Как это работает?», из которой желающие смогут узнать, как устроены винчестеры с точки зрения физики и как это сказывается на их быстродействии. Поскольку статья предназначена для начинающих, не стоит писать потом гневных писем по поводу того, что информация изложена поверхностно и не учтен ряд тонких нюансов — с ними мы со временем попробуем разобраться, ну а пока займемся фундаментом.

НЖМД с точки зрения механики

Как бы ни были громоздки и тяжеловесны канцеляризмы эпохи 70-х, но зачастую они понятнее и точнее, нежели более простые заимствованные термины. Действительно: сколько информации несет в себе слово «винчестер»? Близко к нулю — современные пользователи в основной своей массе даже не знают, почему за жесткими дисками закрепилось это название. А вот напишешь «НЖМД» — и сразу можно о многом задуматься, просто расшифровав аббревиатуру. Итак, наши сегодняшние герои — Накопители на Жестких Магнитных Дисках.

С первым словом все понятно: термином «накопитель» обозначаются практически все устройства хранения информации в случае их самодостаточности, либо этот термин относят к приводу (для сменных носителей). Винчестеры и USB-флэшдрайвы принадлежат к первой категории — они включают в себя и носитель информации, и всю логику работы с ним, в отличие от, например, оптических дисководов или картоводов, где носитель сменный, причем это принципиальное его качество. Со вторым словом тоже вроде все понятно: бывают и накопители на гибких дисках — в просторечии, тот самый дисковод, который ныне уже стал редкостью, но 20-30 лет назад был весьма важным, а то и (в персональных компьютерах) вообще единственным устройством хранения данных. Некоторые принципы хранения данных на гибких и жестких дисках одинаковы, однако между соответствующими устройствами есть и принципиальные различия, в результате чего и пришлось в свое время жестко разграничить эти накопители.

Теперь о дисках. Такая форма носителя информации принята не случайно — круглый диск является фигурой вращения. Причем, опять же, замечу, что диски — не единственный возможный вариант: в свое время активно применялись и накопители на магнитных барабанах. А вот накопителей на «магнитных квадратах» или треугольниках доселе не встречалось (хотя сейчас над ними уже работают, но они и по принципу функционирования совершенно не похожи на привычные накопители) 🙂 Почему так — мы поговорим чуть позднее. Пока же на будущее запомним, что рабочим телом в винчестерах являются диски. Обычно даже не один, а несколько, насаженных на одну ось и формирующих пакет жестких дисков.

Отсюда сразу вытекают несколько низкоуровневых физических параметров накопителя: диаметр дисков, их количество и угловая скорость вращения. Первые два ограничены сверху требованиями форм-фактора накопителя, да и третий на них сильно завязан. Все дело в наличии силы трения, победить которую полностью — невозможно. Соответственно, чем больше дисков в пакете и/или больше их диаметр, тем пакет тяжелее, а значит (при фиксированной скорости вращения), тем бо́льшую мощность должен иметь электродвигатель, который всю эту конструкцию «разгоняет» до рабочего режима и в нем поддерживает. Это первое ограничение, причем достаточно серьезное: количество энергии нередко достаточно жестко лимитировано. Вторым фактором является то, что сложность изготовления конструкции из быстровращающихся дисков большого диаметра растет в геометрической прогрессии по мере увеличения диаметра и количества дисков. Дело в том, что в реальном мире диски не являются идеально тонкими и ровными, так что следует учитывать разные досадные побочные явления, сопутствующие вращению. Такие, как, например, биения краев в вертикальной плоскости, тем бо́льшие, чем больше диаметр диска. Разумеется, усовершенствование технических процессов изготовления пластин позволяет ослабить воздействие этих факторов, но происходит это достаточно медленно.

Магнитный слой

Возвращаемся к аббревиатуре и вспоминаем, что у нас вращаются не просто какие-то там абстрактные диски, а магнитные, т. е. имеющие покрытие с определенными магнитными свойствами. Именно благодаря ему диски и способны хранить информацию. На первом уровне абстракции можно принять, что каждый микроскопический участок определенной площади (о чем чуть позже) хранит ровно один бит данных. Соответственно, его можно считать или записать.

Магнитное покрытие также имеет свои характеристики. Во-первых, это его площадь нанесения, которая несколько меньше, нежели весь диск. Использовать области у самых краев обычно чревато последствиями из-за особенностей технологии изготовления — не получается в этих областях нанести покрытие идеально. То же самое можно сказать и о центре. Соответственно, вся рабочая область заключена между двумя числами — минимальным и максимальным радиусом, первый из которых строго больше нуля, а второй — строго меньше радиуса самого диска. И вторым важнейшим параметром является плотность записи, т. е. величина, обратная площади, потребной на хранение единицы информации. На практике же этим значением пользуются не часто, оперируя величинами продольной и поперечной плотностей записи, что связано с механикой работы самого накопителя. Изучим этот вопрос поподробнее.

Головки, дорожки, сектора

Несмотря на то что для хранения информации используется почти вся поверхность диска, в каждый момент времени мы можем работать лишь с небольшой ее частью (иначе не нужно было бы и с вращением огород городить). Для чтения или записи данных используется магнитная головка (по одной на каждую используемую сторону дисков в пакете), летящая над поверхностью диска на небольшой высоте. Соответственно, за один оборот диска под ней проходит целая концентрическая дорожка, а для доступа к соседним областям головку необходимо смещать к центру или в обратном направлении. Совокупность всех дорожек, расположенных на равном расстоянии от центра на разных дисках, кстати, именуется цилиндром. Каждая дорожка имеет отличную от нуля ширину, так что на диске помещается конечное их количество. Сколько? Зависит от ширины рабочего слоя (которая, в свою очередь, определяется в основном диаметром диска) и от поперечной плотности записи. Ну или наоборот: поперечная плотность записи — это показатель того, сколько дорожек мы можем разместить в одном дюйме при текущем уровне технологии производства дисков и головок. Обычно определяющим является второе — резкое увеличение поперечной плотности связано с внедрением новых технологий производства магнитных головок, позволяющих им оперировать с дорожками меньшей ширины. Происходит такое, к сожалению, достаточно редко, зато сразу же существенно увеличивает емкость дисков.

Продольная же плотность записи показывает, сколько бит информации можно вместить на один дюйм длины окружности, которую собой представляет дорожка, рассматриваемая в качестве математической абстракции. Эта характеристика тоже зависит от уровня технологии производства дисков и головок, однако менее подвержена скачкообразным  изменениям, поскольку при одной и той же технологии производства головок может быть увеличена за счет улучшения характеристик магнитного покрытия (либо переход на новую технологию, либо улучшение текущей). Правда, несмотря на то что продольная плотность измеряется в битах на дюйм, на самом деле с отдельными битами на дисках не работают — слишком уж мелкая величина. И с байтами, обычно, тоже. Разве что в очень-очень старых компьютерах емкость запоминающих устройств была столь небольшой, что процессору удавалось адресовать не только каждый байт оперативной памяти, но и каждый байт на магнитных барабанах (диски тогда еще не применялись), поэтому иерархическая система памяти не требовалась — она вся могла считаться оперативной.

Однако к моменту появления первых персональных компьютеров емкость дисковых накопителей стала уже слишком большой, чтобы адресовать напрямую каждый байт, так что они окончательно стали устройствами с так называемым блочным доступом: минимальной единицей информации, которую можно считать с диска или записать на него, является блок или сектор. Типичный его размер для IBM PC и последователей составляет, кстати, 512 байт. Хотя изначально допустимы были и другие значения, но стандартными они не стали, так что масса программного обеспечения просто неспособна работать с секторами, отличными от указанного выше размера. Только сейчас некоторые производители жестких дисков начали применять увеличенные в восемь раз секторы (по 4К байт, соответственно), однако этот процесс находится лишь в начальной стадии.

В любом случае, на дорожке должно помещаться целое количество секторов. Причем крайне желательно, чтобы на соседних дорожках количество секторов было одинаковым. В случае дискет или первых винчестеров так и вовсе — считалось, что все дорожки содержат одинаковое количество секторов. Так что фактическая продольная плотность записи весьма быстро возрастала от окраин к центру, вместе с уменьшением длины дорожек. Причем максимальное ее значение ограничивалось технологией, так что, по сути, бо́льшая часть площади внешних дорожек расходовалась нерационально. Впрочем, пока дорожек было мало (на дискетах, например, их количество равно 40 или 80), с этим можно было мириться, а вот с ростом поперечной плотности записи такие потери становились все более и более существенными. Некоторое время с ними ничего не могли поделать, поскольку системное программное обеспечение было рассчитано на постоянное количество секторов на дорожке, однако по мере совершенствования дисковых интерфейсов и переноса большей части электроники непосредственно в накопитель реальную физическую структуру последнего от программ удалось спрятать.

Программы продолжали считать, что на диске количество секторов на дорожку является постоянной величиной, но на деле одинаковым оно осталось лишь в пределе ограниченной полосы из нескольких десятков дорожек, зато таковых зон стало несколько. Конечно, определенные потери дискового пространства есть и при данном методе, поскольку реальная и технологическая плотности записи обязаны совпадать на внутренних дорожках каждой зоны, а на внешних первая быстро становится меньше второй, так что часть информации, которую физически можно было бы разместить на диске, просто «не помещается». Однако потери эти много меньше, чем при наличии всего одной зоны. Ну а по сложности реализации данный метод лишь немногим сложнее «однозонного» и куда проще подхода, при котором количество секторов было бы различным на всех дорожках.

В общем, к чему все это? К тому, что из-за блочной организации дискового пространства с точки зрения операционных систем и прочего программного обеспечения теоретическая продольная плотность записи (обычно указываемая для всего жесткого диска) на практике недостижима. Точнее, достижима она лишь для нескольких дорожек — внутренних в каждой зоне, а на внешних реальная плотность записи ниже теоретической. Впрочем, благодаря зонной организации, отличается она не так уж и сильно, так что для наших целей можно считать и продольную, и поперечную плотность записи постоянными характеристиками НЖМД. Но очень слабо зависящими от производителя — как мы увидим далее, для всех потребительских характеристик накопителя желательно, чтобы плотность записи (в обоих направлениях) была бы максимальной. Именно поэтому о плотности записи вспоминают лишь тогда, когда при смене линеек накопителей производителю удается ее увеличить. А искусственно ее занижать (по сравнению с технологически возможной) просто невыгодно. Вот и не занижают.

Теперь же, разобравшись более-менее с низкоуровневыми характеристиками винчестеров, поднимемся на уровень выше — к тем параметрам, которые нужны нам, как пользователям, на практике.

Емкость

Начнем с самого простого, а для многих — основного и чуть ли не единственного параметра. Действительно: приступая к выбору винчестера, большинство сначала определяется с его емкостью, а потом уже (если есть желание) начинает выбирать конкретную модель из нескольких равных по объему. Кроме того, начинать с этого параметра удобно потому, что он достаточно прост 🙂

Действительно, чему равна емкость НЖМД? Количеству жестких дисков (точнее, рабочих поверхностей — не у каждого диска используются обе стороны из-за ограничений по высоте накопителя, но нам сейчас это не совсем важно), умноженному на емкость каждого из них. А емкость одной рабочей поверхности (одной стороны диска) равна его площади, умноженной на плотность записи. Площадь же круга (опять же — мы помним, что у нас, скорее, кольцо, поскольку внутренние и внешние области не используются, однако их размеры обычно постоянны, так что можно и упростить картину для ясности) пропорциональна квадрату его диаметра. Таким образом, увеличивая диаметр дисков и их количество в пакете при сохранении плотности записи, мы очень быстро увеличиваем емкость накопителя, причем диаметр более важен: количество дисков дает лишь линейный рост емкости, а диаметр — квадратичный. А при равных количестве и диаметре дисков подобный же эффект дает увеличение плотности записи. В общем, для получения максимальной емкости увеличивать нужно все, кроме скорости вращения — она ни малейшего влияния не оказывает.

