Что такое HDD, жёсткий диск и винчестер
Что такое HDD, жёсткий диск и винчестер — эти слова являются разными широко распространёнными терминами одного и того же устройства, входящего в состав компьютера. В связи с необходимостью хранения информации на компьютере появились устройства, хранители информации как жёсткий диск и стали неотъемлемой частью персонального компьютера.
Ранее на первых вычислительных машинах информация хранилась на перфолентах — это картонная бумага с пробитыми дырками, следующим шагом человека в развитие компьютера появилась магнитная запись, принцип работы которой сохранён в нынешних жёстких дисках. В отличие от сегодняшних терабайтных HDD, информация для сохранения помещаемая на них насчитывала десятки килобайт, это ничтожные размеры по сравнению с сегодняшней информацией.
Как работает HDD
Все накопители можно условно разделить на жёсткие диски (HDD) и твердотельные диски (SSD).
По строению HDD очень похожи на проигрыватели виниловых пластинок, в которых «пластинка» делает от 5 000 оборотов в минуту.
Источник: Ixbt.com
Чем больше дисков, тем больший объём информации можно записать на устройство. HDD производят из композитных материалов, особого пластика и стекла. Сами магнитные диски покрываются специальным ферромагнитным материалом. Именно этот тонкий слой и будет хранить информацию.
Вся площадь делится на окружности — дорожки.
Они, в свою очередь, делятся на отрезки, тем самым разделяя площадь всего диска на сектора. Если выделить все дорожки одного радиуса на всех пластинах, то получится цилиндр.
Так, чтобы получить доступ к отдельной ячейке памяти, нужно знать:
1. Номер цилиндра.
2. Номер головки чтения.
3. Номер сектора.
Основной недостаток жёстких дисков — большое количество движущихся частей. Со временем это приводит к отказу устройства, поэтому даже у самого надёжного HDD есть свой ограниченный ресурс. К физическим ограничениям производительности жёстких дисков относятся:
— ограничение скорости вращения самого диска;
— ограничение скорости перемещения считывающей головки;
— физическая инертность головки чтения-записи;
— плотность записи информации на единице площади пластины.
С твердотельными накопителями, которые появились значительно позже HDD (во второй половине 90-х), всё гораздо проще. Отсутствует понятие пластин, вместо них используются банки данных: на монтажной плате размещается некоторое количество MLC/SLC чипов, каждый из которых представляет собой условный банк данных. Данные на чипе хранятся постранично, что несколько напоминает структуру оперативной памяти.
Источник: Go-radio.ru
Чтобы получить доступ к единичному объёму данных, нам потребуется:
1. Номер банка памяти.
2. Номер страницы памяти.
К физическим ограничениям твердотельных накопителей можно отнести скорость передачи информации внутри платы, а также скорость работы флеш-накопителей.
SSD в целом значительно быстрее HDD, но цена 1 гигабайта в них выше.
Как работает жесткий диск
Рассмотрим детальнее особенности, как работает жесткий диск.
После включения контроллер загружает из флэш-памяти часть хранящейся там информации. Обработав ее, отдает приказ о запуске двигателя в гермозоне. Движок раскручивает до нужной скорости шпиндель и закрепленные на нем диски. Когда над блинами образуется достаточно сильный поток воздуха, контроллер дает команду о перемещении блока головок, которые зависают на высоте 10 нанометров над их поверхностью. «Полет» регулируется слайдерами и пружинными подвесками.
Работа головок начинается со считывания информации о состоянии диска с «нулевой дорожки». Если диск серьезно поврежден, винчестер не запустится. После проверки начинается обработка данных.
В режиме записи каждая головка генерирует электромагнитное поле, изменяющее вектор намагниченности на ферромагнитном покрытии диска. Считывая информацию, головка улавливает изменение в магнитном поле и передает соответствующие сигналы в предусилитель. Оттуда они попадают на контактную пластину, далее — в процессор, где и расшифровываются.
После завершения работы диски перестают вращаться, а головки выводятся в парковочную зону. Обычно так называется внешний край блинов. В некоторых моделях роль парковки выполняют специальные пластины вне дисков.
Как работает жесткий диск
По сути жесткие диски записывают и считывают информацию, примерно также, как происходить запись и чтение на виниловых пластинках. Т.е. не углубляясь в множество терминов. Головки чтения и записи информации при помощи магнитных импульсов записывают и считывают данные с магнитных пластин.
Записанная информация хранится на секторах, которые для большего удобства объединяются в кластеры. Выглядит это примерно, как разрезанная пицца. Запись информации происходит в непрерывной последовательности кластеров, т.е. головка для записи/чтения двигается по пластине без лишних сдвигов ровно по кластерам.
Это дает возможность быстрого доступа к записанной информации. Но, к сожалению, при удалении, какой-либо информации кластера пустеют и происходит фрагментация файлов подробнее об этом в материале — что такое дефрагментация диска.
Виды жестких дисков
Жесткий диск компьютера — не единственный вид жесткого диска, а SATA и PATA — не единственные способы подключения к компьютеру. Более того, есть много разных размеров дисков, некоторые очень маленькие, а другие довольно большие.
Например, обычная флешка, это тоже HDD, но она не вращается, как традиционный жесткий диск. Флэш-накопители имеют встроенные твердотельные накопители и подключаются к компьютеру через USB.
Другим жестким диском USB является внешний жесткий диск, который в основном представляет собой обычный HDD, который помещен в отдельный корпус, чтобы его можно было безопасно использовать вне корпуса компьютера. Обычно они взаимодействуют с компьютером через USB, но некоторые используют FireWire или eSATA.
Внешний корпус — это корпус для внутреннего жесткого диска. Вы можете использовать один, если хотите «преобразовать» внутренний жесткий диск во внешний, чтобы сделать свой собственный внешний жесткий диск. Они тоже используют USB, FireWire и так далее.
Жесткий диск — а почему не мягкий?
Жесткий диск (другие названия — винчестер, хард) — это компактное устройство в системном блоке, которое соединяется с материнской платой небольшими шлейфами (проводами). Его предназначение — хранение абсолютно всей информации пользователя. Сюда входят основные программы, такие как операционная система, драйвера для различных устройств, файлы настроек и прочие элементы управления компьютером. Помимо этого на жестком диске хранится все, что на него загружается самим пользователем.
Игры, музыка, фильмы, фотографии, книги — все это располагается на миллионах кластеров внутри самого устройства.
Жесткий диск так называется потому, что внутри его мощного и прочного корпуса сокрыты пластины из металла, на которые, собственно, и записывается вся информация.
А многими годами раньше хранение данных осуществлялось на тонких пластиковых листах с магнитным напылением. Они, что вполне логично, легко сгибались и ломались.
Сейчас такие нигде не используются ввиду их хрупкости, ненадежности и абсолютной неактуальности. Обычные винчестеры напрочь их вытеснили не только из системных блоков, но даже из сознания людей. Ныне мало кто вспомнит гибкие диски для хранения данных, их великолепно заменяют CD и DVD диски, флешки.
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.
