Hdd что такое: Что такое HDD, жёсткий диск и винчестер

В данной статье рассмотрим более детально, что такое жесткий диск, какие есть виды hdd накопителей и с чего состоит само устройство винчестера. Сравним основные параметры hdd и ssd накопителей. 

Что такое жесткий диск

Жесткий диск — один из основных компонентов любой компьютерной машины. Можно встретить самые разные названия этого устройства, например, HDD, винт, винчестер, хард, физический диск, но в целом все они обозначают одно и то же — специальный накопитель для компьютерной информации. Жесткий диск — обязательная составляющая любого сервера. Накопитель памяти обеспечивает работу системы, так как на него устанавливается операционная система устройства. 

Если хард диск выходит из строя, то теряются сохраняемые данные на компьютере, и если вы не делаете резервные копии, то они могут быть навсегда утеряны. 

Изначально выделим две формы твердых дисков:

Жесткий диск 3.5 (101,6 х 25,4 х 146 мм) — Large Form Factor, изготовляется по таким размерам. Вторая форма 2,5′ (69,85 х 7 х 100 мм или 69,85 х 15 х 100 мм) — Small Form Factor. Первый вариант для обычных компьютеров, второй для ноутбуков, но сегодня данная разница постепенно становится незначительной. Некоторые изготовители внутренних накопителей первый вариант уже даже не выпускают. В целом на смену hdd жесткие диски sata пришли более быстрые SSD диски, но при этом жесткий диск накопитель еще не утратил свою ценность для пользователей компьютеров и серверов однозначно. 

Рассмотрим преимущества жесткого диска:

✓ огромные объемы памяти для хранения информации

✓ диски могут прослужить очень долго

✓ по сравнению с другими типами диска цена очень приемлема

Исходя из этих 3 основных преимуществ винчестера hdd не теряют свою популярность и востребованность, хоть на рынке уже давно появились конкуренты, которые работают намного быстрее. 

Среди минусов дисков hdd sata следует прежде всего обратить внимание на:

• не экономные, потребляют много энергии
• шумные
• по сравнению с новыми типами дисков — низкопроизводительные.

Жесткий диск hdd часто сравнивают с SSD диском. Сравним и мы основные критерии этих двух популярных накопителей:

Исходя из этих параметров, не стоит забывать о том, что HDD — это классический винчестер, а SSD — новое поколение диска.  

HDD и SSD диски бывают двух типов — это внешние (внешний винчестер) и внутренние. Внутренние установлены в систему, а портативные подключаются к определенному устройству по USB. Но об этом чуть позже. 

Устройство жесткого диска

Теперь рассмотрим само устройство диска, с помощью каких элементов оно работает. 

✓ Привод чтения-записи.

✓ Специальный элемент — актуатор, который поворачивает по пластине головку.

✓ Шпиндель для вращения на высокой скорости.

✓ Магнитный диск.

✓ Головка чтения-записи (маленький магнит).

✓ Плата печатная.

✓ Специальный разъем для передачи данных. 

Но самый важный элемент внутреннего накопителя — это пластины. Благодаря покрытию из металла они могут намагничиваться, и наоборот. 

Жесткий накопитель впервые появился еще в 1956 благодаря инженерам IBM под названием HDD RAMAC 305 . Сегодня часто можно встретить синонимы, которыми еще называют жесткий диск — винчестер, винт, это потому что обозначение Winchester — 30/30 использовалось в IBM для пометки накопителей, которые состояли из 30 дорожек по 30 секторов. 

Исходя из составляющих устройства жесткого диска выделим его основные проблемы:

• низкая скорость считывания
• большое количество информации на единицы пластины
• инертность.

Спрос на жесткие диски пока однозначно не падает, так как именно они позволяют хранить огромные объемы информации, которым не нужна высокая скорость работы. 

Несмотря на то, что появились более современные ССД диски, HDD все равно не теряют популярность, одну из важных ролей здесь также играет цена, ведь HDD намного дешевле своих конкурентов. 

Виды HDD накопителей

В целом если говорить о видах жестких дисков, то их есть только два — это внутренний жесткий диск / внешний(переносной) жесткий диск. Первый вариант находится внутри системы компьютера или сервера, второй подключается по USB и в большинстве случаев служит хранилищем данных. Очень удобный вариант, чтобы не хранить всю информацию на локальном компьютере, если она используется не часто. 