Энергопотребление

Почему мы ставим эту характеристику на второе место — выше производительности? Мода сейчас такая — на энергоэффективность. Во-первых. Во-вторых же, в фаворе ныне и портативные компьютеры, которые по объемам продаж уже обогнали стационарных, а там экономия энергии не прихоть, а насущная необходимость — многие готовы ради лишнего часа автономной работы пожертвовать и половиной производительности.

Итак, что же влияет на потребление энергии? Очевидно, что плотность записи на нее не влияет. А вот все механические характеристики дисков влияют, причем отрицательным образом. Действительно — работа силы трения тем выше, чем выше скорость вращения, следовательно, низкооборотистые диски будут всегда экономичнее высокооборотистых. Причем при одинаковой скорости вращения требуется тем более мощный электродвигатель, чем тяжелее пакет дисков. А последний тем тяжелее (при прочих равных), чем больше в нем дисков и чем больше их диаметр. Таким образом, для максимальной экономии энергии нужно уменьшать диаметр дисков, их количество и скорость их вращения.

Заметим, что выше описан, так сказать, экстенсивный (т.  е. чисто количественный) способ экономии энергии. Кроме него есть и интенсивный — развивать технологии. Например, если мы освоим новый материал для производства дисков, который позволит сделать их более легкими, то при том же диаметре и количестве дисков уменьшится масса всего пакета, а следовательно, и сила трения, и потребляемая на ее преодоление мощность. Аналогичного эффекта можно добиться, применив улучшенные подшипники в системе подвеса дисков. Улучшение технологии магнитных головок позволяет им работать с меньшими областями намагничивания и обходиться в работе меньшими токами, а это тоже благотворно влияет на энергопотребление. В общем, есть масса безусловно полезных способов борьбы с излишним потреблением энергии, которыми пользуются все производители. Но очень часто бывает так, что все технологические ухищрения уже применены, а достигнутого уровня экономии все равно недостаточно. В этом случае не остается ничего иного, кроме как использовать экстенсивные методы.

Скорость выполнения последовательных операций

И вот, наконец-то, мы добрались и до производительности. Начнем с линейных операций, благо многие до сих пор считают скорость копирования файлов мерилом производительности винчестеров. В общем случае это абсолютно неправильно, хотя… если основная и единственная задача накопителя — служить хранилищем видеотеки, то, действительно, последовательные операции наиболее важны: мы работаем с большими файлами, причем читаем или записываем их исключительно последовательно от начала к концу.

Как рассчитать предельную скорость линейных операций? Очень просто — она тем выше, чем большее количество битов информации проходит мимо магнитной головки за единицу времени. Соответственно, очень важное значение имеет последовательная плотность записи — чем она выше, тем больше скорость. Вторым же компонентом в этом произведении является обычная «физическая» скорость движения диска относительно головки, разная для каждой дорожки, поскольку при постоянной угловой скорости вращения диска линейная зависит от радиуса дорожки. Именно поэтому получается такой любопытный эффект, что на внешних дорожках скорость последовательных чтения и записи намного выше, чем на внутренних. Благодаря ему нередко диски массовых серий умудряются на внешних дорожках обгонять своих высокопроизводительных собратьев того же поколения с большей скоростью вращения. А вот диски разных поколений практически всегда имеют разную скорость выполнения последовательных операций даже при одинаковых физических параметрах — плотность записи различается существенно.

В общем, подводя итоги, для увеличения скоростей линейных чтения и записи производителям необходимо увеличивать плотность записи, скорость вращения дисков и их диаметр (последнее никак не повлияет на внутренние дорожки, зато повысит скорость на внешних и, соответственно, увеличит ее и в среднем).

Скорость выполнения случайных операций

Что касается более актуальных ныне (из-за многозадачности современных операционных систем) операций со случайным доступом к дискам, то тут все гораздо сложнее, нежели с «прямолинейной» логикой линейных. Для начала разберемся, каков именно физический смысл времени доступа к информации, определяющего скорость выполнения случайных операций.

Итак, нам необходим определенный блок с данными (мы помним, что именно он является наименьшей единицей). Мы не можем просто взять его и получить (что легко делается в носителях на базе флэш-памяти — там по номеру блока нужный выдается сразу, где бы он ни располагался, что и обеспечивает этим накопителям превосходное время доступа как минимум на операциях чтения) — сначала нужно переместить головку на нужную дорожку, а потом дождаться прохождения под ней нужного сектора. Сумма же времени выполнения этих операций и будет давать нам время доступа.

С первым компонентом все достаточно просто: время, нужное на «попадание» на запрошенную дорожку, прямо пропорционально диаметру пластины. Некогда его «портила» и поперечная плотность записи, поскольку применялись шаговые двигатели, способные за одну операцию сместить головку только на одну дорожку, однако те времена давно прошли. Теперь — только диаметр, да и то косвенно: определенное время на перемещение головки действительно требуется, а в худшем случае ее придется «прогнать» по всему радиусу. Однако сколько на диске дорожек — не слишком важно: внутренние схемы по номеру дорожки определяют примерное ее физическое местоположение и перемещают головку куда нужно (по крайней мере, пытаются), так что уже после первой же операции позиционирования в подборе нужного места участвует не более чем десяток дорожек, вне зависимости от их общего количества на диске.

Ладно — нужную дорожку мы нашли, теперь осталось дождаться нужного сектора. Когда? Угадать сложно — в лучшем случае мы получим нужный нам блок данных сразу же после позиционирования, в худшем его придется ждать целый оборот диска (если он только что «проскочил»). Согласно законам статистики, из этого следует, что в среднем у нас на ожидание нужных данных будет требоваться пол-оборота диска. Из чего неумолимо следует, что чем выше скорость вращения диска, тем меньше время ожидания.

После того, как сектор окажется в нужном месте, его требуется прочитать или записать, так что теоретически на полную скорость выполнения случайных операций влияют и все те факторы, что важны для последовательных операций. Однако на самом деле ими вполне можно пренебречь — блоки данных настолько невелики, что само физическое их чтение занимает много меньше времени, чем позиционирование головки и ожидание. Таким образом, для получения минимального времени доступа к данным (и, следовательно, максимальной производительности на случайных операциях) необходимо уменьшать диаметр диска и увеличивать его скорость вращения.

Некоторые практические примеры

Несложно заметить, что все требования к физическим параметрам жестких дисков весьма противоречивы — например, для увеличения скорости последовательных операций диаметр диска нужно увеличивать, а вот для лучшего поведения на случайных запросах требуется поступать в точности наоборот. Именно поэтому конструкторам постоянно приходится идти на компромиссы, а диски для разных сегментов рынка абсолютно разные. Посмотрим — какие. Для лучшего закрепления материала 🙂

Диски массовых серий

Требуется: высокая емкость при низкой стоимости.

Желательно: высокая производительность на линейных и случайных операциях.

Нежелательно: высокое энергопотребление.

Совокупность этих требований быстро позволяет понять, почему все диски массовых серий у разных производителей одинаковые. Действительно — для получения максимальной емкости и высокой производительности на последовательных операциях требуется увеличивать диаметр дисков, поэтому в этом классе он всегда максимальный и регулируется не особенностями технологии, а сторонними факторами. Например, долгие годы (да и сейчас пока еще) типичным диаметром пластин для массовых дисков было 3,5 дюйма, однако все больший рост популярности ноутбуков, возможно, приведет к существенному увеличению доли дисков на 2,5 дюйма, переориентации промышленности на них и «отмиранию» более крупных винчестеров (как это было в свое время с моделями на 5,25″). Хотя производители будут сопротивляться этому всеми силами — недаром они иногда даже пытаются идти против течения с тем или иным успехом. Достаточно вспомнить серию Quantum Bigfoot: пятидюймовые винчестеры, которые начали выпускаться уже во времена тотального господства меньших форм-факторов. Ну и что? Большой диаметр пластин помогал им иметь достаточную емкость даже при одном диске (что сильно упрощало и удешевляло механику) и неплохую скорость выполнения последовательных операций даже при низкой частоте вращения. Все испортили только медлительные случайные операции, из-за которых диски слабо годились для применения в компьютере в единственном числе. В общем, опередили они свое время — вот сейчас во времена массового использования видеотек на жестких дисках очень многие не отказались бы от пятидюймового монстрика терабайт эдак на 10 (что при нынешнем уровне технологий вполне достижимо для таких моделей), который будет использоваться как раз только для хранения и воспроизведения мультимедийных файлов (т. е. будет либо вторым в компьютере, либо вообще станет основой для стационарного ВЖД).

Почему производители не увеличивают количество дисков в этих моделях? На самом деле, увеличивают: несколько лет назад типичным было применение всего двух пластин, ныне же три-четыре для старших моделей в линейках — стандарт де-факто. Но слишком ускорять такой процесс не получается, поскольку, во-первых, ограничены внешние размеры, а во-вторых, многодисковые винчестеры требуют применения более сложной (и дорогой!) механики. По тем же причинам очень медленно растет со временем и «оборотистость» таких накопителей: дорого в производстве и не слишком-то нужно (на емкости не сказывается, а скорость последовательных операций лучше наращивать при помощи плотности записи). В общем, по всем этим причинам на сегодняшний день стандартным вариантом для массовых жестких дисков стал следующий: пластины диаметром 3,5 дюйма, общим количеством до четырех (пять в некоторых моделях одного производителя), вращающиеся со скоростью 7200 оборотов в минуту.

Высокоскоростные накопители

Требуется: высокая скорость выполнения случайных операций.

Желательна: высокая производительность на линейных шаблонах.

Попробуем подняться классом выше — на уровень накопителей для рабочих станций и серверов. Здесь не нужна слишком уж высокая емкость отдельного диска — они все равно используются в составе массивов. Да и из двух видов производительности существенно более важны случайные модели доступа. Именно поэтому производители таких моделей практически всегда предлагают рынку высокооборотистые (частота вращения 10-15 тысяч оборотов в минуту) модели на пластинах уменьшенного диаметра (2,5-2,8 дюйма). Как мы уже писали выше, это приводит к тому, что по скорости выполнения последовательных операций они не сильно-то лучше представителей массовых серий, да еще и очень сильно отстают от них по емкости: пластины маленькие, и их меньше (иначе слишком уж растет сложность изготовления накопителя и его энергопотребление). Впрочем, при этом скоростные показатели даже на последовательных шаблонах «более равномерны», поскольку выше скорость на внутренних дорожках, ну а производительность на случайных операциях, естественно, существенно выше, чем у всех остальных семейств жестких дисков.

Энергоэффективные НЖМД

Требуется: высокая емкость при низкой стоимости и энергопотреблении.

В последнее время направление «экологичных винчестеров» развивается бурными темпами. Во многом это связано с тем, что производительность не так уж и важна в ряде сфер. Особенно для некомпьютерного применения — в бытовом магнитофоне, к примеру, любая скорость будет избыточной, поскольку даже HD-поток исчисляется десятками мегабит, а даже самые древние винчестеры на последовательных операциях (случайных в таком устройстве не будет вовсе) способны на десятки мегабайт в секунду. Внешние жесткие диски до последнего времени были ограничены производительностью наиболее распространенного интерфейса USB 2.0, так что высокая скорость самому винчестеру тут тоже не нужна. Да и в компьютере вовсе не обязательно использовать диски с одинаковой скоростью — если винчестеров несколько, то часть из них, используемая преимущественно для хранения больших объемов данных, может быть медленнее «основного», на который установлена операционная система и прикладные программы. Но если скорость не важна, то на первое место начинают выходить уже такие параметры, как энергопотребление и шум, а уменьшить их, сохраняя емкость, можно простым снижением скорости вращения. Причем нельзя сказать, что производительность этих моделей так уж плоха — плотность-то записи растет постоянно (без этого увеличивать объем не получится), так что скорость выполнения линейных операций обычно несколько ниже, чем у массовых моделей того же поколения, но выше, чем у более ранних устройств (причины этого объяснены выше). В общем, в этот класс ныне попадают винчестеры с пластинами по 3,5 дюйма, но более низкой скоростью вращения, чем у типовых накопителей (7200 оборотов в минуту). Насколько более низкой? Зависит от моделей. Обычно от 5000 до 5900 об/мин, хотя мы не удивимся, если через некоторое время скорость вращения продолжит снижаться и далее.

