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».
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.
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.
Какие типы винчестеров бывают?
Итак, мы выяснили, что жесткий диск — это накопитель информации для компьютера. Теперь давайте разберемся, какие типы HDD бывают. В первую очередь следует отметить, что винчестеры можно разделить на две категории:
- Внешние накопители, которые могут подключаться к любому компьютеру через USB-интерфейс. Чем-то они напоминают флешку, только больших размеров. Специального программного обеспечения таким винчестерам не нужно.
- Внутренние HDD накопители устанавливаются внутри компьютеров и имеют специфические разъемы как для питания, так и для передачи информации.
Внутренние HDD также делятся на несколько категорий. Существует несколько признаков, по которым можно классифицировать жесткий диск. Это физический размер винчестера. Существует три типоразмера:
- 5,5 дюймов. Обычно винчестеры такого типоразмера используют в стационарных компьютерах, где свободного места достаточно много.
- 3,5 дюйма применяют в основном в ноутбуках, где место ограничено, а объем памяти необходим большой.
- 2,5 дюйма используются в ультрабуках, где место очень ограничено.
Еще одним признаком, по которому классифицируют накопители, является протокол обмена данными между винчестером и компьютером. Какие протоколы может использовать жесткий диск? Они бывают следующими:
- IDE — старая версия протокола, которая использовалась в основном на компьютерах и ноутбуках до 2000 года.
- SCSI — современник IDE, более скоростная версия управления накопителем, которая использовалась в основном в серверных машинах. Требовала специальных драйверов для пользования такими винчестерами.
- SATA — современная версия протокола, имеющая несколько вариантов и обладающая высокой скоростью записи и считывания информации. Используется практически во всех современных компьютерных системах.
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.
- HDD или HMDD — здесь всё просто, перевод с английского языка — накопитель на жёстких магнитных дисках.
- Ж ёсткий 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.
- 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.
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.
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.
О скорости чтения/записи диска
Есть еще одна важная характеристика, на которую многие начинающие пользователи практически не обращают внимание. Речь идет о скорости чтения/записи.
Вообще, в последнее время в тех. характеристиках стали указывать этот параметр. Как правило, либо указывают конкретные значения для записи и чтения, либо усредненный параметр (называемый скоростью передачи данных, как в примере ниже). Т.е. абстрактные SATA III мало говорят о реальной скорости записи файла на диск, а вот этот параметр дает примерно оценить скорость (правда учтите, что подразумевается ДО 164 Мбайт/с, а не гарантировано всегда 164!) .
Макс. скорость передачи данных
А вообще, в этом плане обратите внимание также на размер кэша диска и скорость вращения шпинделя (они сильно влияют на скорость передачи данных). Об этом пару слов ниже.
Кэш (объем буфера)
Кеш-память (или объем буфера) — это промежуточная память, необходимая диску для увеличения скорости работы при обращении к данным. В кэш диск помещает наиболее часто-запрашиваемые данные. В результате, когда система запрашивает что-то, часть информации отдается из кэша (а часть считывается с пластин), за счет чего серьезно увеличивается скорость и отзывчивость диска.
Разумеется, чем больше размер кэша — тем лучше. В наиболее распространенных моделях жестких дисков на сегодня, размер кэша варьируется от 16 Мб до 256 Мб. Как правило, диски с большим размером кэша — стоят дороже.
Скрин характеристик случайного HDD
Скорость вращения шпинделя
Чтобы было понятно, о чем речь, кратко обрисую работу HDD: накопитель внутри имеет несколько дисковых пластин, которые установлены на шпиндель. Благодаря его вращению — головка считывает и записывает информацию на дисковую пластину.
Чем выше скорость вращения — тем выше скорость обмена информацией с диском (и тем больше он шумит и греется!).
Для справки! Измеряется скорость вращения в об./мин. (или в общепринятом варианте rpm ).
Наиболее распространенные диски сейчас со скоростью вращения 5400, 5900, 7200 и 10000 оборотов в минуту (rpm).
Скорость вращения шпинделя (скрин в качестве примера)
Наиболее оптимальным вариантом, как считают многие специалисты, являются диски с 7200 rpm. При установке диска в 10000 rpm — рекомендуется устанавливать доп. охлаждение (т.к. нередко они могут перегреваться).
Кстати, если вы берете диск исключительно для складирования файлов (музыки, фильмов и пр. добра) — то хорошим вариантом будут диски с 5400 rpm (не греются, и гораздо меньше шумят). В этом плане одни из лидеров (на мой взгляд) являются диски линейки WD Green.
