Что такое HDD в компьютере — характеристики дисков SSD и HDD

Для чего нужен HDD и его функционал

Жёсткий диск — это постоянное запоминающее устройство компьютера, то есть, его основная функция — долговременное хранение данных. HDD в отличие от оперативной памяти не считается энергозависимой памятью, то есть, после отключения питания от компьютера, а потом как следствие и от жёсткого диска, вся информация, ранее сохранённая на этом накопителе, обязательно сохранится. Получается, что жёсткий диск служит лучшим местом на компьютере для хранения личной информации: файлы, фотографии, документы и видеозаписи, явно будут долго храниться именно на нём, а сохранённую информацию можно будет использовать и в дальнейшем в своих нуждах.

Операционная система, чаще всего это именно Windows, тоже устанавливается в раздел жёсткого диска.

Сама информация, сохранённая на компьютерном жёстком диске совсем не обязательно должна храниться на нём вечно, а даже наоборот, по мере её ненадобности, HDD нужно от неё очищать, путём её удаления.

Первые жесткие диски

Дебютный жесткий диск HDD RAMAC 305 был выпущен корпорацией IBM в 1956 году. Он представлял собой устройство из 50 металлических пластин, сопоставимое по габаритам с производственным рефрижератором весом в тонну. Накопитель обеспечивал доступ к данным за 600 миллисекунд, скорость информационного обеспечения составляла 8,8 байтов в секунду. Система была ненадежной, так как элементы быстро нагревались и изнашивались, и в 1961 году выпуск модели RAMAC 305 был остановлен.

HDD RAMAC 305

Последователем данного винчестера стал IBM 1301, выпущенный в этом же году по технологии Air Bearing, которая позволила увеличить срок службы прибора за счет воздушного слоя между головкой и поверхностью накопителя. В 1962 году появилась модифицированная модель 1311 со сменными кассетами.

В 1973 году в историю вошла модель HDD диска IBM 3340. Устройство обеспечивало получение доступа к информации за 25 миллисекунд и высокую скорость передачи данных – 885 килобайт в секунду.

IBM 3340

Существенное влияние на эволюцию винчестеров оказало изобретение тонкопленочного магнитного покрытия. Благодаря этой разработке в 1979 году появился накопитель IBM 3370, у которого плотность записи была увеличена в десятки раз.

В 1980 году появилась модель 3380 с емкостью 2,52 гигабайта и скоростью информационного обеспечения 3 мегабайта в секунду.

Революция в индустрии HDD

Упомянутые выше винчестеры были направлены на использование в корпоративном сегменте. Ввиду компьютерной революции пользователи ПК стали более придирчивыми – возможности хранить 1,2 мегабайта данных на дискете диаметром 5,25 дюймов людям было уже недостаточно.

С учетом требований пользователей в 1980 году компания Seagate разработала премьерный жесткий диск HDD для широкого потребления, который назывался ST-506.

Seagate ST-506

В 1983 году IBM выпустила видоизмененный стандарт накопителя IBM PC – IBM 5160, который вмещал 10 мегабайт информации.

Значительным прорывом в эволюции стал выпущенный в 1988 году HDD в формате 2,5 дюйма и емкостью 20 мегабайт – PrairieTek 220. Десять лет спустя данный формат начали использовать в разработке ноутбуков. В 1992 году на рынок вышел Seagate Barracuda 2LP – новый HDD диск, шпиндель которого вращался со скоростью 7200 оборотов в минуту.

Конец 20 века был ознаменован временем скоростных пластин и появлением современных стандартов.

Barracuda 2LP HDD

Распространённые названия жёсткого диска, откуда появилось название «Винчестер»

Ответ на вопрос что такое HDD можно сформулировать как накопитель на жёстких магнитных дисках, пожалуй, самая профильная формулировка, но также этот накопитель правильно называть: HMDD (hard magnetic disk drive от англ.), жёсткий диск, винчестер и разными производными.