Мобильные винчестеры

Требуется: компактность, низкое энергопотребление.

Желательна: высокая емкость.

Иногда потребление накопителей даже предыдущего класса оказывается слишком высоким, а в некоторых сферах их применение просто невозможно — например, в большинство ноутбуков винчестер на пластинах по 3,5 дюйма просто не поместится. Выход очевиден — нужно уменьшать диаметр пластин. Обычно это 2,5 дюйма, хотя бывает и меньше. От высокоскоростных же накопителей эти модели отличаются низкой скоростью вращения — максимум 7200 об/мин, а чаще 5400 или даже 4200 оборотов в минуту. Связано это не только с требованиями экономичности, но и с тем, что желательно получить максимально возможную емкость — так площадь пластины используется более полно, чем в моделях высокой производительности, в том числе и «неудобные» внутренние и самые дальние от центра дорожки. Но работают такие винчестеры медленно еще и по другой причине — приходится использовать и более компактную (а следовательно, и низкопроизводительную) механику магнитных головок. Все это приводит к тому, что даже самые быстрые ноутбучные модели медленнее не только массовых, но и энергоэффективных настольных винчестеров. Даже при большей скорости вращения и несмотря на уменьшенные пластины — головки приходится перемещать на меньшее расстояние, но и движутся они медленнее. Таким образом, топовый мобильный винчестер по скорости будет всегда проигрывать самому бюджетному «зеленому». А по емкости проиграет и массовому — ввиду жесткого ограничения на энергопотребление, в дисках с более высокой скоростью вращения приходится использовать меньшее количество пластин. Но этот самый уровень энергопотребления и в одном, и в другом случае просто недостижим для менее портативного класса винчестеров.

Итого

В целом, как видим, все достаточно просто и легко объяснимо. Правда у особо дотошных читателей уже наверняка на языке вертится вопрос — а почему же тогда диски разных производителей (и даже разных семейств одного производителя) даже при примерно равных низкоуровневых характеристиках нередко сильно различаются по производительности? Самый простой, но на деле ничего не объясняющий ответ — а потому, что у них разная электроника. В чем там бывают различия и как они сказываются на производительности и других характеристиках — все это будет темой следующих статей.

Накопители на жёстких дисках

Подробности

Родительская категория: Накопители на жестких дисках

Категория: Принципы работы накопителей на жестких дисках

В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с концентрических окружностей вращающихся магнитных дисков (дорожек), разбитых на секторы емкостью 512 байт (см. рисунок).

В накопителях обычно устанавливается несколько дисковых пластин и данные записываются на обеих сторонах каждой из них. В большинстве накопителей есть по меньшей мере два или три диска (что позволяет выполнять запись на четырех или шести сторонах), но существуют также устройства, содержащие до 11 и более дисков. Однотипные (одинаково расположенные) дорожки на всех сторонах дисков объединяются в цилиндр (см. рисунок ниже). Для каждой стороны диска предусмотрена своя дорожка чтения/записи, но при этом все головки смонтированы на общем стержне, или приводе. Поэтому головки не могут перемещаться независимо друг от друга, т.е. двигаются только синхронно.

Жесткие диски вращаются намного быстрее, чем гибкие. Частота их вращения даже в большинстве первых моделей составляла 3600 об/мин (т.е. в 10 раз больше, чем в накопителе на гибких дисках) и до последнего времени была почти стандартом для жестких дисков. Но в настоящее время частота вращения жестких дисков возросла. Несмотря на то что скорость вращения может изменяться, современные устройства раскручивают пластины до 4200, 5400, 7200, 10000 и даже 15000 об/мин. Некоторые диски малых формфакторов с целью экономии электроэнергии раскручиваются всего до 4200 об/мин, в то время как высокоскоростные можно встретить в основном в рабочих станциях и серверах, где повышенная цена, а также дополнительный шум и тепловыделение не играют решающей роли. Высокая скорость вращения в сочетании со скоростным механизмом подачи головок и большим количеством секторов на дорожке — вот главные факторы, определяющие общую производительность жесткого диска.

При нормальной работе жесткого диска головки чтения/записи не касаются (и не должны касаться!) дисков. Но при выключении питания и остановке дисков они опускаются на поверхность. Во время работы устройства между головкой и поверхностью вращающегося диска образуется очень малый воздушный зазор (воздушная подушка). Если в этот зазор попадет пылинка или произойдет сотрясение, головка “столкнется” с диском, вращающимся “на полном ходу”. Если удар будет достаточно сильным, произойдет поломка головки. Последствия этого могут быть разными — от потери нескольких байтов данных до выхода из строя всего накопителя. Поэтому в большинстве накопителей поверхности магнитных дисков легируют и покрывают специальными смазками, что позволяет устройствам выдерживать ежедневные “взлеты” и “приземления” головок, а также более серьезные потрясения.

В некоторых современных накопителях вместо конструкции CSS (Contact Start Stop) используется механизм загрузки/разгрузки, который не позволяет головкам входить в контакт с жесткими дисками даже при отключении питания накопителя. Этот механизм впервые был использован в 2,5-дюймовых накопителях портативных компьютеров, для которых устойчивость к механическим воздействиям играет весьма важную роль. В механизме загрузки/разгрузки используется наклонная панель, расположенная непосредственно над внешней поверхностью жесткого диска. Когда накопитель выключен или находится в режиме экономии потребляемой мощности, головки съезжают на эту панель. При подаче электроэнергии головки разблокируются только тогда, когда скорость вращения жестких дисков достигнет нужной величины. Поток воздуха, создаваемый при вращении дисков (аэростатический подшипник), позволяет избежать возможного контакта между головкой и поверхностью жесткого диска.

Поскольку пакеты магнитных дисков содержатся в плотно закрытых корпусах и их ремонт не предусмотрен, плотность дорожек на них очень высока — до 96000 и более на дюйм (Hitachi Travelstar 80GH). Блоки HDA (Head Disk Assembly — блок головок и дисков) собирают в специальных цехах в условиях практически полной стерильности. Обслуживанием HDA занимаются считанные фирмы, поэтому ремонт или замена каких-либо деталей внутри герметичного блока HDA обходится очень дорого. Вам придется смириться с мыслью, что рано или поздно накопитель выйдет из строя, и вопрос только в том, когда это произойдет и успеете ли вы сохранить свои данные.

Внимание!

Вскрывать накопитель на жестких дисках в домашних условиях не рекомендуется. Некоторые производители накопителей конструктивно выполняют их таким образом, что при вскрытии обрывается защитная лента. Самостоятельно вскрыв накопитель, вы тем самым разрываете эту защитную ленту и лишаетесь гарантийных обязательств производителя.

Многие пользователи считают накопители на жестких дисках самыми хрупкими и ненадежными узлами компьютеров, и, вообще говоря, они правы. Однако во время проводимых мною семинаров по аппаратному обеспечению компьютеров и проблемам восстановления данных накопители практически постоянно работали со снятыми крышками. Иногда приходилось даже снимать и устанавливать на место крышки работающих накопителей, и несмотря на это они по сей день продолжают успешно работать и с крышками, и без них. Разумеется, я не советую вам делать то же самое со своими устройствами.

InfoConnector.ru

В этой статье я расскажу о том, как правильно выбрать жесткий диск. Подскажу, на что нужно обратить внимание при покупке жесткого диска и как подготовить его к работе.

Что такое жесткий диск? (он же винчестер, винт, HDD, накопитель).

Жесткий диск – это небольшая прямоугольная коробочка в системном блоке, в которой хранится информация, загруженная или скопированная на компьютер (фотки, кино, документы, игры, программы и т. д.). Полное название этого устройства звучит так – накопитель на жестких магнитных дисках. Частенько название жесткого диска обозначают аббревиатурой HDD.
На компьютерном сленге жесткий диск частенько называют «винчестер» или просто «винт».

Как выбрать жесткий диск?

Обычно до покупки той или иной вещицы я обращаюсь в интернет за отзывами на нее. Есть масса интернет-магазинов, на которых эти отзывы можно посмотреть. Обычно в этих сообщениях можно подчеркнуть положительные и отрицательные моменты того или иного устройства и выбрать именно то, что подходит. А вот с винчестером такой вариант не проходит!!! И сейчас я объясню почему.

Дело в том, что жесткий диск, несмотря на свое название, вещь довольно хрупкая. Любое, даже незначительное падение сокращает жизнь устройства. Да, да именно сокращает. И если даже после падения вы с радостью обнаружили, что ваш жесткий диск цел, это еще совсем не значит, что последствия не проявят себя позднее.
Такие выводы я делаю из своего личного опыта, которые неоднократно были подтверждены на практике. Так, например, винт, который частенько вместе с системным блоком переезжал с места на место выходил из строя гораздо быстрее, чем тот, что все время находился в неподвижном состоянии.

Такая хрупкость этих устройств обуславливает и большое количество негативных отзывов о жестких дисках, по которым выводы делать не совсем корректно.
У меня было множество винчестеров различных производителей, и я не могу выделить по надежности ни один из них. Какие-то грелись больше чем другие, какие-то были шумнее своих собратьев, но надежность этих устройств от различных производителей всегда оставалась примерно на одном уровне.
При бережном обращении эти устройства одинаково надежны. Так что ни сомневайтесь, берите жесткие диски от любого производителя. А то, насколько он долго вам прослужит, будет зависеть от вашей аккуратности.

На что нужно обратить внимание при покупке винчестера. Технические характеристики жесткого диска

Не будем углубляться в дебри различных технических характеристик и параметров, а разберем только те, которые помогут сделать нам правильный выбор при покупке жесткого диска. Для этого внимательно рассмотрим ценник, на котором будет примерно следующее содержание:

HDD 2 Tb SATA 6Gb / s Seagate Barracuda <ST2000DM001> 3.5″ 7200 rpm 64Mb

Расшифруем:

• «HDD» — расшифровывается как «Hard Disk Drive», что в переводе означает жесткий диск.
• «2 Tb « — емкость жесткого диска. Этот параметр говорит о том, как много всего можно на него закачать, или записать. Давайте рассмотрим, сколько фотографий мы сможем записать на этот диск. Средний размер одной фотографии — 3 МБ (мегабайт), 2 Tb(терабайт) = 2048 Гб = 2097152 Мб. Путем простого деления получаем: 2097152:3=699050 фотографий. Применительно к фильмам: 1 фильм – 1,5ГБ, получаем: на жестком диске в 2 терабайта вместится 1365 видеофайлов.
• «SATA» — интерфейс обмена данными. Простыми словами это разъем, с помощью которого жесткий диск будет присоединяться к материнской плате. Бывают еще: SAS, SATA-II, IDE, PATA. Внимательно ознакомьтесь с техническими возможностями вашей материнской платы, а лучше всего возьмите ее описание в магазин и предъявите продавцу.
• «6Gb / s « — скорость передачи данных до 6 Гбит/с, что соответствует примерно 600 МБ/с. Понятно, что чем эта цифра больше, тем быстрее мы сможем копировать файлы.
• «Seagate Barracuda» — производитель жесткого диска. Бывают: Toshiba, Hitachi, Western Digital и т.д.
• «<ST2000DM001>» — марка жесткого диска. Обычно эта информация ни о чем не говорит.
• «3.5»» — определяет габаритный размер жесткого диска. В обычных домашних компьютерах используется именно такой — 3.5 дюйма.
• «7200 rpm « — скорость вращения шпинделя. Обычно, чем выше скорость вращения шпинделя, тем шустрее (быстрее) копируются файлы, но не факт.
• «64Mb» — это размер буфера жесткого диска. Это специальная память внутри жесткого диска, которая является хорошим помощником в копировании файлов. Чем больше эта цифра, тем лучше.