WD Green (2ТБ). В качестве примера
Немного о воздушных фильтрах и воздухе
Практически все жесткие диски снабжены двумя воздушными фильтрами: барометрическим и фильтром рециркуляции. Отличает вышеуказанные фильтры от сменяемых моделей, используемых в накопителях старшего поколения, то, что они помещены внутрь корпуса и их замена не предусматривается до конца эксплуатационного срока.
Старые диски использовали технологию постоянной перегонки воздуха внутрь корпуса и обратно, используя при этом фильтр, который нуждался в периодической смене.
Разработчикам современных накопителей от этой схемы пришлось отказаться, а потому фильтр рециркуляции, который расположен в герметичном корпусе HDA, применяется лишь для фильтрации находящегося внутри короба воздуха от мельчайших частиц, оказавшихся внутри корпуса. Независимо от всех предпринятых мер предосторожности, мелкие частицы все же образуются после многократных «посадок» и «взлетов» головок. С учетом того, что корпус накопителя отличается своей герметичностью и в нем происходит перекачка воздуха, он продолжает функционировать даже в условиях сильно загрязненной окружающей среды.
Что такое винчестер
Как выглядит жесткий диск.
У жесткого диска есть несколько альтернативных названий. Например, не редко для его обозначения используется аббревиатура HDD, которая расшифровывается как hard disk drive, что можно перевести как накопитель с жестким диском. Еще одно возможное название – винчестер. Это неофициальное сленговое название, появившееся еще в 70-е годы.
Согласно одной из версий, жесткий диск начали называть винчестером из-за сотрудников компании IBM, которые разрабатывали жесткий диск модели 3340. При создании данного устройства инженеры использовали краткое обозначение «30-30». Данное обозначение указывало на то, что жесткий диск состоял из двух модулей по 30 мегабайт. При этом, оно совпало с названием винтовочного патрона .30-30 Winchester для популярной винтовки Winchester Model 1894. Из-за этого совпадения жесткий диск и начали называть винчестером.
Такое название хорошо прижилось и широко использовалось до конца 90-х годов. Позже, оно начало выходить из употребления. Сейчас в США и Европе жесткий диск больше не называют винчестером, но в странах СНГ это называние все еще используется.
Характеристики жестких дисков
Для начала расскажу о характеристиках жестких дисков и о том, какие из них важны, какие – не очень, а на какие и вовсе не стоит обращать внимание.
реклама
Объем. Одна из ключевых характеристик, определяющая, как много данных можно будет разместить на накопителе. Современные жесткие диски в основном представлены моделями от 0.5 до 18 терабайт, при этом с нынешними объемами информации приобретать HDD на 2 или менее терабайта не очень рационально. К тому же, по условной «стоимости одного гига» наиболее выгодными оказываются устройства от 3 до 8 ТБ. Если вы не складируете у себя на ПК тонну медиаконтента, то ваш выбор – HDD на 3-4 терабайта. А если, как и я, складируете, то закупайте несколько «винчестеров» по 6-8 терабайт, только не любых – читайте дальше, и вы поймете, о чем я.
Цена. Здесь все и так понятно, а о том, решения какого объема приобретать выгоднее всего, я уже рассказал. Но ситуация может измениться, например, благодаря скидкам и акциям.
Скорость. Я сейчас не о скорости вращения шпинделя, а о скорости последовательных чтения и записи. До появления быстрых и доступных по цене твердотельных накопителей этот параметр тоже был одним из важнейших, сейчас же на него можно особо не обращать внимания – как, кстати, и на обороты шпинделя. Каких-либо особо тормозных HDD на рынке нет (кроме SMR), а если нужна скорость – покупайте SSD; SATA-версии шустрее в разы, а M.2 PCI Express в десятки раз, и речь о последовательных операциях, если же говорить о случайных, то разница еще более впечатляющая.
Объем кэш-памяти. Еще одна характеристика, практически потерявшая свою значимость, когда ОС, программы и игры перекочевали на SSD.
реклама
Интерфейс. Для ПК нас интересует только SATA III, поскольку SAS предназначен для серверов.