  1. HDD или HMDD — здесь всё просто, перевод с английского языка — накопитель на жёстких магнитных дисках.
  2. Жёсткий диск и почему не мягкий, всё просто внутри жёсткого диска имеются пластины, они твёрдые, примерно в одно время с ним появились дискеты, у этого носителя информации, составляющей частью были гибкие (мягкие) магнитные диски — флоппи. Поэтому смех, вызванный из-за фразы: почему жёсткий диск не мягкий совершенно не обоснованный, разве только у незнающего человека.
  3. Само название винчестер ближе уже к профессиональному сленгу, появление данного названия наверняка, не известно, но существует наиболее популярная трактовка, которую рассмотрим ниже.

Опять для понимания появления другого имени жёсткого диска как компьютерного винчестера, нужно обратиться к истории. Винчестеры раньше имели немного больший размер чем в наше время. В 1973 году выл выпущена моделью HDD 3340, сам диск же для краткости обозначался инженерами, разработавшими его «30-30», обозначавшее 2 модуля по 30 мегабайт, что дало повод найти соотношение с американской винтовкой Winchester, у которой патроны имели созвучное название 30-30 Winchester, отсюда и его название — винчестер.

Виды жестких дисков

Магнитные диски делают много разных производителей, основные из них это: Seagate, Western Digital и Toshiba. Делят их на следующие виды:

  • 3.5 дюймов — используют HDD такого размера обычно в персональных компьютерах и на серверах.
  • 2.5 дюймов — в таком варианте можно чаще всего встретить в ноутбуках, но и на ПК тоже ставят.
  • Внешние HDD — работают по USB, можно подключить к любому устройству, например, к телевизору, что реально удобно.

Характеристики жестких дисков

Основные характеристики Hard Disk это:

  • Объем памяти — для домашнего ПК рекомендую на данный момент брать модели от 1 Тб т.к. игры, кино и другой медиа контент будет занимать довольно много места.
  • Форм фактор — для ПК стоит взять или 3.5 или 2.5, а для ноутбука 2.5. Если нужен, например, для телевизора — берите внешний.
  • Скорость работы — брать только от 7200 об/мин, остальное будет очень медленно, я про 5400 об/мин, особенно по сравнению с SSD. Лучше если найдете вариант с 10000 об/мин.
  • Интерфейс подключения — на данный момент в материнских платах для HDD предусмотрен интерфейс SATA, раньше использовался IDE. Внешние же — подключаются просто по USB.
  • Время произвольного доступа — промежуток в течение, которого жесткий гарантированно выполнит запись или чтение. Обычно это от 3 до 15 миллисекунд.

Также их можно еще разделить на: уровень издаваемого шума, защищенность от физического воздействия, надежность, на сколько циклов рассчитан.

От чего зависит скорость чтения

Каждый пользователь обращает внимание на скорость чтения жесткого диска при покупке, поскольку от этого зависит эффективность его работы. На данный параметр влияет сразу несколько факторов, о которых мы бы и хотели поговорить в рамках этой статьи. Кроме этого, предлагаем ознакомиться с нормами этого показателя и расскажем о том, как самостоятельно его измерять.

Работа магнитного накопителя осуществляется с помощью специальных механизмов, функционирующих внутри корпуса. Они являются движущимися, поэтому от скорости их вращения напрямую зависит чтение и запись файлов. Сейчас золотым стандартом считается быстрота вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту.

Модели с большим значением используются в серверных установках и тут нужно учитывать, что тепловыделение и потребление электроэнергии при таком движении тоже больше. При чтении головка HDD должна переместиться на определенный участок дорожки, из-за этого возникает задержка, которая тоже влияет на быстроту считывания информации. Она измеряется в миллисекундах и оптимальным результатом для домашнего использования считается задержка в 7-14 мс.

Скорость вращения шпинделя на жестком диске для компьютера

Объем кэша тоже оказывает влияние на рассматриваемый параметр. Дело в том, что при первом обращении к данным они помещаются во временное хранилище — буфер. Чем больше объем этого хранилища, тем больше информации там может уместиться, соответственно, последующее ее считывание будет производиться в несколько раз быстрее. В популярных моделях накопителей, установленных в компьютеры обычных юзеров, установлен буфер размером 8-128 МБ, чего вполне хватает для ежедневного использования.