Немного о тех характеристиках, которые обычно не указаны на ценнике, но все-таки играют определенную роль:

1. Уровень шума. Не знаю, как вас, а меня очень сильно раздражает шум работающего компьютера, и жесткий диск в этом безобразии играет далеко не последнюю роль. Особенно шум заметен вечером и ночью в полной тишине. Если вы разделяете мою озабоченность, то обязательно поинтересуйтесь этой характеристикой у продавца. Тихим можно считать жесткий диск с уровнем шума менее 25 дБ (децибел) или 2.5 Бел. Эту информацию можно узнать у продавца или из технических характеристик.

2. MTBF. Технический параметр, который определяет наработку на отказ. Считается он в часах и дает информацию о надежности жесткого диска. Ряд стандартных значений MTBF: 650 тыс. часов, 800 тыс. часов, 1 млн. часов, 1.2 млн. часов, 1.4 млн. часов, 1.6 млн. часов, 2 млн. часов.

Расскажете об этой статье своим друзьям:

Что такое жесткий диск (HDD)?

Что означает жесткий диск (HDD)?

Жесткий диск (HDD) — это энергонезависимое запоминающее устройство компьютера, содержащее магнитные диски или пластины, вращающиеся с высокой скоростью. Это вторичное запоминающее устройство, используемое для постоянного хранения данных, при этом оперативная память (RAM) является первичным запоминающим устройством. Энергонезависимая означает, что данные сохраняются при выключении компьютера.

Жесткий диск также известен как жесткий диск.

Techopedia объясняет жесткий диск (HDD)

Жесткий диск помещается в корпус компьютера и надежно закреплен с помощью скоб и винтов, чтобы предотвратить его сотрясение при вращении.Обычно он вращается со скоростью от 5400 до 15000 об / мин. Диск перемещается с ускоренной скоростью, что обеспечивает немедленный доступ к данным. Большинство жестких дисков работают с высокоскоростными интерфейсами с использованием технологии последовательного ATA (SATA) или последовательного подключения. Когда пластины вращаются, через пластины проходит штанга с головкой чтения / записи. Рука записывает новые данные на пластины и считывает с них новые данные. В большинстве жестких дисков используется усовершенствованная встроенная электроника привода (EIDE), включая кабели и разъемы для материнской платы.Все данные хранятся на магнитах, что позволяет сохранять информацию при отключении питания.

Жестким дискам требуется плата контроллера постоянной памяти (ПЗУ), чтобы указывать головкам чтения / записи, как, когда и где перемещаться по пластинам. На жестких дисках диски сложены вместе и вращаются в унисон. Головки чтения / записи управляются исполнительным механизмом, который магнитным способом считывает и записывает данные с пластин. Головки чтения / записи плавают на воздушной пленке над пластинами. Обе стороны пластин используются для хранения данных.Каждая сторона или поверхность одного диска называется головкой, каждая из которых разделена на секторы и дорожки. Все дорожки находятся на одинаковом расстоянии от центра диска. Вместе они составляют один цилиндр. Данные записываются на диск, начиная с самой дальней дорожки. Головки чтения / записи перемещаются внутрь к следующему цилиндру после заполнения первого цилиндра.

Жесткий диск разделен на один или несколько разделов, которые в дальнейшем можно разделить на логические диски или тома. Обычно основная загрузочная запись (MBR) находится в начале жесткого диска и содержит таблицу с информацией о разделах.Каждый логический диск содержит загрузочную запись, таблицу размещения файлов (FAT) и корневой каталог файловой системы FAT.

Что такое жесткий диск (HDD)? Определение с сайта WhatIs.com

Компьютерный жесткий диск (HDD) — это аппаратное устройство с энергонезависимой памятью, которое управляет позиционированием, чтением и записью на жесткий диск, который обеспечивает хранение данных. Жесткие диски обычно используются в качестве основного запоминающего устройства в компьютере. На жестких дисках часто хранится операционная система, программное обеспечение и другие файлы, и их можно найти в настольных компьютерах, мобильных устройствах, бытовой электронике и корпоративных массивах хранения в центрах обработки данных.

Жесткий диск — часто сокращается до жесткий диск — и жесткий диск — это не одно и то же, но они упакованы как единое целое, и любой термин может относиться к целому устройству.

В компьютере жесткий диск обычно находится в отсеке для дисковода и подключается к материнской плате через кабель ATA, SATA или SCSI. Жесткий диск также подключен к блоку питания и может хранить сохраненные данные при выключенном питании.

Компоненты жесткого диска и принцип их работы

Большинство обычных жестких дисков состоят из нескольких пластин, расположенных вокруг шпинделя внутри герметичной камеры.В камере также находятся головки чтения и записи и двигатели.

Двигатель используется для вращения пластин, на которых хранятся данные, со скоростью до 15 000 оборотов в минуту (чем выше число оборотов в минуту, тем выше производительность). Во время вращения пластин второй двигатель управляет положением головок чтения и записи, которые магнитно записывают информацию на дорожки и считывают информацию с них.

Внешние жесткие диски

Большинство жестких дисков находятся внутри компьютера и работают, как указано выше.Однако частные лица также могут приобрести внешние жесткие диски. Внешние жесткие диски могут использоваться для увеличения емкости хранилища или выступать в качестве переносного места для резервного копирования данных до. Внешний жесткий диск можно подключить к компьютеру или устройству через интерфейс USB 2.0 или через eSATA. Внешние жесткие диски также могут иметь более низкую скорость передачи данных по сравнению с внутренними жесткими дисками.

История жестких дисков

Жесткий диск был создан в 1953 году инженерами IBM, которые хотели найти способ обеспечить произвольный доступ к данным большого объема по невысокой цене.Разработанные дисковые накопители были размером с холодильник, могли хранить 3,75 мегабайта данных и начали поставляться в 1956 году. Memorex, Seagate и Western Digital были другими ранними поставщиками технологии жестких дисков.

Размер форм-фактора жесткого диска продолжает уменьшаться по мере развития технологии. К середине 1980-х были представлены 3,5-дюймовые и 2,5-дюймовые форм-факторы, и именно в это время они впервые стали стандартом для персональных компьютеров (ПК).

Плотность жестких дисков увеличилась с момента разработки этой технологии.Первые жесткие диски могли хранить мегабайты данных, а сегодня они находятся в диапазоне терабайт (ТБ). Hitachi выпустила первые жесткие диски емкостью 1 ТБ в 2007 году. В 2015 году HGST анонсировала первый жесткий диск на 10 ТБ.

Развитие технологий ГНБ

В 2013 году Seagate анонсировала жесткие диски, в которых используется технология черепичной магнитной записи (SMR). SMR увеличивает плотность хранения на жестких дисках за счет наслоения магнитных дорожек на каждом диске, а не размещения их параллельно друг другу.Он упоминается как гонт , потому что дорожки перекрываются так же, как черепица на крыше.

Компоненты жесткого диска

HGST анонсировала первый жесткий диск, заполненный гелием в 2012 году. Гелий менее плотный, холодный и легкий, чем воздух, и поэтому может потреблять меньше энергии, увеличивать плотность дисков и улучшать производительность по сравнению с традиционными жесткими дисками. В 2016 году Seagate анонсировала собственный гелиевый жесткий диск емкостью 10 ТБ.

HDD против SSD

Основной альтернативой жестким дискам в ПК и на предприятии являются твердотельные накопители (SSD).Жесткие диски сейчас начинают заменять на твердотельные.

В отличие от жестких дисков, твердотельные накопители не содержат движущихся частей. Твердотельные накопители также имеют меньшую задержку, чем жесткие диски, и поэтому часто используются для хранения критически важных данных, к которым требуется быстрый доступ, и для приложений с высокими требованиями к вводу / выводу. SSD настроены для обеспечения высокой производительности чтения и записи для последовательных и случайных запросов данных. Кроме того, твердотельные накопители не хранят данные магнитным способом, поэтому производительность чтения остается стабильной, независимо от того, где данные хранятся на диске.

Однако твердотельные накопители дороже жестких дисков с точки зрения цены за гигабайт. Многие корпоративные массивы хранения данных поставляются с сочетанием жестких дисков и твердотельных накопителей для снижения затрат и повышения производительности. Твердотельные накопители также имеют установленный ожидаемый срок службы, имея конечное количество циклов записи, прежде чем производительность снизится. Этот износ происходит быстрее, чем время, необходимое для выхода жесткого диска из строя.

SSD против HDD: что вам нужно?

До конца 2000-х мир был проще.Когда вы купили новый жесткий диск или персональный компьютер, ваш выбор хранилища жесткого диска был ограничен размером и, возможно, скоростью (например: 5400 или 7200 оборотов в минуту). Но сегодня, когда вы покупаете новый компьютер, вы сталкиваетесь с двумя совершенно разными вариантами.
В приведенном выше примере ноутбук слева оснащен традиционным жестким диском, а справа — более современным твердотельным накопителем. Основное назначение SSD или HDD одинаково: эти устройства хранения сохраняют ваши воспоминания, музыку, документы и программы.Но за ними стоит совсем другая технология:

.

• Жесткие диски : Корпус содержит ряд пластин, покрытых ферромагнитным покрытием. Направление намагничивания представляет отдельные биты. Данные считываются и записываются головкой (аналогично тому, как работают альбомы с виниловыми пластинками), которая очень быстро перемещается из одной области диска в другую. Поскольку все эти компоненты являются «механическими», жесткий диск — самый медленный компонент любого компьютера — и самый хрупкий.

• SSD : Эти новые типы дисков хранят информацию во флэш-памяти, которая состоит из отдельных ячеек памяти, хранящих биты, которые мгновенно доступны для контроллера. Узнайте все о твердотельных накопителях здесь.

Чем полезны твердотельные накопители для ноутбуков?

Твердотельные накопители

часто используются в ноутбуках, потому что они немеханические . Кроме того, твердотельные накопители требуют меньше энергии, что приводит к увеличению времени автономной работы . В то время как недорогие ноутбуки по-прежнему поставляются с традиционными жесткими дисками (для производителей это один из способов минимизировать свои затраты), большинство компьютеров среднего и высокого класса поставляются с твердотельными накопителями.

И хотя у жестких дисков есть движущиеся части, твердотельные накопители обладают ударопрочностью . Если вы уроните ноутбук, велика вероятность, что головка чтения / записи старого жесткого диска находится в движении, что может привести к сбою данных. Этого не происходит с твердотельными накопителями.

Но это не всегда выбор либо / либо. В некоторых случаях встречаются «гибридные» компьютеры. Системный раздел, содержащий операционную систему, прикладные программы и наиболее часто используемые файлы, установлен на SSD.Другие данные, такие как фильмы, фотографии и документы, хранятся на традиционном жестком диске, который больше и дешевле.

Насколько твердотельные диски быстрее жестких дисков?

