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 накопитель на жестких дисках
Запись и считывание информации, находящейся на концентрических окружностях жесткого диска, разбитых на секторы, производится посредствам универсальных головок записи/чтения.
Все стороны диска предусматривают свою собственную дорожку для записи и чтения, однако головки располагаются на общем для всех дисков приводе. По этой причине головки перемещаются синхронно.
Видео YouTube: Работа открытого жесткого диска
Автор ролика: Joshua Marius — www.letheonline.net
Нормальная работа накопителя не допускает касаний между головками и магнитной поверхностью диска. Однако в случае отсутствия электроэнергии и остановки устройства головки все же опускаются на магнитную поверхность.
Во время работы жесткого диска между поверхностью вращающейся пластины и головкой образуется незначительный воздушный промежуток. Если в этот промежуток проникает пылинка или устройство подвергается встряске, велика вероятность того, что головка столкнется с вращающейся поверхностью. Сильный удар может стать причиной выхода из строя головки. Результатом этого выхода может быть повреждение нескольких байтов или же полная неработоспособность устройства. По этой причине во многих устройствах магнитная поверхность легируется, после чего на нее наносится специальная смазка, позволяющая справляться с периодической встряской головок.
Некоторые современные диски используют механизм загрузки/разгрузки, который не позволяет головкам касаться магнитной поверхности даже в случае отключения электропитания.
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.
Разница в цене, емкости и скорости
Первое, на что стоит обратить внимание — разница в цене и объемах памяти.
В соотношении «цена за гигабайт» жесткие диски выгоднее всего — это максимальная емкость за наименьшие деньги. Твердотельные диски (SSD) по объему меньше и стоят дороже, но разница в цене стремительно сокращается. Самый дорогой вариант — SSD NvME.
Может показаться, что выгоднее всего приобрести жесткий диск, но это не совсем так. Если нужно сэкономить на этапе сборки ПК, лучше выбрать SSD объемом в 256 или 512 гигабайт.
Такое решение обойдется не сильно дороже жесткого диска, но будет быстрее и удобнее в использовании. На SSD вы установите операционную систему и самые используемые программы. Если со временем не будет хватать места, то вы сможете докупить жесткий диск для хранения файлов.
Почему мы советуем устанавливать операционную систему на SSD? Дело в скорости работы: твердотельные диски работают гораздо быстрее жестких — эта разница очень заметна пользователю.
Твердотельные диски не имеют движущихся частей, поэтому их скорость зависит не от оборотов, а от технологии передачи данных.
Твердотельный накопитель с подключением SATA III работает на скорости около 500-600 мегабайт в секунду, что существенно больше, чем у жестких дисков — их скорость около 100-150 мегабайт в секунду.
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.
Характеристики жесткого диска
Рассмотрим основные характеристики жесткого диска детальнее.
Размер. Имеет значение для внутренних дисков. В ПК ставятся HDD диаметром 3,5, в ноутбуках — 2,5 дюйма.
Тип разъема. Определяет скорость передачи информации с винчестера на материнскую плату и наоборот. Сейчас широко используется стандарт SATA. Для переносных дисков обычно подходит разъем USB.
Память. Минимальный объем выпускаемых сейчас дисков — 500 Гб, максимальный — 14 Тб.
Скорость. Количество оборотов шпинделя в секунду определяет время, за которое система находит и обрабатывает информацию. SSD
Время доступа. Те несколько миллисекунд, за которые головка находит свое место над диском и начинает считывать или записывать информацию. Измеряется среднее время.
Оперативная память. Зарезервирована для выполнения необходимых операций, основные из них — поиск, чтение и запись информации.
Уровень шума. Звуки, которые издает винчестер во время работы, измеряются в децибелах. Естественно, подержанный диск «гудит» громче, чем новый.
Надежность. Количество часов, которое может проработать диск без выключения. Трудно проверяемая величина, приходится верить разработчикам на слово.
Сопротивляемость. Способность жесткого диска не ломаться под воздействием давления и ударов. Измеряется во включенном, а затем в выключенном состоянии.
О производителях
Производителей жестких дисков сейчас десятки: WD, Toshiba, Seagate, Hitachi, и т.д. Вопрос насчет производителей настолько спорный, что я даже не знаю, стоило ли его вообще поднимать?
Но тем не менее, т.к. это частый вопрос, исходя из своего опыта работы, сделаю короткую ремарку:
- Hitachi — диски этой марки в целом одни из самых надежных, правда, ценники на них значительно выше, чем на модели др. производителей;
- WD — по моему мнению, обеспечивают некий баланс между качеством/ценой. Их правда есть несколько линий Red, Blue, Green, Black (Blue и Red — одни из лучших вариантов в качестве надежности. При выборе варианта Black — желательно установить доп. охлаждение);
- Seagate — неплохая линейка Barracuda. Но в целом, в последнее время, по качеству стали сильно проигрывать WD. Есть у них одно серьезное преимущество — цена (одна из самых низких на рынке). Так что, если вы берете диск исключительно под «файло-помойку» — будут очень кстати.
- Остальные марки упоминать не стану, т.к. часть из них уже канула в лету, а другая — не показательна (т.к. таких дисков не так уж и много было в моем использовании).
И да, помните, что какой бы марки не была железка (и сколько бы не стоила) — все они могут выйти из строя (заводской брак также никто не отменял). Делайте время от времени бэкап важных данных. Как вариант, можно настроить автоматическое копирование документов на облачный диск.
P S
Кстати! После подключения нового диска к компьютеру (ноутбуку), скорее всего Windows его не увидит. Дело в том, что новые диски идут не отформатированные (а такие накопители проводник не всегда видит). Поэтому, сначала его необходимо будет отформатировать с помощью спец. утилит. Более подробно об этом в одной из моих прошлых статей (ссылка ниже).