Объем буфера на жестком диске для компьютера

Поддерживаемые жестким диском алгоритмы тоже оказывают немалое влияние на быстродействие устройства. Взять за пример можно хотя бы NCQ (Native Command Queuing) — аппаратную установку очередности команд. Такая технология позволяет принимать несколько запросов одновременно и перестраивать их в максимально эффективном порядке. Из-за этого чтение будет производиться в несколько раз быстрее. Более устаревшей считается технология TCQ, обладающая некоторым ограничением на количество одновременно посылаемых команд. SATA NCQ — новейший стандарт, позволяющий работать единовременно с 32 командами.

Зависит скорость чтения и от объема диска, что напрямую связанно с расположением дорожек на накопителе. Чем больше информации, тем медленнее происходит перемещение к необходимому сектору, а файлы с большей вероятностью будут записаны в разные кластеры, что тоже отразится на считывании.

Разметка кластеров и секторов на жестком диске

Каждая файловая система работает по своему алгоритму чтения и записи, и это приводит к тому, что быстродействие одинаковых моделей HDD, но на разных ФС, будет различной. Возьмем для сравнения NTFS и FAT32 — наиболее используемые файловые системы на операционной системе Windows. NTFS более подвержена к фрагментации конкретно системных областей, поэтому головки диска совершают больше движений, нежели при установленной FAT32.

Сейчас все чаще диски работают с режимом Bus Mastering, который позволяет обмениваться данными без участия процессора. Система NTFS при этом использует еще запоздалое кэширование, записывая большую часть данных в буфер позднее FAT32, а из-за этого страдает скорость чтения. Из-за этого можно сделать, что файловые системы FAT в целом быстрее NTFS. Не будем сравнивать все доступные на сегодняшний день ФС, мы лишь показали на примере, что разница в производительности присутствует.

Напоследок хотелось бы отметить и версии интерфейса подключения SATA. SATA первого поколения имеет пропускную способность в 1,5 ГБ/c, а SATA 2 — 3 ГБ/c, что при использовании современных накопителей на старых материнских платах тоже может сказаться на быстродействии и вызвать определенные ограничения.

Интерфейс подключения жесткого диска

HDD или SSD

Это два разных типа накопителей. Вот чем они отличаются.

HDD (hard disk drive — «жесткий диск»). Принцип работы основан на магнитной записи. Внутри корпуса размещаются диски из особой смеси металла и стекла с напылением сверху. На верхний слой записывается информация — по сути, тем же способом, что и на виниловых пластинках. Технология энергонезависимая: информация остается на диске и без подключения электричества.

У HDD есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, и диски сдвинутся с места, напыление повредится, и данные потеряются. Поэтому HDD или используют внутри системного блока или ноутбука, или помещают в специальный корпус и обращаются супернежно. Зато есть небольшая возможность восстановить данные даже с частично неисправного диска.

Так работает HDD-накопитель

SSD (solid-state drive — «твердотельный накопитель»). Такой диск состоит из контроллера и набора микросхем, на которых хранится информация.

Мельчайшие элементы внутри микросхем принимают значение «1» либо «0». Дальше процессор считывает эти значения и преобразует их в привычные нам файлы: документы, картинки, видео. SSD можно сравнить с продвинутой и объемной флешкой.

Из минусов SDD обычно называют цену и емкость: в продаже сложно найти SDD с объемом больше 2 Тб. И стоят такие диски обычно дороже, чем HDD.

Так работает SSD-накопитель

SSHD (solid-state hybrid drive — «гибридный жесткий диск»). Это устройство, в котором данные хранятся и на дисках, и во флеш-памяти.

Такие устройства повышают производительность компьютера за счет особой архитектуры: они записывают на SSD-часть диска информацию, которая нужна для загрузки операционной системы. Во время следующего включения компьютера система начнет работать быстрее, потому что ее данные расположены на быстрой части диска.

Моментами такие устройства работают быстрее, но по сути остаются теми же HDD со всеми их недостатками.

Например:

  • Жесткий диск HDD на 1 Тб — Seagate Рза 4036 .
  • Твердотельный накопитель SSD на 500 Гб — Samsung Рза 5299 .
  • Гибридный жесткий диск SSHD на 2 Тб — Seagate Рза 10 490 .

Внешний или внутренний диск

Накопители можно устанавливать внутрь компьютера или ноутбука или просто носить с собой как флешку.

Внутренние жесткие диски помещаются внутрь системного блока или ноутбука. Здесь важен форм-фактор — то, какого размера и формы будет жесткий диск. Его указывают обычно в дюймах.