Разница в скорости между твердотельными дисками и жесткими дисками значительна. SSD-накопители чрезвычайно быстры во всех областях, но разница в скорости более заметна при выполнении определенных задач, таких как:

• Последовательные операции чтения / записи : Разница в скорости SSD и жесткого диска наиболее очевидна при копировании и перемещении огромных файлов (например, фильмов).На старых жестких дисках процесс копирования занимает 30–150 МБ в секунду (МБ / с), в то время как то же действие занимает около 500 МБ / с на обычных твердотельных накопителях или даже 3000–3500 МБ / с на новых твердотельных накопителях NVME. Это означает, что вы можете скопировать фильм размером 20 ГБ менее чем за 10 секунд с помощью SSD, в то время как на жесткий диск потребуется не менее двух минут.

• Небольшие операции чтения / записи «4K» : Большую часть времени, когда вы запускаете Windows (или MacOS), открываете программы или просматриваете веб-страницы, вы фактически открываете и управляете тысячами меньших файлов, которые хранятся в небольшие блоки данных (обычно размером 4K).Чем быстрее ваш диск может читать (и записывать) эти блоки размером 4 КБ, тем быстрее и быстрее работает ваша система. С жесткими дисками скорость составляет от 0,1 до 1,7 МБ / с. Однако твердотельные накопители и твердотельные накопители NVME работают на гораздо более высоких скоростях — 50–250 МБ / с при чтении / записи 4K.

T Чтобы продемонстрировать разницу в скорости между жестким диском и твердотельным накопителем, сравните тесты ниже (с использованием CrystalDiskMark). Цифры слева относятся к ноутбуку HP 630 7-летней давности. Справа — MacBook Pro 2017 года выпуска.

Разница в скорости между старым ноутбуком HP с жестким диском (слева) и новым MacBook Pro с SSD (справа).

С точки зрения личного восприятия система HP мучительно медленная. Каждый щелчок в Windows сопровождается огромной задержкой, время загрузки занимает четыре минуты, а запуск Chrome занимает около 15 секунд. Это не весело.

Для сравнения, MacBook Pro 2017 года работает под управлением Windows 10 и оснащен быстрым твердотельным накопителем NVME. Последовательное чтение выполняется почти в 56 раз быстрее ( в пятьдесят шесть раз быстрее! ), а операции чтения небольших файлов 4K примерно в 226 раз быстрее. Как и следовало ожидать от улучшенных показателей производительности, Windows загружается за 10 секунд.При запуске Chrome нет видимой задержки — она ​​просто есть. Ночь и день. Ночь и день. Поэтому имеет смысл перейти на твердотельный накопитель на ПК или если вы хотите ускорить работу своего компьютера с macOS.

Но независимо от того, используете ли вы твердотельный накопитель или жесткий диск, вы должны следить за тем, чтобы он оставался чистым, чтобы ваша машина могла работать наилучшим образом. Avast Cleanup настроит ваш диск, обновит ваши приложения и устранит другие досадные проблемы, чтобы ваш компьютер работал так быстро, как должен.

Каков срок службы SSD

Существует множество мифов о сроках службы SSD, и предположения восходят к ранним дням SSD в 1990-х и начале 2000-х.Верно, что у ячеек SSD ограниченный срок службы, но сегодня это не проблема.

Теоретически, чем больше данных записано в ячейку, тем быстрее она изнашивается. В настоящее время ячейка SSD выдерживает около 3000 циклов записи, что поначалу кажется не очень большим. Но благодаря принципу выравнивания износа контроллер SSD обеспечивает равномерное распределение операций записи по всем ячейкам, чтобы минимизировать «смерть ячейки». Кроме того, современные твердотельные накопители содержат запасные ячейки, которые заменят вышедшие из строя ячейки.Это называется управлением плохими блоками, и поэтому больше SSD, а больше срок его службы.

Однако, даже если вы будете постоянно (24 часа в сутки) записывать данные на жесткий диск, у вас все равно будут десятилетия, пока диск в конечном итоге не выйдет из строя. (Узнайте больше о мифах и фактах о выносливости SSD.)

А как насчет разницы в емкости между жесткими дисками и твердотельными накопителями?

Если вас беспокоит, сколько информации вы можете хранить на каждом типе накопителя, не волнуйтесь.Никаких различий по объему хранения нет. Вы можете получить жесткие диски и твердотельные накопители аналогичного размера. Обычно диапазон составляет от 128 ГБ до 2 ТБ. А если вам нужно радикально освободить место, вы можете легко отформатировать любой жесткий диск, внутренний или внешний — будь то жесткий диск или твердотельный накопитель.

Но твердотельные накопители большего размера по-прежнему дороже, поэтому поговорим о цене.

Разница в цене между жесткими дисками и твердотельными накопителями

Рынок флэш-накопителей нестабилен и варьируется в зависимости от спроса и предложения. Хотя цена на твердотельные накопители сильно снизилась, разница в цене все еще остается значительной.Жесткий диск на 500 ГБ стоит от 25 до 50 долларов (для более быстрых и дорогих моделей), тогда как твердотельный накопитель на 500 ГБ стоит от 60 до 150 долларов. Естественно, со временем эти цены будут меняться.

Хороший источник прямого сравнения цен на популярные размеры дисков можно найти на сайте PCPartPicker.com.

Средняя цена SSD на 1 ТБ.

Средняя цена жесткого диска емкостью 1 ТБ.

В этом примере от апреля 2019 года вы можете видеть, что жесткие диски старой школы либо остались примерно на той же цене, либо испытали внезапный скачок.Напротив, цена на твердотельный накопитель емкостью 1 ТБ упала с 400 долларов до чуть более 200 долларов (с некоторыми моделями со скидкой 100–150 долларов).

Что лучше: жесткий диск или SDD для игр?

Как правило, с SSD вы получите гораздо более четкое изображение в играх. Учитывая огромные объемы данных, которые игра должна перемещать вперед и назад (уровни загрузки, модели персонажей и т. Д.), SSD помогает играм загружаться и работать быстрее. Вы также будете меньше заикаться во время игры, так как остальной части вашего ПК не нужно ждать загрузки игровых данных, что дает большое преимущество, особенно на арене киберспорта.

Вот простой пример: загрузка мира GTA V занимает около 25 секунд на моем Samsung 970 Evo Plus с SSD, по сравнению с более чем двумя минутами при использовании старого механического жесткого диска. Это кардинально меняет правила игры, и поэтому вам всегда следует использовать твердотельный накопитель, если вы собираете собственный игровой ПК.

Сводка

Если вы просто ищете дешевый способ хранения файлов, вы все равно можете получить отличную сделку с жесткими дисками. Они предлагают много терабайт по доступным ценам.

Но для вашего «основного» диска (вашей операционной системы, прикладных программ и наиболее часто используемых файлов) вам следует перейти на твердотельный накопитель, поскольку он обеспечивает значительно более высокую скорость.

Но независимо от того, используете ли вы твердотельный накопитель или жесткий диск, вам необходимо содержать диск в чистоте. Для работы вашей операционной системы требуется много дискового пространства, а его нехватка может вызвать резкое замедление работы и даже сбои.

Чтобы этого не происходило и чтобы ваш компьютер был чистым и работал оптимально, попробуйте Avast Cleanup или Avast Cleanup для Mac, идеальный инструмент для настройки, чтобы поддерживать вашу машину в отличном состоянии.

Что такое жесткий диск? Вот что вы должны знать

• Жесткий диск, также известный как жесткий диск, — это устройство хранения данных, используемое на многих компьютерах.
• Жесткий диск состоит из вращающихся пластин, на которых хранится цифровая информация, считываемая быстродвижущимися головками чтения / записи.
• Жесткие диски — это компонент компьютера, наиболее подверженный сбоям, но предлагающий высокую производительность за свою цену.
• Посетите техническую библиотеку Business Insider, чтобы узнать больше.

Жесткий диск — важный компонент многих компьютеров.Устройство хранит ваши программы и данные независимо от того, включен ваш компьютер или нет. Это считается полупостоянным хранилищем, потому что, хотя любые данные на жестком диске должны храниться без сбоев в течение многих лет, ни одна цифровая система хранения не является идеальной или постоянной.

Вот что вам нужно знать о жестких дисках.

Как жесткие диски работают в компьютере

Жесткий диск традиционно использует набор вращающихся металлических пластин.У каждого диска есть головка, которая быстро перемещается вперед и назад по диску, используя магниты для чтения или записи данных по мере необходимости. Хотя он должен быть полностью запечатан внутри корпуса жесткого диска, чтобы защитить пластину даже от микроскопической пыли, если бы вы могли видеть жесткий диск, он был бы немного больше, чем крошечный проигрыватель фонографа с тонармом.

Точнее, жесткий диск будет выглядеть как стопка небольших фонографов, потому что практически все жесткие диски состоят из набора пластин.Каждая пластина может вместить только определенное количество данных, поэтому производители жестких дисков увеличивают емкость, размещая пластины на одном диске.

Стоит отметить, что хотя это описание точно описывает жесткий диск (HDD), люди также часто называют твердотельные накопители (SSD) жесткими дисками. Таким образом, хотя, как правило, жесткий диск — это механическое запоминающее устройство, основанное на вращающейся пластине, неформально жесткий диск может означать жесткий диск или твердотельный накопитель.

Все чаще твердотельные накопители полностью заменяют жесткие диски в компьютерах, поэтому все труднее найти традиционный жесткий диск на современном ПК.

Преимущества и недостатки жесткого диска

Прежде всего, жесткий диск — это пережиток более ранней эпохи, когда лучшим способом хранения больших объемов данных было использование механической системы с движущимися частями. Жесткий диск — практически единственная движущаяся часть, оставшаяся в современных компьютерах (не считая петель ноутбука и кнопок питания). Это делает его компонент с наибольшей вероятностью выхода из строя, а среднее время наработки на отказ (MTBF) значительно меньше, чем у любой другой части компьютера, без исключений.

Однако иногда стоит рискнуть. Жесткий диск может хранить большой объем данных по очень низкой цене, что обычно приводит к низкому соотношению цены и производительности. Срок службы жесткого диска также «достаточно хорош» для большинства ситуаций, поскольку он обычно измеряется годами. Для получения дополнительной информации прочитайте нашу статью о сравнении жестких дисков и твердотельных накопителей.

SSD против HDD: в чем разница?

Если вы когда-либо покупали сверхпортативный ноутбук за последние несколько лет, вы, скорее всего, использовали твердотельный накопитель (SSD) в качестве основного загрузочного диска.Более крупные игровые ноутбуки также перешли на загрузочные SSD-накопители, в то время как только часть бюджетных машин по-прежнему предпочитает жесткие диски (HDD). Между тем, загрузочные диски на готовых настольных ПК теперь тоже в основном SSD, за исключением самых дешевых моделей. В некоторых случаях настольный компьютер поставляется с обоими: SSD в качестве загрузочного диска и HDD в качестве дополнения к хранилищу большей емкости.

Если вам нужно выбрать только , один , как вы выберете? Давайте рассмотрим различия между твердотельными накопителями и жесткими дисками и расскажем о преимуществах и недостатках каждого из них, чтобы помочь вам принять решение.

Описание жесткого диска и твердотельного накопителя

Традиционный вращающийся жесткий диск является основным энергонезависимым хранилищем на компьютере. То есть информация на нем не «уходит» при выключении системы, в отличие от данных, хранящихся в оперативной памяти. Жесткий диск — это, по сути, металлический диск с магнитным покрытием, на котором хранятся ваши данные, будь то прогнозы погоды прошлого века, копия оригинальной трилогии Star Wars в высоком разрешении или ваша цифровая музыкальная коллекция. Головка чтения / записи на плече получает доступ к данным во время вращения пластин.