Кроме этой классификации существуют еще много других разделений видов жестких дисков по разным параметрам, например:

• По производителю диска
• По интерфейсу
• По размеру
• По вместимости
• По буферу, его объему
• По типу контроллера 
• Простой или гибридный диск и тп.  

На практике таких видов может быть много, но принцип работы у всех одинаковый. И главное они выполняют свою задачу — хранят огромное количество информации. 

HDD диски могут использоваться для компьютеров, ноутбуков, серверов, систем для видеонаблюдения, в качестве внешних подключаемых дисков к любым устройствам (переносный жесткий диск). HDD купить вы можете как вместе уже с самим устройством, так и отдельно дополнительно для дальнейшего подключения. 

Типы внешнего жесткого диска

Как и внутренние, внешние жесткие диски можно разбить по нескольким категориям.

По размеру: 3,5 дюйма — вместительность такого диска может быть очень большой, например, 16 ТБ; 2,5 дюйма — более удобный вариант, который можно носить с собой, но менее вместительный по памяти; 1,8 дюйма или меньше — самый удобный вариант, который можно положить даже в карман. 

Интерфейс — это еще один пункт для классификации внешних накопителей. Наиболее популярным есть USB, который универсален для ПК и ноутбука. Но также есть еще и другие менее популярные интерфейсы — FireWirе, Thunderbolt, eSATA.

Хостинг и HDD диски

Если говорить о сервисе хостинга для сайтов, то сегодня уже не популярно использовать HDD диски для услуг хостинга. Сайты требуют быстрой работы, а именно это могут обеспечить SSD накопители. Поэтому использования жестких дисков уже найти сложно. Но все HDD остался популярным на выделенных серверах. Это именно та услуга, которая может понадобится для размещения и хранения большого количества данных. Поэтому обычно сервера предоставляются в комплектации с HDD и SSD дисками для полноценной работы.

Если нужен надежный выделенный сервер с HDD накопителем, обращайтесь в компанию ГиперХост. Мы подберем для вас наиболее качественный и профессиональный сервер. 

Купить сервер

просто о сложном / Хабр

Первый в мире жесткий диск, IBM RAMAC 305, увидевший свет в 1956 году, вмещал лишь 5 МБ данных, а весил при этом 970 кг и по габаритам был сопоставим с промышленным рефрижератором. Современные корпоративные флагманы способны похвастаться емкостью уже в 20 ТБ. Только представьте себе: 64 года назад, для того чтобы записать такое количество информации, потребовалось бы свыше 4 миллионов RAMAC 305, а размеры ЦОДа, необходимого для их размещения, превысили бы 9 квадратных километров, тогда как сегодня для этого будет достаточно маленькой коробочки весом около 700 грамм! Во многом добиться столь невероятного повышения плотности хранения удалось благодаря совершенствованию методов магнитной записи.

В это сложно поверить, однако принципиально конструкция жестких дисков не меняется вот уже почти 40 лет, начиная с 1983 года: именно тогда свет увидел первый 3,5-дюймовый винчестер RO351, разработанный шотландской компанией Rodime. Этот малыш получил две магнитные пластины по 10 МБ каждая, то есть был способен вместить вдвое больше данных, чем обновленный ST-412 на 5,25 дюйма, выпущенный Seagate в том же году для персональных компьютеров IBM 5160.

Несмотря на инновационность и компактные размеры, на момент выхода RO351 оказался практически никому не нужен, а все дальнейшие попытки Rodime закрепиться на рынке винчестеров потерпели фиаско, из-за чего в 1991 году компания была вынуждена прекратить свою деятельность, распродав практически все имеющиеся активы и сократив штат до минимума. Однако стать банкротом Rodime оказалось не суждено: в скором времени к ней начали обращаться крупнейшие производители винчестеров, желающие приобрести лицензию на использование запатентованного шотландцами форм-фактора. В настоящее время 3,5 дюйма является общепринятым стандартом производства как потребительских HDD, так и накопителей корпоративного класса.