Например, если купить для обычного системного блока жесткий диск шириной 2,5 дюйма, придется думать, куда его положить: стандартные крепления рассчитаны на диски 3,5 дюйма. В ноутбуках обычно используют форм-фактор 2,5 — большей ширины диск вы туда просто не засунете.

Некоторые производители измеряют диски не в дюймах, а в миллиметрах. Пишут так: 2242, 2262 или 2280 мм. Первые две цифры означают длину диска, последние две — ширину. Такие форм-факторы используют для SSD.

Что такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDDПрежде чем выбирать внутренний жесткий диск, проверьте, какой нужен форм-фактор, в инструкции к компьютеру или ноутбуку. Или просто посмотрите на характеристики уже имеющегося жесткого диска.

Чтобы подключить внутренний диск, нужно выключить компьютер или ноутбук, снять крышку, найти нужные разъемы для обмена данными и питания, подсоединить устройство.

Например:

  • Внутренний HDD для системного блока с форм-фактором 3,5 — Seagate Рза 3669 .
  • Внутренний HDD для ноутбука с форм-фактором 2,5 — Toshiba Рза 3904 .
  • Внутренний SSD с форм-фактором 2280 — A-DATA Рза 11 990 .

Внешние жесткие диски можно носить с собой, поэтому от форм-фактора зависит только удобство. Я спокойно пользуюсь большим диском на 2,5 дюйма, а кто-то предпочитает миниатюрные на 1,8 дюйма.

Внешние диски чаще всего используют USB-разъемы, поэтому для их подключения нужно просто вставить провод в нужное гнездо — как флешку.

Например:

  • Внешний HDD с форм-фактором 2,5 — Toshiba Рза 3799.
  • Внешний SSD с форм-фактором 2,5 — Samsung Рза 7599.

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.

История прогресса накопителей

  • 1956 год — жесткий диск IBM 350 в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нем покрытых чистым железом тонких дисков диаметром с большую пиццу (610 мм) составлял около 4,4 мегабайт (5 миллионов 6-битных байт).
  • 1980 год — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб.
  • 1986 год — Стандарт 1991 год — Максимальная ёмкость 100 Мб.
  • 1995 год — Максимальная ёмкость 2 Гб.
  • 1997 год — Максимальная ёмкость 10 Гб.
  • 1998 год — Стандарты UDMA/33 и ATAPI.
  • 1999 год — IBM выпускает.
  • 2002 год — Взят барьер адресного пространства выше 137 Гб (проблема 48-bit 2003 год — Появление 2005 год — Максимальная ёмкость 500 Гб.
  • 2005 год — Стандарт Serial ATA 3G (или SATA II).
  • 2005 год — Появление.
  • 2006 год — Применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях.
  • 2006 год — Появление первых «гибридных» жёстких дисков, содержащих блок флэш-памяти.
  • 2007 год — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб.
  • 2008 год — Seagate Technology LLC представляет накопитель емкостью 1,5 Тб.
  • 2009 год — Новые пластины позволили Seagate Technology LLC впервые в истории создать 2-терабайтный винчестер.
  • 2009 год — Компания Western Digital выпустила в продажу жёсткий диск объёмом 2 Тб.

Конструкция

Конструкция HDD выглядит одновременно простой и довольно сложной. Собирается он из следующих основных компонентов:

  • Корпус — защищает от пыли, влаги.
  • Магнитные пластины — на них, как раз и производится запись информации.
  • Головки записи/чтения — они считывают информацию с магнитных пластин.
  • Двигатель — он вращает магнитные пластины.
  • Контроллер — управляет работой, по сути это обычная микросхема.

Устройство

Что такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDDСхема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона

Что такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDDЧто такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDD
Разобранный жёсткий диск Samsung HD753LJ ёмкостью 750 ГбЧто такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDD

Магнит соленоидного малоинерционного двигателя, который перемещает головку жёсткого дискаЧто такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDD
Что такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDD
Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, в некоторых моделях разделённые сепараторами, а также блок головок с устройством позиционирования, и электропривод шпинделя.

Вопреки расхожему мнению, в подавляющем большинстве устройств 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 (например, в самолёте) и температуры, а также 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.