SSD выполняет ту же базовую функцию, что и жесткий диск, но вместо этого данные хранятся на взаимосвязанных микросхемах флэш-памяти, которые сохраняют данные, даже если через них не течет энергия. Эти флеш-чипы (часто называемые «NAND») относятся к другому типу, чем те, которые используются в USB-накопителях, и обычно они быстрее и надежнее. Следовательно, твердотельные накопители дороже USB-накопителей той же емкости. (См. Наше подробное руководство по жаргону твердотельных накопителей.)

Однако, как и флэш-накопители, твердотельные накопители часто намного меньше жестких дисков и поэтому предлагают производителям большую гибкость при проектировании ПК.Хотя они могут заменить традиционные 2,5-дюймовые или 3,5-дюймовые отсеки для жестких дисков, их также можно установить в слот расширения PCI Express или даже установить непосредственно на материнскую плату, конфигурация, которая сейчас распространена в ноутбуках высокого класса и моноблоки. (Эти твердотельные накопители на плате используют форм-фактор, известный как M.2. Ознакомьтесь с нашим выбором лучших твердотельных накопителей M.2 и получите гораздо больше информации об этих многогранных типах твердотельных накопителей.)

Примечание. Мы будем говорить в первую очередь о внутренние диски в этой истории, но почти все применимо и к внешним дискам.Внешние накопители бывают как в больших настольных, так и в компактных портативных форм-факторах, и твердотельные накопители постепенно становятся все большей частью рынка внешних накопителей.

История жестких дисков и твердотельных накопителей

Технология жестких дисков относительно древняя (во всяком случае, с точки зрения истории компьютеров). Есть хорошо известные фотографии жесткого диска IBM 650 RAMAC 1956 года, на котором использовалось 50 пластин шириной 24 дюйма для хранения колоссальных 3,75 МБ дискового пространства. Это, конечно, размер среднего сегодня файла MP3 со скоростью 128 Кбит / с, который хранится в физическом пространстве, которое может вместить два коммерческих холодильника.RAMAC 350 использовался только в правительстве и промышленности, и к 1969 году он устарел. Как далеко мы зашли!

Форм-фактор жесткого диска для ПК был стандартизирован и составлял 5,25 дюйма в начале 1980-х годов, а вскоре после этого появятся уже знакомые 3,5-дюймовые диски для настольных ПК и 2,5-дюймовые диски для ноутбуков. Внутренний кабельный интерфейс за прошедшие годы изменился с последовательного на IDE (теперь часто называемый Parallel ATA или PATA) на SCSI на Serial ATA (SATA). Но каждый из них, по сути, делает одно и то же: подключает жесткий диск к материнской плате ПК, чтобы ваши данные можно было перемещать туда и сюда.

Сегодняшние 2,5- и 3,5-дюймовые диски в основном используют интерфейсы SATA (по крайней мере, на большинстве ПК и Mac), хотя многие высокоскоростные внутренние твердотельные накопители теперь вместо этого используют более быстрый интерфейс PCI Express. Емкость выросла с нескольких мегабайт до нескольких терабайт, увеличившись более чем в миллион раз. Существующие 3,5-дюймовые жесткие диски теперь доступны емкостью более 10 ТБ.

SSD имеет гораздо более короткую историю, хотя его корни уходят в прошлое на несколько десятилетий. Такие технологии, как пузырьковая память, вспыхнули (каламбур) и исчезли в 1970-х и 1980-х годах.Текущая флеш-память является логическим продолжением той же идеи, поскольку не требует постоянного питания для хранения данных, которые вы храните на ней. Первые основные диски, которые мы называем твердотельными накопителями, начали появляться во время подъема нетбуков в конце 2000-х годов. В 2007 году OLPC XO-1 использовал твердотельный накопитель емкостью 1 Гбайт, а серия Asus Eee PC 700 использовала твердотельный накопитель емкостью 2 Гбайт в качестве основного хранилища. Чипы SSD на этих ноутбуках были постоянно припаяны к материнской плате.

По мере того, как нетбуки и другие ультрапортативные ноутбуки становились все более функциональными, емкость твердотельных накопителей увеличивалась и в конечном итоге стандартизировалась на 2.Форм-фактор ноутбука 5 дюймов. Таким образом, вы можете извлечь 2,5-дюймовый жесткий диск из своего ноутбука или настольного компьютера и легко заменить его твердотельным накопителем, а производители могут спроектировать только один вид отсека для дисков.

Со временем появились другие, более компактные форм-факторы SSD, такие как SSD-карта mSATA Mini PCIe и вышеупомянутый формат M.2 SSD (в вариантах SATA и PCI Express). M.2 быстро расширился в мире твердотельных накопителей для ноутбуков, и сегодня твердотельные накопители, которые все еще используют 2,5-дюймовый форм-фактор, в основном предназначены для обновления настольных ПК и старых ноутбуков.Твердотельные накопители размером 2,5 дюйма, предназначенные для потребительских ПК, в настоящее время составляют 8 ТБ.

Преимущества и недостатки твердотельных накопителей и жестких дисков

Жесткие диски все еще присутствуют в бюджетных и старых системах, но твердотельные накопители теперь являются правилом в обычных системах и высокопроизводительных ноутбуках, таких как Apple MacBook Pro, в котором даже нет жесткого диска. как настраиваемый вариант. С другой стороны, настольные компьютеры и более дешевые ноутбуки будут предлагать жесткие диски, по крайней мере, в ближайшие несколько лет.

При этом твердотельные накопители и жесткие диски выполняют одну и ту же работу: загружают вашу систему и хранят ваши приложения и личные файлы.Но у каждого типа хранилища есть свои уникальные особенности. Чем они отличаются, и почему вы хотите, чтобы одно лучше другого?

SSD против HDD Цены

SSD дороже жестких дисков в пересчете на доллар за гигабайт. Внутренний 2,5-дюймовый жесткий диск емкостью 1 ТБ стоит от 40 до 60 долларов, но на момент написания статьи самые дешевые твердотельные накопители той же емкости и форм-фактора начинались примерно с 100 долларов. Это составляет от 4 до 6 центов за гигабайт для жесткого диска против 10 центов за гигабайт для SSD.Различия будут более существенными, если вы посмотрите на 3,5-дюймовые жесткие диски большой емкости. Например, 3,5-дюймовый жесткий диск емкостью 12 ТБ, который продается по цене от 300 до 350 долларов, может снизить стоимость гигабайта ниже 3 центов.

Поскольку в жестких дисках используется старая, более устоявшаяся технология, в обозримом будущем они, вероятно, останутся менее дорогими. Несмотря на то, что разрыв в цене за гигабайт между жесткими дисками и твердотельными накопителями начального уровня сокращается, эти дополнительные деньги за твердотельный накопитель могут привести к превышению цены вашей системы на бюджет.

SSD vs.Максимальная и обычная емкость жестких дисков

Бытовые твердотельные накопители редко встречаются с емкостью более 2 ТБ, и это дорого. Вы с большей вероятностью найдете устройства от 500 ГБ до 1 ТБ в качестве основных дисков в системах. В то время как 500 ГБ считается «базовой» емкостью жесткого диска для ноутбуков премиум-класса в наши дни, проблемы с ценами могут снизить ее до 128 ГБ или 256 ГБ для недорогих систем на основе SSD. Пользователям с большими коллекциями мультимедиа или тем, кто работает над созданием контента, потребуется еще больше, поскольку в высокопроизводительных системах доступны диски от 1 ТБ до 8 ТБ.По сути, чем больше емкость хранилища, тем больше вещей вы можете хранить на своем компьютере. Облачное хранилище может быть хорошим местом для хранения файлов, которые вы планируете передавать на своем смартфоне, планшете и ПК, но локальное хранилище дешевле, и вам нужно покупать его только один раз, а не подписываться на него.

SSD против скорости жесткого диска

Вот где SSD блистают. ПК с твердотельным накопителем загружается менее чем за минуту, а зачастую и за секунды. Жесткому диску требуется время, чтобы ускориться до рабочих характеристик, и при нормальном использовании он по-прежнему будет работать медленнее, чем твердотельный накопитель.ПК или Mac с SSD загружается быстрее, быстрее запускает и запускает приложения, а также быстрее передает файлы. Независимо от того, используете ли вы компьютер для развлечения, учебы или бизнеса, дополнительная скорость может быть разницей между своевременным завершением и опозданием.

Второстепенная проблема: фрагментация. Благодаря вращающимся записывающим поверхностям жесткие диски лучше всего работают с большими файлами, расположенными в непрерывных блоках. Таким образом, приводная головка может начинать и заканчивать чтение одним непрерывным движением. Когда жесткие диски начинают заполняться, биты больших файлов оказываются разбросанными по пластине диска, в результате чего диск страдает от так называемой «фрагментации».«Хотя алгоритмы чтения / записи улучшились до такой степени, что эффект сведен к минимуму, жесткие диски все еще могут стать фрагментированными до такой степени, что это повлияет на производительность. Однако твердотельные накопители не могут, поскольку отсутствие физической считывающей головки означает, что данные могут быть сохранены в любом месте без штрафных санкций.Это способствует тому, что SSD по своей сути более быстрые.

SSD против HDD Надежность и долговечность

SSD не имеет движущихся частей, поэтому с большей вероятностью ваши данные будут в безопасности в случае, если вы уроните сумку для ноутбука или ваша система встряхивается во время работы.Большинство жестких дисков размещают свои головки чтения / записи, когда система выключена, но когда они работают, головки летают над диском на расстоянии нескольких нанометров. Кроме того, даже у стояночных тормозов есть ограничения. Если вы грубо используете свое оборудование, рекомендуется использовать SSD.

SSD и форм-факторы жестких дисков

Поскольку жесткие диски полагаются на вращающиеся пластины, их размер ограничен. Несколько лет назад существовала инициатива по созданию вращающихся жестких дисков меньшего размера с диагональю 1,8 дюйма, но она остановилась на уровне около 320 ГБ, и производители смартфонов используют только флеш-память в качестве основного хранилища.

SSD не имеют такого ограничения, поэтому они могут уменьшаться со временем. Твердотельные накопители доступны в размерах 2,5-дюймовых дисков для ноутбуков, но это только для удобства установки в установленные отсеки для дисков. Тем не менее, они все чаще переходят на форм-фактор M.2, о котором говорилось выше, и эти диски бывают длиной 42 мм, 60 мм, 80 мм и 120 мм.

SSD против жестких дисков Шум, мощность и срок службы

Даже самый тихий жесткий диск издает небольшой шум во время использования. (Дисковые диски вращаются, а считывающий рычаг тикает взад и вперед.) Более быстрые жесткие диски, как правило, производят больше шума, чем более медленные. SSD совсем не шумят; они немеханические.

Плюс, SSD не нужно тратить электроэнергию, раскручивая пластину в состоянии покоя. Следовательно, энергия, потребляемая SSD, не тратится на трение или шум, что делает их более эффективными. На настольном компьютере или на сервере это приведет к снижению затрат на электроэнергию. На ноутбуке или планшете вы сможете продлить время автономной работы на несколько минут (или часов).

Тогда есть проблема долголетия. Хотя это правда, что твердотельные накопители изнашиваются со временем (каждая ячейка в банке флэш-памяти может быть записана и стерта ограниченное количество раз, измеряемое производителями SSD как «записанные терабайты» или рейтинг TBW), благодаря команде TRIM Благодаря технологии, которая динамически оптимизирует эти циклы чтения / записи, вы с большей вероятностью откажетесь от системы из-за ее устаревания, прежде чем начнете сталкиваться с ошибками чтения / записи с SSD. Если вы действительно обеспокоены, несколько инструментов могут сообщить вам, приближается ли расчетный срок службы накопителя.В конце концов, жесткие диски также изнашиваются от постоянного использования, поскольку они используют физические методы записи. Долговечность — это стирка, когда она отделена от проблем, связанных с путешествиями и прочностью.