Форм-фактор. 3.5-дюймовые жесткие диски – для компьютеров, 2.5-дюймовые – для ноутбуков. Вы можете установить 2.5-дюймовую модель и в десктоп, но смысла в этом нет: единственное преимущество такого форм-фактора – это миниатюрность. В остальном более габаритные HDD лучше – они объемнее и быстрее. Проще говоря, если есть свободный 3.5 или 5.25 слот – для ПК всегда берем 3.5-дюймовый «винчестер», только во втором случае понадобятся еще и салазки.
реклама
Наполнение. Может быть воздушное либо гелиевое. Фишка гелия в том, что его плотность гораздо ниже плотности воздуха, а значит, в корпус жесткого диска можно поместить больше «блинов», также снижаются энергопотребление и уровень вибраций. Тем не менее, у гелия есть существенный минус – он способен просачиваться даже сквозь сплошной металл, пусть и очень медленно. На временном отрезке порядка нескольких лет – это не страшно, и HDD с гелием в среднем пока показывают себя даже надежнее классических, но что будет в долгосрочном периоде – неизвестно, поэтому, на мой взгляд, гелиевые жесткие диски для домашнего ПК лучше не покупать – тем более, среди моделей на 6-8 терабайт и так достаточно хороших вариантов, а «винчестерам» с более скромным объемом гелий в принципе не нужен. Впрочем, если вы относите себя к новаторам и любите рисковать – можете взять и гелиевый HDD, только бэкапьте с него важные данные, впрочем, как и с любого другого.
Тип записи. Бывает классическая и черепичная (Shingled Magnetic Recording, SMR), с частичным перекрытием дорожек друг другом. Это критически важный параметр, и моя рекомендация проста: вообще не покупайте SMR-диски ни для каких сценариев использования кроме тех, где вы запишете на них что-то один раз, и больше не будете перезаписывать. В домашнем ПК такой сценарий встречается редко – он скорее для архивов и дата-центров.
Отвечу, почему я так категорично настроен против жестких дисков с черепичным типом записи. При перезаписи каких-либо данных, когда исчерпается CMR-буфер, подобным накопителям приходится перезаписывать куда больше дорожек, чем обычным – не только целевую, но и соседние. Соответственно, скорость записи уменьшается в разы, и при больших объемах данных и сильной их фрагментации становится неприемлемо низкой, причем диск может вообще зависнуть или отвалиться из системы, после чего поможет только выключение и включение ПК.
Важно: Не покупайте для игровых, домашних и офисных ПК жесткие диски с черепичным типом записи (SMR) – их производительность при перезаписи больших объемов данных крайне мала, а стабильность работы оставляет желать лучшего. Удел таких HDD – сценарии использования «один раз записали информацию, дальше ее только читаем». Почти полный список SMR-дисков можно найти в этой статье на Хабре.
Можно упомянуть также про запись с подогревом микроволнами или лазером, но решения с такими технологиями только начинают заходить на рынок, и рассматривать их для домашнего ПК рано.
Назначение и режим работы. Для некоторых жестких дисков производитель заявляет целевой режим работы как «8 часов в сутки», для других же – 24/7. Нас, разумеется, интересует только второй вариант, поэтому не советую покупать Seagate Barracuda и WD Blue. Лично у меня компьютер выключается крайне редко, и полагаю, у большинства пользователей дела обстоят так же. Что же касается назначения – одни HDD позиционируются как десктопные, другие – как предназначенные для систем видеонаблюдения, третьи – для NAS, четвертые – для серверов, и так далее. Сильно обращать внимание на это не стоит, хотя вот сопутствующие характеристики посмотреть надо: к примеру, некоторые серверные диски быстрые, но при этом и очень шумные, а некоторые предназначенные для NAS Western Digital Red используют черепичный тип записи.
Уровень шума. Лучше, если он будет до 30 децибел, в крайнем случае – до 35, хотя все сильно зависит еще и от вашего корпуса и субъективного восприятия. Читайте обзоры и отзывы – иногда производитель заявляет модель как тихую, а по факту она издает неприятные и достаточно громкие звуки – к примеру, хруст или щелчки.
Производитель. Выбор производителя – во многом вопрос личных предпочтений. У меня за последние 15 лет померло несколько жестких дисков Seagate, причем 2 из них – без предупреждения в SMART, а WD не померло ни одного, хотя покупал я их больше, но, вероятно, есть пользователи, у которых все наоборот. Toshiba я никогда не покупал и в настоящий момент не планирую – низкая цена и плохие отзывы внушают определенные подозрения. Отпишитесь в комментариях – какие жесткие диски были у вас, и решения какого бренда вы считаете более надежными?
