Хард драйв что это в компьютере

Про жёсткий диск Винчестера.

Винчестер или жёсткий диск (HDD – hard disk drive – так и переводится) – это основное хранилище данных, в котором хранится ваша операционная система и все те данные, какие вы записываете на компьютер . Флешки, карты и прочее не в счёт. Без жёсткого диска компьютер неполноценен.

Всё реже в компьютерной литературе встречается понятие винчестер, которое ещё недавно было популярным в качестве понятия хранилища данных и синонима жёсткого диска. Оно уходит в небытие, так как фактически жёсткий диск винчестером называть нельзя. Винчестер – или диск Винчестера – одно из ранних устройств, применявшихся в компьютерах IBM, и являвшееся, по сути, частично съёмным устройством.

Как видите его устройство очень напоминает устройство самого современного жёсткого диска. Это устройство впервые увидело свет в уже далёком 1973, стало известным под названием модель 3340 и было способно хранить несколько десятков Мбайт данных: 30 Мб постоянной и 30 Мб съёмной памяти в виде снимаемого картриджа. Отсюда и название по аналогии с одноимённой американской винтовкой конца 19 века «Винчестера .30-30».

жёсткий диск

Сегодня жёсткий диск это устройство, которое характеризуется определённым набором параметров. Как покупателей и потребителей нас интересуют самые главные из них:

Объём памяти

Скорость вращения

Размер буфера

Объём памяти . Здесь всё просто и логично. Чем больше объём, тем лучше. Производители могут быть разными, устройства различаться по качеству. Однако 500Гб это меньше, чем 1Тб . Считаем истину непреложной.

Скорость вращения шпинделя . Их две, и они стандартны: 5400 и 7200 об/мин. Встречаются диски с изменяемыми скоростями и работающие на более высоких скоростях, но это уже удел профессионалов и в обычном компьютерном магазине вы их не найдёте. Здесь тоже всё просто: чем быстрее скорость, тем быстрее ваш диск. Однако есть некоторые незначительные нюансы. Так, для настольных компьютеров рекомендуется выбирать жёсткий диск с максимальной скоростью. Но если вы решили, что в компьютере найдётся место для двух устройств, распределите их так: жёсткий диск под систему или системы с максимальной скоростью меньшего объёма и HDD со скоростью 5400 об/мин, но объёмом побольше. Кстати, в ноутбуке вы, скорее всего, не найдёте HDD на 7200 об/мин.

Размер буфера обмена данными с HDD . Размер буфера также определяется количеством памяти. Здесь тоже всё просто: чем выше, тем лучше. При покупке обратите внимание на размер: если вам продают жёсткий диск с размером буфера меньше 64 Мб – вам подсовывают старьё.

Ещё одним фактором при выборе HDD может послужить количество пластин или блинов внутри диска. Этот показатель редко выставляется на ценнике, его проще найти по модели устройства. Считается, что меньшее количество блинов свидетельствует о более высокой бесшумности и надёжности. Моя личная практика такого подтверждения не находит.

Интерфейс жёсткого диска. Под мудрёным названием скрывается лишь способ подключения к разъёмам на материнской плате. Интерфейсов немало, но вам в магазине предложат только два: IDE и SATA. Сегодня предложат уже один – SATA. Первый устарел, современные платы выпускаются уже без слотов под него. Но если вы решили усовершенствовать своего «старичка», уточните прямо на месте.

жёсткий диск IDE

Далее по выбору интерфейса. SATA-шных дисков успело наплодиться. Мне известны уже три серии или поколений: I, II и III. Различаются скоростью передачи данных: 1,5 Гбайт, 3 Гбайт и 6 Гбайт. Отличаются только скоростями. Материнская плата тоже имеет соответствующий слот под соответствующую скоростью. Но эти интерфейсы взаимозаменяемы.

жёсткий диск SATA

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.

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

В конструкции есть и другие элементы, но эти основные из них.

Из чего состоит жесткий диск

Практически каждый современный винчестер включает один и тот же набор компонентов:

• диски (их количество чаще всего доходит до 5 штук);

• головки чтения/записи (их количество чаще всего доходит до 10 штук);

• механизм привода головок (данный механизм устанавливает головки в необходимое положение);

• двигатель привода дисков (устройство, приводящее во вращение диски);

• воздушный фильтр (фильтры, расположенные внутри корпуса накопителя);

• печатную плату со схемами управления (посредствам этого компонента производится управление накопителем и контроллером);

• кабели и разъемы (электронные компоненты HDD).