SSD против жесткого диска: выбор пользователя

Общий вывод? Жесткие диски выигрывают по цене и емкости. Твердотельные накопители работают лучше всего, если для вас важны скорость, надежность, форм-фактор, шум или фрагментация (технически подмножество скорости). Если бы не проблемы с ценой и емкостью, твердотельные накопители были бы безоговорочным победителем.

Но подходит ли SSD или HDD (или их гибрид) вашему ? Давайте разберемся:

жестких дисков

• Энтузиастов мультимедийных пользователей и тяжелых загрузчиков: Видеоколлекторам требуется место, и вы можете легко получить 8 ТБ или намного больше места с дешевым жестким диском.

• Бюджетные покупатели: То же. Много дешевого места. SSD слишком дороги для покупателей ПК за 300 долларов.

• Специалисты в области графического искусства и инженерии: Видео- и фоторедакторы заполняют и изнашивают хранилище быстрее, чем большинство других людей.Замена или добавление жесткого диска емкостью 2 ТБ будет дешевле, чем замена твердотельного накопителя на 500 ГБ, хотя этот пробел сокращается.

• Обычные пользователи: Эти ребята просто подбрасывают. Пользователям, которые предпочитают загружать или хранить большие объемы своих медиафайлов локально, все равно потребуется жесткий диск большей емкости; Твердотельные накопители быстро становятся дорогими для больших коллекций видео и музыки. Но если вы в основном транслируете музыку и видео в Интернете, покупка меньшего SSD за те же деньги даст вам лучший опыт.

SSD

• Дорожные воины: Людям, которые без разбора запихивают свои ноутбуки в сумку, потребуется дополнительная безопасность SSD. Этот ноутбук может не полностью заснуть, когда вы резко закрываете его, чтобы успеть на следующий рейс. Сюда также входят люди, которые работают в полевых условиях, например, работники коммунальных служб и исследователи университетов.

• Демоны скорости: Если вам нужно что-то сделать сейчас, потратьте дополнительные деньги на SSD для быстрой загрузки и запуска приложений.Если вам нужно дополнительное пространство, добавьте SSD-накопитель или жесткий диск (см. Ниже).

• Специалисты в области графического искусства и проектирования: Да, мы знаем, что им нужны жесткие диски, но скорость твердотельного накопителя может иметь значение между выполнением двух предложений для вашего клиента и выполнением пяти. Эти пользователи — главные кандидаты для систем с двумя приводами (опять же, подробнее об этом ниже).

• Аудиоинженеры и музыканты: Если вы записываете или мастерируете музыку, вы не хотите, чтобы царапающий звук от жесткого диска вторгался.Выбирайте более тихие твердотельные накопители.

Гибридные диски и системы с двумя дисками

Еще в середине 2000-х годов некоторые производители жестких дисков, в том числе Samsung и Seagate, предположили, что если вы добавите несколько гигабайт флеш-чипов на вращающийся жесткий диск, вы сможете создать такой -называется «гибридный» привод. Это позволит объединить большую емкость жесткого диска с производительностью твердотельного накопителя по цене лишь немного выше, чем у обычного жесткого диска. Флэш-память действует как буфер для часто используемых файлов, поэтому ваша система может быстрее загружаться и запускать самые важные приложения, даже если вы не можете напрямую установить что-либо в это пространство самостоятельно.

На практике гибридные диски работают, но концепция исчезает из-за падения цен на твердотельные накопители. Там, где их можно найти, они по-прежнему дороже и сложнее обычных жестких дисков. Они лучше всего подходят для таких людей, как дорожные воины, которым требуется как много места для хранения, так и быстрая загрузка. Поскольку гибридные диски являются промежуточным продуктом, они не обязательно заменяют выделенные жесткие диски или твердотельные накопители.

Лучшим решением для многих будет система с двумя приводами. В этом случае изготовитель ПК или производитель установит SSD в качестве основного диска (C 🙂 для операционной системы и приложений и добавит вращающийся жесткий диск большей емкости для хранения файлов.Теоретически это работает хорошо; на практике вы хотите быть уверенным, что производитель не переусердствует с твердотельными накопителями. Сама Windows занимает много места на основном диске, и некоторые приложения нельзя установить на другие диски. По нашему мнению, 256 ГБ — это практический минимальный размер диска C: в настоящее время для общего использования, а 128 ГБ — рабочий размер, если у вас нет выбора. Проблемы с пространством такие же, как и в любой системе с несколькими дисками: вам необходимо физическое пространство внутри корпуса ПК для размещения двух (или более) дисков, а это означает, что такие устройства практичны только в настольных ПК и некоторых больших корпусах, высоких -конечные (обычно игровые) ноутбуки.

И последнее, но не менее важное: SSD и жесткий диск могут быть объединены (например, Voltron) в системах, использующих такие технологии, как Intel Optane Memory. Память Optane (которая поставляется как модуль M.2) действует как кэш-память типа SSD, помогая системе быстрее загружаться и запускать программы с основного загрузочного диска. Как и в случае с гибридным приводом, память Optane недоступна для конечного пользователя напрямую. С другой стороны, вашему ПК потребуется место и поддержка двух дисков — требование, которое может исключать некоторые ноутбуки и настольные компьютеры с малым форм-фактором.Для работы этого сценария вам также понадобится материнская плата вашей системы для поддержки технологии кэширования. В целом, однако, это интересный обходной путь.

Хранилище завтрашнего дня

Неясно, заменят ли твердотельные накопители традиционные вращающиеся жесткие диски, особенно совместное облачное хранилище, которое ждет своего часа. Цена на твердотельные накопители снижается, но они все еще слишком дороги, чтобы полностью заменить терабайты данных, которые есть у некоторых пользователей на своих ПК и компьютерах Mac, для массового хранения, которое не должно быть быстрым, просто вместо .Облачное хранилище тоже не является бесплатным: вы продолжите платить, пока вам нужно личное хранилище в Интернете. Локальное хранилище не исчезнет, ​​пока у нас не будет надежного беспроводного Интернета повсюду, в том числе в самолетах и ​​на природе. Конечно, к тому времени может быть что-нибудь получше.

Ищете дополнительное место для хранения? Ознакомьтесь с нашим руководством по лучшим внешним жестким дискам. Или, если вы хотите защитить или хранить свои файлы в Интернете, ознакомьтесь с нашими обзорами лучших служб облачного хранения и синхронизации файлов и лучших служб резервного копирования в Интернете.Кредит Dell Business: Предлагается бизнес-клиентам WebBank, членом FDIC, который определяет квалификацию и условия кредита. Налоги, стоимость доставки и другие сборы являются дополнительными и могут отличаться. Минимальные ежемесячные платежи превышают 15 долларов США или 3% от нового баланса, указанного в ежемесячной выписке по счетам. Dell и логотип Dell являются товарными знаками Dell Inc.

* Вознаграждения начисляются на вашу учетную запись Dell Rewards Account (доступную через вашу учетную запись Dell.com My Account) обычно в течение 30 рабочих дней после даты отправки вашего заказа; Срок действия вознаграждения истекает через 90 дней (кроме случаев, когда это запрещено законом).Сумма «Текущий баланс вознаграждений» может не отражать самые последние транзакции. Посетите Dell.com My Account, чтобы узнать о наиболее актуальном балансе вознаграждений. Бонусные вознаграждения за отдельные покупки, указанные на сайте dell.com/businessrewards или по телефону 800-456-3355. Общая сумма заработанных вознаграждений не может превышать 2000 долларов в течение 3-месячного периода. Покупки в аутлетах не дают права на вознаграждение. Награды не могут быть получены или применены для ПК в качестве предметов Сервиса. Ускоренная доставка недоступна для некоторых мониторов, батарей и адаптеров и доступна в континентальной части США (кроме Аляски).Только С. Существуют и другие исключения. Не действует для торговых посредников и / или онлайн-аукционов. Дополнительную информацию о программе Dell Rewards можно найти на сайте Dell.com/businessrewardsfaq .

* Возврат: 30-дневный период возврата рассчитывается с даты выставления счета. Исключения из стандартной политики возврата Dell по-прежнему применяются, и некоторые продукты не подлежат возврату в любое время. Возврат телевидения подлежит оплате за возврат. См. Dell.com/returnpolicy.

* Предложения могут быть изменены, не суммируются с другими предложениями.Лимит 5 единиц на заказ. Применяются налоги, сборы за доставку и другие сборы. Предложение о бесплатной доставке действует только в континентальной части США (за исключением адресов Аляски и почтовых ящиков). Предложение не действует для реселлеров. Dell оставляет за собой право отменять заказы, связанные с ошибками ценообразования или другими ошибками.

Celeron, Intel, логотип Intel, Intel Atom, Intel Core, Intel Inside, логотип Intel Inside, Intel vPro, Intel Evo, Intel Optane, Intel Xeon Phi, Iris, Itanium, MAX, Pentium и Xeon являются товарными знаками Корпорация Intel или ее дочерние компании.

© 2018 NVIDIA, логотип NVIDIA, GeForce, GeForce RTX, GeForce MAX-Q, GRID, SHIELD, Battery Boost, CUDA, FXAA, GameStream, G-Sync, NVLINK, ShadowPlay, SLI, TXAA, PhysX, GeForce Experience, GeForce NOW, Maxwell, Pascal и Turing являются товарными знаками и / или зарегистрированными товарными знаками NVIDIA Corporation в США и других странах.

Хранилище 101: Общие сведения о жестком диске

Текущая серия:

1. Хранилище 101: Добро пожаловать в чудесный мир хранилища
2. Хранение 101: язык хранения
3. Хранение 101: Общие сведения о жестком диске
4. Storage 101: твердотельный накопитель NAND Flash
5. Хранилище 101: конфигурации хранилища центра обработки данных
6. Хранение 101: современные технологии хранения
7. Хранение 101: конвергенция и совместимость
8. Хранилище 101: Облачное хранилище
9. Хранилище 101: безопасность и конфиденциальность данных
10. Storage 101: будущее хранения
11. Хранилище 101: мониторинг показателей хранилища
12. Хранилище 101: RAID

Решения хранения, используемые сегодня организациями, содержат жесткие диски (HDD), твердотельные накопители (SSD) или их комбинацию для поддержки различных рабочих нагрузок.Организации также могут использовать ленточные накопители для резервного копирования и архивирования, но именно жесткие и твердотельные диски обеспечивают работу их приложений. Даже если они внедрили такие платформы, как частные облака или гиперконвергентные инфраструктуры (HCI), они по-прежнему полагаются на жесткие и твердотельные диски для хранения своих данных.

Жесткие диски долгое время были рабочей лошадкой в ​​корпоративных центрах обработки данных: твердотельные накопители стабильно набирают популярность по мере падения цен и роста емкости. Тем не менее, жесткие диски остаются основным игроком не только в центрах обработки данных, но и в периферийных средах, таких как филиалы и вспомогательные офисы.

В первых двух статьях этой серии я познакомил вас с множеством концепций, связанных с хранением данных, большинство из которых имели отношение к жестким дискам. Однако я не стал обсуждать внутреннюю структуру жесткого диска — обсуждение, которое я оставил для этой статьи. Здесь я описываю основные компоненты, входящие в состав жесткого диска, и способы хранения данных и доступа к ним, чтобы вы могли лучше понять, как работает диск. В следующей статье я расскажу о твердотельных накопителях более подробно, а пока мы сосредоточимся исключительно на жестких дисках.

Представляем HDD

Жесткий диск — это энергонезависимое устройство хранения данных, которое может быть установлено внутри компьютера или во внешнем устройстве, таком как автономный блок или массив хранения. В жестком диске используются электромагнитные технологии для сохранения цифровых данных на нескольких пластинах или дисках, которые заключены в защитный кожух и контролируются материнской платой. Поскольку жесткий диск является энергонезависимым, он может сохранять сохраненные данные даже при отключении от питания, в отличие от памяти большинства компьютеров, которая теряет свои данные, как только перестает поступать питание.