Блок головок — пакет кронштейнов (рычагов) из упругой стали (обычно 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 (IBM), 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 составляют коммерческую тайну. Большинство бюджетных устройств содержит одну или две пластины, но существуют модели с бо́льшим числом пластин.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (от 3600 до 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. Шпиндельный двигатель жёсткого диска трёхфазный синхронный, что обеспечивает стабильность вращения магнитных дисков, смонтированных на оси (шпинделе) двигателя. Статор двигателя содержит три обмотки, включенных «звездой» с отводом посередине, а ротор — постоянный секционный магнит.

Сепаратор (разделитель) — пластина, изготовленная из пластика или алюминия, находящаяся между пластинами магнитных дисков и над верхней пластиной магнитного диска. Используется для выравнивания потоков воздуха внутри гермозоны.

Устройство позиционирования

Что такое HDD в компьютере - характеристики дисков SSD и HDD
Устройство позиционирования головок (сервопривод, жарг. актуатор) представляет из себя малоинерционный соленоидный двигатель. Оно состоит из неподвижной пары сильных неодимовых постоянных магнитов, а также катушки (соленоид) на подвижном кронштейне блока головок.

Принцип работы двигателя заключается в следующем: обмотка находится внутри статора (обычно два неподвижных магнита), ток, подаваемый с различной силой и полярностью, заставляет её точно позиционировать кронштейн (коромысло) с головками по радиальной траектории. От скорости работы устройства позиционирования зависит время поиска данных на поверхности пластин.

В каждом накопителе существует специальная зона, называемая парковочной, именно на ней останавливаются головки в те моменты, когда накопитель выключен, либо находится в одном из режимов низкого энергопотребления. В состоянии парковки кронштейн (коромысло) блока головок находится в крайнем положении и упирается в ограничитель хода. При операциях доступа к информации (чтение/запись) одним из источников шума является вибрация вследствие ударов кронштейнов, удерживающих магнитные головки, об ограничители хода в процессе возвращения головок в нулевую позицию.

Для снижения шума на ограничителях хода установлены демпфирующие шайбы из мягкой резины. Значительно уменьшить шум жёсткого диска можно программным путем, меняя параметры режимов ускорения и торможения блока головок. Для этого разработана специальная технология — Automatic Acoustic Management. Официально возможность программного управления уровнем шума жёсткого диска появилась в стандарте ATA/ATAPI-6 (для этого нужно менять значение управляющей переменной), хотя некоторые производители делали экспериментальные реализации и ранее.

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 управления 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), приёма и обработки сигналов с датчиков устройства (система датчиков может включать в себя одноосный акселерометр, используемый в качестве датчика удара, трёхосный акселерометр, используемый в качестве датчика свободного падения, датчик давления, датчик угловых ускорений, датчик температуры).

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 сравнение принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец, наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

Запись данных на HDD

Принцип работы HDD очень схож с принципом работы магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки. При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки возникает переменное магнитное поле. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, а это, в свою очередь, приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке (эффекта электромагнитной индукции).

Для считывания в последнее время активно применяется магниторезистивный эффект, в дисках применяются магниторезистивные головки. Изменение магнитного поля в этих головках приводит к изменению сопротивления, которое зависит от изменения напряженности магнитного поля. Такие головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации.

Методы записи

  • Продольная запись

Информация записывается при помощи маленькой головки. Она проходит над поверхностью вращающегося диска и намагничивает горизонтальные дискретные области. Вектор намагниченности домена расположен продольно (параллельно поверхности диска). Каждая из этих областей представляет собой логический ноль или единицу, в зависимости от направления намагниченности. Максимально достижимая плотность записи при этом методе составляет порядка 23 Гбит/см². В 2010 году данный метод был вытеснен методом перпендикулярной записи.

  • Перпендикулярная запись

Технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах, что позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у нынешных образцов составляет 400 Гбит на кв/дюйм (62 Гбит/см²). HDD с перпендикулярной записью вышли на рынок в 2005 году.