В качестве корпуса для дисков, головок, механизма привода головок и двигателя привода дисков чаще всего используется герметичный короб — HDA. Обычно данный короб является единым узлом, который практически никогда не вскрывается. Иные компоненты, не входящие в HDA, к числу которых можно отнести элементы конфигурации, печатную плату и лицевую панель, — съемные.

Для чего нужен жёсткий диск?

Как уже упоминалось, основное назначение жёсткого диска — постоянное (в отличие от оперативной памяти) хранение виртуальных данных. Разница видна на простом примере: когда компьютер выключается, ОЗУ автоматически очищается, так как не обладает ресурсами для записи; в то же время файлы и незавершённые системные процессы сохраняются на HDD и остаются доступны после очередного включения.

Следовательно, пользователю не нужно каждый раз переписывать информацию на листочек, наносить на перфоленту, скидывать на оптический диск или дискету. Достаточно просто запустить компьютер или ноутбук — и почти мгновенно получить доступ к ранее созданным или просматриваемым данным.

Второе назначение НЖМД — перенос и распространение цифровой информации; в современных условиях возможны несколько вариантов процесса:

физический — пользователь записывает данные на жёсткий диск и переставляет его из одного компьютера в другой;
виртуальный — сведения распространяются при помощи технологий удалённого доступа, в том числе в «облаках»; в зависимости от выбранных владельцем настроек файлы могут быть доступны как только ему, так и неограниченному числу пользователей по всему миру.

Винчестеры, выполняющие вторую функцию, могут входить в состав так называемых серверов — программно-аппаратных комплексов, обеспечивающих массовый доступ к уникальным, изначально хранящимся только в одном месте данным.

Важнейшая опция жёсткого диска, являющаяся частным случаем первой, — создание среды для запуска и использования на компьютере операционной системы. Именно благодаря НЖМД пользователю нет необходимости каждый раз запускаться с дискеты, CD, DVD или флешки — теперь эта необходимость возникает только при повреждении критически важных данных на HDD или при необходимости переустановки ОС.

Устройство жесткого диска

Правильное название данного устройства звучит как — накопитель на жестких магнитных дисках или hard (magnetic) disk drive на английском языке. Так же широко распространены следующие варианты: винчестер, винт, хард, НМЖД, HDD, HMDD. Почему его называют винчестер есть множество версий, но наиболее распространенная версия, что первый жесткий диск в современном понимании этого слова разработанный компанией IBM имел внутренне сокращенное наименование «30-30», что совпадало с популярной охотничьей винтовкой Winchester Model 1894 применявшей патрон .30-30 Winchester . Название «винт» является его сокращением в компьютерном сленге.

Мы не будем подробно описывать принципы магнитной записи и устройства HDD, так как обычным пользователям это не нужно, а рассмотрим основные моменты работы жесткого диска и его характеристики. Технически представляет собой устройство записи и хранения информации основанное на принципе магнитной записи. Информация записывается на круглые жесткие диски (пластины или блины) покрытые слоем ферромагнитного материала и расположенные на одной оси привода. Чтение и запись данных осуществляется с помощью подвижных считывающих головок. Принцип напоминает проигрыватель на виниловых пластинках, однако в винчестере считывающие головки не касаются поверхности пластин, в отличие от иглы проигрывателя. В рабочем положении они парят над поверхностью пластин на высоте нескольких нанометров за счет потока набегающего воздуха от быстрого вращения пластин. В выключенном состоянии, головки располагаются в парковочной зоне, чтобы исключить случайное взаимное повреждение деталей от сотрясения винчестера.

Наличие подвижных механических частей несколько снижает надежность устройства, однако отсутствие прямого механического контакта между подвижными деталями компенсирует этот недостаток и обеспечивает надежность и большой ресурс работы винчестеров. Тем не менее, иногда на диске могут все-таки появляться поврежденные участки по различным причинам. Помимо пластин, привода и считывающих головок в одном корпусе с ними располагается управляющая электроника.

Стоит отметить, что сейчас активно развивается технология твердотельных накопителей (SSD). Так же используется для долговременного хранения информации в компьютере, но в них используются микросхемы памяти и отсутствуют движущиеся части. Кроме этого, есть гибридные жесткие диски, сочетающие в одном устройстве традиционный жесткий диск и SSD маленького объема для кэша.

Подвижная головка состоит из двух частей: головка чтения и головка записи. В зависимости от необходимой в данный момент времени операции, используется нужная головка. Количество пластин в корпусе жесткого диска может быть различно и зависит от его емкости и примененных технологий записи. Меньшее количество пластин уменьшает энергопотребление, снижает количество подвижных частей, улучшает температурный режим работы накопителя, что положительно сказывается на его надежности и долговечности. Правда это все в теории, а на практике, каждый конкретный экземпляр индивидуален и утверждать, что накопитель с четырьмя пластинами хуже, чем с двумя неверно.