Различные типы программного обеспечения могут взаимодействовать с жестким диском для чтения и записи данных. Например, операционная система (ОС) может хранить на жестком диске системные файлы и файлы конфигурации, а также пользовательские данные, а программное обеспечение может хранить файлы приложений, данные конфигурации, пользовательские настройки или файлы, созданные пользователем.

Запоминающее устройство может взаимодействовать с программным обеспечением через прямое соединение между устройством и компьютером, на котором запущено программное обеспечение. Если запоминающее устройство не подключено напрямую к компьютеру, связь происходит по сети, которая может использоваться совместно с другим трафиком или специально выделена для хранения.

Как обсуждалось в первой статье этой серии, жесткие диски соответствуют определенным интерфейсам и форм-факторам, чтобы облегчить взаимодействие с другими системами. Например, внутренний жесткий диск может иметь форм-фактор 3,5 дюйма и использовать интерфейс Serial Advanced Technology Attachment (SATA) для подключения к системной шине компьютера. Жесткие диски также используют такие протоколы, как Internet Small Computer System Interface (iSCSI), для связи, связанной с хранением данных.

Хотя жесткие диски различаются по емкости и производительности, они обычно состоят из одних и тех же основных компонентов: пластин, узла шпинделя, узла привода, корпуса, в котором размещены эти компоненты, и материнской платы, которая управляет операциями.Остальная часть статьи посвящена каждому из этих компонентов.

Пластины HDD

Жесткие диски

Enterprise содержат несколько пластин, которые вращаются с очень высокой скоростью, при этом некоторые из них работают со скоростью 15 000 об / мин. Пластины представляют собой жесткие круглые диски, уложенные друг на друга с прокладками между ними для предотвращения трения дисков друг о друга и для размещения исполнительных рычагов и их головок чтения / записи. На рис. 1 показано, как пластины устанавливаются друг на друга со шпинделем в центре.Шпиндель удерживает их вместе и вращает как единое целое.

Рисунок 1. Основные компоненты жесткого диска (изображение OpenClipart-Vectors)

В этом случае на рисунке показан только один рычаг привода, который выходит за верхний опорный диск. На самом деле, на жестком диске также есть ножки между пластинами. Рычаги являются частью исполнительного механизма, представленного на рисунке компонентами в нижней части привода, где рычаг шарнирно соединяется с его основанием. Вы можете лучше понять это на Рисунке 2, на котором показан набор пластин и, если вы присмотритесь, рычаги привода, проходящие между пластинами.(Я немного подробнее расскажу о приводном механизме.)

Рисунок 2. Пластины жесткого диска и рычаги привода (фото olafpictures)

Фотография на рис. 2 также должна дать вам лучшее представление о том, как выглядят пластины. Как видите, пластины сформированы в виде тонких круглых дисков, которые изготавливаются с особой точностью, чтобы они были плоскими и сбалансированными, а все пластины были однородными.

Каждая пластина состоит из нескольких слоев. В его основе лежит жесткая подложка из немагнитного материала, такого как стекло, керамика или алюминиевый сплав.Продавцы все чаще обращаются к стеклу и керамике — часто к стеклокерамическому композиту — для создания подложки. Эти материалы более устойчивы к колебаниям температуры и растрескиванию, что позволяет создавать более тонкие пластины и поддерживать большую плотность.

Каждая сторона подложки диска покрыта очень тонким магнитным слоем, в котором хранятся двоичные данные. Поставщики используют разные материалы и процессы для нанесения магнитных носителей, но всегда с целью максимизировать плотность данных при обеспечении надежности.Полное обсуждение этих методологий выходит за рамки данной статьи. Просто знайте, что это очень сложные технологии, которые постоянно совершенствуются.

Независимо от того, как применяется магнитный носитель, этот слой невероятно тонкий, всего 20 нанометров (нм) или меньше, что делает этот слой весьма восприимчивым к повреждениям. По этой причине защитное покрытие покрывает магнитный носитель, чтобы уменьшить потенциальный вред.

Узел шпинделя жесткого диска

Через центр пластин проходит стержень или ось, которая служит шпинделем жесткого диска.Каждый диск надежно прикреплен к шпинделю, чтобы избежать проскальзывания и гарантировать, что диски вращаются вместе с постоянной скоростью. На рисунке 3 показана верхняя часть шпинделя вместе с верхним диском и его приводным рычагом.

Рис. 3. Верх узла шпинделя жесткого диска и стопки пластин (фото blickpixel)

Шпиндель непосредственно прикреплен к двигателю, который вращает шпиндель и пластины и контролирует их скорость. Двигатель представляет собой тщательно спроектированный механизм, обеспечивающий надежную и стабильную частоту вращения в течение всего срока службы привода при минимальной вибрации и шумах.Современные жесткие диски доступны со скоростью 4200, 7200, 10 000 и 15 000 об / мин (часто называемые 4K, 7K, 10K и 15K соответственно).

Жесткий диск также описывается с точки зрения его форм-фактора, который относится к размеру и форме устройства хранения. Сегодняшние жесткие диски бывают 2,5-дюймовые или 3,5-дюймовые, емкостью до 40 ТБ. Для архивирования обычно используются более медленные диски большего размера. Более быстрые диски с меньшей емкостью, как правило, поддерживают приложения с более высокими требованиями к производительности.

Еще одним фактором, который следует учитывать при оценке хранилища, является воздушная плотность — количество битов, которые могут храниться в определенной единице пространства на диске.Более высокая воздушная плотность означает, что для хранения определенного объема данных требуется меньше физического пространства, что приводит к более высокой пропускной способности.

Узел привода HDD

Узел привода отвечает за запись и чтение данных с пластин. Сборка состоит из двух основных компонентов: самого привода и набора рычагов, которые перемещаются по вращающимся пластинам.

На рис. 4 показан пример узла привода, где верхний рычаг четко виден над верхним диском.Гибкий ленточный кабель соединяет сборку с материнской платой жесткого диска для управления процессами чтения и записи.

Рисунок 4. Узел привода ГНБ (фото analogicus)

Привод — это тип двигателя, единственная цель которого — управлять движением рычагов. Технология, на которой основан привод, значительно эволюционировала с годами, так как требования к жестким дискам возросли. Сегодняшние жесткие диски отдают предпочтение конструкции звуковой катушки, которая включает в себя магниты и подпружиненные катушки для перемещения рычагов по пластинам при их вращении.

Рычаги прикрепляются непосредственно к приводу и перемещаются как единое целое, перемещаясь по дуге, чтобы гарантировать, что они охватывают все области, доступные для хранения.

На каждой стороне каждого диска по одному рычагу. В конце каждого плеча находится ползунок, который удерживает головку чтения / записи на месте и поддерживает электрическое соединение между головкой и материнской платой привода. Слайдер имеет аэродинамический дизайн, который позволяет голове парить над тарелкой во время вращения. На рис. 5 показан увеличенный вид ползунка на конце рычага и провода, соединяющего материнскую плату с головкой.

Рисунок 5. Рычаг и ползун привода жесткого диска (фото blickpixel)

Головка чтения / записи на кончике слайдера представляет собой крошечное электромагнитное устройство, которое, по сути, летает над вращающимся диском на очень близком расстоянии. Головка служит интерфейсом между материнской платой жесткого диска и магнитным носителем пластины.

Еще в 2008 году Матье Ламело написал статью о накопителях Seagate, которая появилась на сайте Tom’s Hardware. В статье Ламелот придумал отличную аналогию для описания головки чтения / записи:

Имея ширину менее ста нанометров и толщину около десяти, он летит над пластиной со скоростью до 15 000 об / мин на высоте, эквивалентной 40 атомам.Если вы начнете умножать эти бесконечно малые числа, вы начнете понимать их значение.

Затем

Ламелот сравнивает операцию «голова / диск» с полетом Boeing 747 над поверхностью земли на скорости 800 Маха на расстоянии менее одного сантиметра от земли, при этом подсчитывая каждую травинку и «делая менее 10 неустранимых ошибок подсчета на участке». эквивалентно всей Ирландии ».

Когда опорный диск вращается, головка может определять или изменять магнитные полярности опорного диска, которые представляют отдельные биты данных (единицы и нули).

Когда данные записываются на пластину, логическая плата жесткого диска посылает на головку небольшие электрические импульсы. Направление электрического тока определяет магнитное направление, которое, в свою очередь, определяет, записан ли бит как 1 или 0.

Данные организованы на пластине в виде дорожек и секторов. Дорожки представляют собой концентрические круги, которые содержат все данные на пластине, обеспечивая логическую структуру для организации данных на магнитных носителях. Каждая дорожка разбита на более мелкие секции, называемые секторами, которые являются наименьшими единицами хранения на пластине.Размер сектора обычно составляет 512 байт, хотя некоторые из современных жестких дисков поддерживают более крупные сектора.

Корпус и логическая плата жесткого диска

Пластины, узел шпинделя и узел привода заключены в герметичный кожух для предотвращения попадания загрязняющих веществ внутрь и нарушения операций хранения. В некоторых жестких дисках в корпусе есть вентиляционное отверстие с фильтром для выравнивания давления воздуха при вращении пластин. На рисунке 6 показан жесткий диск в его корпусе, но без крышки, что никогда не следует делать за пределами строго контролируемой среды (если только диск не готов к переработке).

Рисунок 6. Корпус и внутренние компоненты жесткого диска (фото Plagiator)

Некоторые производители представили заполненные гелием жесткие диски, которые обещают повысить плотность и производительность. Неудивительно, что корпус этих приводов полностью герметичен и не имеет вентиляционного отверстия. Гелий легче и холоднее воздуха и не такой плотный, что приводит к меньшему трению и меньшему потреблению энергии. Из-за этого вы можете использовать более тонкие пластины и сжимать больше данных на каждой пластине.

В дополнение к другим компонентам, жесткий диск включает логическую плату (печатную плату), установленную в нижней части корпуса.Плата логики управляет всеми операциями жесткого диска, включая двигатель шпинделя, приводной двигатель и поток данных к пластинам и от них. На рисунке 7 показана часть материнской платы с видимой нижней частью двигателя шпинделя.

Рисунок 7. Частичный вид материнской платы жесткого диска (фото blickpixel)

Логическая плата обычно включает в себя большую схему, называемую контроллером. Он также включает в себя микросхему оперативной памяти (ПЗУ) с установленной прошивкой. Контроллер использует микропрограммное обеспечение для управления операциями с жестким диском.В большинстве случаев логическая плата также содержит компонент оперативной памяти (RAM), часто называемый буферизованной памятью, для повышения производительности ввода-вывода.

Жесткий HDD

Неудивительно, что каждый компонент жесткого диска — это гораздо больше, чем то, что я здесь обсуждал. Одни только магнитные носители могли оправдать целую серию статей. Даже в этом случае информация, которую я рассмотрел, должна помочь вам лучше понять, как работает жесткий диск — или, по крайней мере, с до , чтобы понять, как он работает, — что, в свою очередь, должно предоставить вам лучшую основу для планирования ваших стратегий хранения.

Носители данных, конечно, намного сложнее, чем простые объяснения, которые я привел здесь, и вам решать, как далеко вы хотите углубиться в базовые технологии, чтобы лучше понять их. С этой целью вы можете рассматривать эту статью как отправную точку для понимания основных компонентов жестких дисков — пластин, узла шпинделя, узла привода, корпуса и логической платы — все они работают вместе, чтобы обеспечить энергонезависимость. хранилище для ваших цифровых данных.

.