  • Тепловая магнитная запись (HAMR)

Данный метод записи в настоящее время является самым перспективным из существующих, он активно разрабатывается и по сей день. Суть данного метода такова: в нем применяется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После охлаждения диска, намагниченность «закрепляется». На рынке HDD данного типа пока мало, есть лишь экспериментальные образцы, плотность записи которых 150 Гбит/см². Разработка HAMR-технологий ведется уже довольно-таки давно, но эксперты до сих пор расходятся в оценках максимальной плотности записи. К примеру, компания Hitachi называет предел в 2,3−3,1 Тбит/см², а Seagate Technology уверены, что плотность записи HAMR-носителей достигнет 7,75 Тбит/см². Широкое распространение данной технологии началось только в 2012 году.

  • Структурированные носители данных

Структурированный носитель данных (Bit patterned media), — перспективная технология хранения данных на магнитном носителе, в которой для записи используются массивы одинаковых магнитных ячеек, каждая из которых соответствует одному биту информации. Этим она отличается от представителей современных технологий магнитной записи, где бит информации записывается на нескольких магнитных доменах.

Как выбрать жёсткий диск?

Выбор жёсткого диска для компьютера легче всего сделать, по порядку отвечая на следующие вопросы:

  • Как планируется использовать HDD — внутри компьютера или в качестве переносного носителя? О преимуществах и недостатках этих разновидностей написано выше; пользователю, нечасто пускающемуся в дорогу и имеющему в распоряжении обычный стационарный ПК, логичнее будет предпочесть первый вариант; владельцу ноутбука или любителю путешествий — второй.
  • Какой на компьютере доступен интерфейс подключения? В настоящее время есть два основных варианта: IDE — сильно устаревший, но всё ещё имеющийся в продаже; SATA первого, второго и третьего поколений — новый, значительно более производительный и энергозащищённый.

Совет: узнать, какой интерфейс нужен, можно, взглянув на разъёмы старого жёсткого диска или свободные шлейфы внутри компьютера — отличить SATA от IDE не составит никакого труда.

  • Для чего планируется использовать винчестер? Это основополагающий вопрос; он напрямую определяет сразу два важных параметра: ёмкость носителя и число оборотов магнитных пластинок вокруг своей оси в минуту. Если пользователь хочет запускать с жёсткого диска операционную систему и хранить на нём «рабочую» информацию, хватит объёма от 256 гигабайтов и скорости вращения от 7200 оборотов в минуту. «Вторичные» HDD, нужные для хранения и архивирования информации, должны в современных условиях обладать ёмкостью от терабайта, однако могут иметь меньшую скорость вращения, поскольку время задержки при обращении к ним не является критическим параметром. В целом же действует эмпирическое правило: чем больше, тем лучше — но и дороже; руководствуясь предложенным алгоритмом или игнорируя его, юзер заплатит за винчестер ровно столько, сколько готов отдать — и получит соответствующие результаты.
  • В каких условиях будет эксплуатироваться НЖМД? Чем «агрессивнее» обстановка вокруг (с учётом пыли, вибрации, возможных ударов и перепадов напряжения), тем выше должен быть уровень защиты и тем дороже будет модель.
  • Будет ли компьютер работать ночью? Жёсткие диски во время вращения издают характерное жужжание — для большинства неприметное, но на некоторых людей действующее раздражающе. Чтобы избежать излишней траты нервов, пользователю рекомендуется сразу выбрать HDD с повышенным уровнем шумоизоляции.

Важно: ориентироваться при выборе винчестера на наименование производителя давно не имеет смысла. Практически весь рынок занят тремя корпорациями: Toshiba, Seagate и Western Digital — в итоге и разброс цен, и разница в качестве продукции при других равных условиях минимальны.

Теперь, определившись с требуемыми параметрами жёсткого диска для компьютера, можно отправляться в магазин — и подобрать для себя оптимальный вариант, не забыв взять у продавца гарантийный талон.

Каким должен быть идеальный жесткий диск? Примеры хороших моделей для домашнего ПК

Подытожим – каким должен быть хороший жесткий диск для домашнего компьютера?

  • Объем: 3-8 ТБ (больше – невыгодно).
  • Скорость: не важна.
  • Объем кэш-памяти: не важен.
  • Интерфейс: SATA III.
  • Форм-фактор: 3.5 дюйма.
  • Наполнение: воздушное (гелиевые пока показали себя достаточно надежными, но информации по долгосрочной работе нет).
  • Тип записи: классический CMR (НЕ черепичный SMR).
  • Назначение и режим работы: 24/7.
  • Уровень шума: до 35 дБ (а лучше – до 30).
  • Производитель: WD или Seagate.