Чтобы на пластины можно было записывать информацию, их поверхность разбивают на дорожки — концентрические кольцевые области. Все дорожки на всех пластинах HDD находящиеся на одинаковом расстоянии от центра называются цилиндр. В свою очередь, дорожки делятся на равные отрезки называемые секторами. Из объединения соседних секторов в группу образуется кластер. На рисунке ниже, представлена упрощенная схема структуры пластины жесткого диска компьютера.

Схема разбиения пластины HDD

На рисунке цифрами указано:
1 — геометрический сектор
2 — сектор дорожки
3 — дорожка
4 — кластер

Кластер — минимальная логическая ячейка для хранения информации на жестком диске компьютера. В настоящее время стандартным является кластер размером 4 096 байт , состоящий из восьми секторов по 512 байт каждый. Ознакомиться подробнее с влиянием его размера на параметры HDD можно в статье посвященной файловой системе в операционной системе Windows.

Методы магнитной записи данных на диск

В двух словах принцип записи информации выглядит следующем образом. Пластины жесткого диска вращаются с большой скоростью (обычно 5400 или 7200 об/мин для персональных компьютеров), а головки парят над ними. При подаче на головку переменного электрического тока возникает переменное магнитное поле изменяющее направление вектора намагниченности доменов находящихся под головкой в данный момент в зависимости от величины сигнала. Другими словами происходит заполнение пластин логическими нулями и единицами или процесс записи. Чтение данных с поверхности пластин происходит в обратном порядке, перемещение намагниченных доменов под считывающей головкой приводит появлению переменного электрического сигнала в катушке головки под влиянием эффекта электромагнитной индукции. Поскольку физические размеры пластин ограниченны и стандартизованы увеличение емкости жестких дисков возможно в двух направлениях: увеличение количества пластин в одном устройстве или увеличение количества записанной информации на одной пластине (плотность записи).

Метод продольной записи

Традиционный способ записи, применявшийся в накопителях на магнитных дисках. Вектор намагниченности домена параллелен поверхности пластины. Рост емкости жестких дисков привел в итоге к тому, что она больше не позволяла обеспечивать необходимые емкости дисков. В настоящее время практически не используется.

Метод перпендикулярной записи

Данный метод пришел на смену традиционному способу. За счет вертикальной ориентации доменов, плотность записи значительно возросла и следовательно на одну пластину можно записать больше информации.

Технологии не стоят на месте и ведутся исследования по дальнейшему увеличению плотности записи на пластину, например метод тепловой магнитной записи или метод самосборки полимеров.

Наружная плоскость герметичного блока

Под нижней частью электронной платы установлены разъемы для подключения шпиндель-мотора и блока магнитных головок. Здесь же расположено очень маленькое специальное отверстие(Вreath hole), с помощью которого выравнивается давление внутри HDD. Хотя, существует утверждение, что внутри жесткого диска содержится вакуум, но если досконально знать, что такое винчестер в компьютере, то вы поймете — это вымысел. С внутренней стороны гермоблок обработан специальным фильтрующим компонентом, который препятствует проникновению в него влаги и пыли.

Что такое винчестер в компьютере-4

Выбор жесткого диска

Для того чтобы не ошибиться с выбором жесткого диска важно четко понимать, для чего этот диск будет использоваться. Во-первых, нужно определиться с типом жесткого диска. Сейчас существуют внешние и внутренние жесткие диски. Внешние жесткие диски обычно имеют защитный корпус и USB интерфейс, который позволяет подключать этот диск к компьютеру как обычную флешку. Такой тип дисков обычно используют для переноса или резервного копирования данных. Внутренние жесткие диски обычно оснащаются интерфейсом SATA и предназначаются для установки внутрь компьютера.

А во-вторых, нужно выбрать форм-фактор. Современные диски выпускаются в двух вариантах: 2.5 и 3.5 дюйма. 2.5 дюймовые версии устанавливаются в ноутбуки, а 3.5 дюймовые в настольные компьютеры. Внешние жесткие диски также могут быть как на 2.5, так и 3.5 дюйма. Внешние диски на 2.5 дюйма более компактные и не требуют дополнительного питания, в то время как внешние диски на 3.5 дюйма предлагают больший объем за ту же цену.

После того как вы определились с типом и форм-фактором жесткого диска, можно смотреть на объем и другие характеристики. Например, очень важны такие характеристики как скорость вращения шпинделя и объем кэша. Чем они выше, тем быстрее будет работать накопитель. Также важен производитель жестких дисков, сейчас самые качественные модели выпускают компании Western Digital и Seagate.