Теперь – непосредственно примеры подходящих моделей:

  1. Все WD Purple от 3 до 8 терабайт. Неважно, что формально они для систем видеонаблюдения – эти жесткие диски превосходно показывают себя и в настольных ПК, в том числе игровых, потому что ориентированы на круглосуточное использование.
  2. Seagate IronWolf, SkyHawk и Exos также от 3 до 8 терабайт – возможно, не все модели. Сверяйте спецификации перед покупкой.

И примеры неподходящих:

  1. WD Blue и Seagate Barracuda. Не рассчитаны на круглосуточную работу, многие используют черепичную запись.
  2. WD Ultrastar – высокий уровень шума.
  3. WD Red – многие используют черепичную запись. Модели с классической CMR брать можно.
  4. Seagate Archive – используют черепичную запись.
  5. Почти все жесткие диски объемом от 10-12 терабайт – неоправданно дорогие, выгоднее набрать тот же объем 6-8 терабайтными.

Ограничения физической емкости

Максимальный объем емкости, используемой жестким диском, зависит от целого ряда факторов, к числу которых можно отнести интерфейс, драйвера, операционную и файловую систему.

У первого накопителя АТА, выпущенного в 1986 году, имелось ограничение емкости, максимальное значение которого составляло 137 Гб.

Разные версии BIOS также способствовали уменьшению максимальной емкости жестких дисков, а потому системы, скомпонованные до 1998 г., имели емкость – до 8,4 Гб, а системы, выпущенные до 1994 г., — 528 Мб.

Даже после решения проблем с BIOS ограничение емкости накопителей с интерфейсом подключения АТА осталось, максимальное его значение составляло в 137 Гб. Это ограничение было преодолено посредствам стандарта ATA-6, выпущенного в 2001 г. Данный стандарт использовал расширенную схему адресации, что, в свою очередь, поспособствовало увеличению емкости накопителей до 144 Гб. Подобное решение позволило явить свету накопители с интерфейсами PATA и SATA, у которых объем вмещаемой информации — выше указанного ограничения в 137 Гб.

Ограничения ОС на максимальный объем

Практически все современные операционные системы не накладывают каких-либо ограничений на такой показатель как емкость жестких дисков, чего нельзя сказать о более ранних версиях операционных систем.

Так, например, DOS не распознавал жесткие диски, емкость которых превышала 8,4 Гб, поскольку доступ к накопителям в данном случае выполнялся посредствам LBA-адресации, при этом в DOS 6.x и более ранних версиях поддерживалась лишь CHS-адресация.

Ограничение емкости жесткого диска также имеется в случае установки ОС Windows 95. Максимальное значение этого ограничения — 32 Гб. Помимо этого, обновленными версиями Windows 95 поддерживается лишь файловая система FAT16, которая, в свою очередь, налагает ограничение в размере 2 Гб на размеры разделов. Из этого следует, что в случае использования жесткого диска на 30 Гб, его нужно поделить на 15 разделов.

Ограничения операционной системы Windows 98 допускают использование жестких дисков большего объема.

Источники
  • http://ProComputer.su/sostav-kompyutera/33-chto-takoe-hdd-
  • https://timeweb.com/ru/community/articles/istoriya-evolyucii-i-perspektivy-hdd
  • https://anisim.org/articles/zhestkiy-disk-hdd/
  • https://Lumpics.ru/what-is-the-read-speed-hdd/
  • https://journal.tinkoff.ru/list/faq-hard-drive/
  • https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1054529
  • https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/15666
  • https://www.alterbit.ru/glossary140.html
  • https://konekto.ru/chto-takoe-zhjostkij-disk.html
  • https://overclockers.ru/blog/Zeroblog/show/56716/kak-vybrat-zhestkij-disk-dlya-kompjutera
  • https://www.white-windows.ru/podrobno-i-prosto-o-zhestkom-diske-on-zhe-hdd-hard-disk-drive/

Помогла ли вам статья?

Рейтинг
( Пока оценок нет )
iVirt-it.ru
Adblock
detector