С появлением нейросетей, Deep Learning и интернета вещей (IoT) объем создаваемых человечеством данных стал лавинообразно расти. По оценкам аналитического агентства IDC, к 2025 году количество информации, генерируемой как самими людьми, так и окружающими нас девайсами, достигнет 175 зеттабайт (1 Збайт = 10²¹ байт), и это при том, что в 2019-м таковое составляло 45 Збайт, в 2016-м — 16 Збайт, а в далеком 2006-м общий объем данных, произведенных за всю обозримую историю, не превышал 0,16 (!) Збайт. Справиться с информационным взрывом помогают современные технологии, среди которых не последнее место занимают усовершенствованные методы записи данных.

LMR, PMR, CMR и TDMR: в чем разница?

Принцип работы жестких дисков достаточно прост. Тонкие металлические пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала (кристаллического вещества, способного сохранять намагниченность даже при отсутствии воздействия на него внешнего магнитного поля при температуре ниже точки Кюри) движутся относительно блока пишущих головок на большой скорости (5400 оборотов в минуту или более). При подаче электрического тока на пишущую головку возникает переменное магнитное поле, которое изменяет направление вектора намагниченности доменов (дискретных областей вещества) ферромагнетика. Считывание данных происходит либо за счет явления электромагнитной индукции (перемещение доменов относительно сенсора вызывает в последнем возникновение переменного электрического тока), либо за счет гигантского магниторезистивного эффекта (под действием магнитного поля изменяется электрическое сопротивление датчика), как это реализовано в современных накопителях. Каждый домен кодирует один бит информации, принимая логическое значение «0» или «1» в зависимости от направления вектора намагниченности.

Долгое время жесткие диски использовали метод продольной магнитной записи (Longitudinal Magnetic Recording, LMR), при котором вектор намагниченности доменов лежал в плоскости магнитной пластины. Несмотря на относительную простоту реализации, данная технология имела существенный недостаток: для того чтобы побороть коэрцитивность (переход магнитных частиц в однодоменное состояние), между треками приходилось оставлять внушительную буферную зону (так называемое guard space — защитное пространство). Вследствие этого максимальная плотность записи, которой удалось добиться на закате данной технологии, составляла всего 150 Гбит/дюйм².

В 2010 году LMR была практически полностью вытеснена PMR (Perpendicular Magnetic Recording — перпендикулярная магнитная запись). Главное отличие данной технологии от продольной магнитной записи состоит в том, что вектор магнитной направленности каждого домена располагается под углом 90° к поверхности магнитной пластины, что позволило существенно сократить промежуток между треками.

За счет этого плотность записи данных удалось заметно увеличить (до 1 Тбит/дюйм² в современных устройствах), при этом не жертвуя скоростными характеристиками и надежностью винчестеров. В настоящее время перпендикулярная магнитная запись является доминирующей на рынке, в связи с чем ее также часто называют CMR (Conventional Magnetic Recording — обычная магнитная запись). При этом надо понимать, что между PMR и CMR нет ровным счетом никакой разницы — это всего лишь другой вариант названия.

Изучая технические характеристики современных жестких дисков, вы также можете наткнуться на загадочную аббревиатуру TDMR. В частности, данную технологию используют накопители корпоративного класса

. С точки зрения физики TDMR (что расшифровывается как Two Dimensional Magnetic Recording — двумерная магнитная запись) ничем не отличается от привычной нам PMR: как и прежде, мы имеем дело с непересекающимися треками, домены в которых ориентированы перпендикулярно плоскости магнитных пластин. Разница между технологиями заключается в подходе к считыванию информации.

В блоке магнитных головок винчестеров, созданных по технологии TDMR, на каждую пишущую головку приходятся по два считывающих сенсора, осуществляющих одновременное чтение данных с каждого пройденного трека. Такая избыточность дает возможность контроллеру HDD эффективно фильтровать электромагнитные шумы, появление которых обусловлено межтрековой интерференцией (Intertrack Interference, ITI).

Решение проблемы с ITI обеспечивает два чрезвычайно важных преимущества:

1. снижение коэффициента помех позволяет повысить плотность записи за счет уменьшения расстояния между треками, обеспечивая выигрыш по общей емкости вплоть до 10% по сравнению с обычной PMR;
2. в сочетании с технологией RVS и трехпозиционным микроактуатором, TDMR позволяет эффективно противостоять ротационной вибрации, вызванной работой винчестеров, что помогает добиться стабильного уровня производительности даже в наиболее сложных условиях эксплуатации.

Что такое SMR и с чем его едят?

Размеры пишущей головки примерно в 1,7 раза больше по сравнению с размерами считывающего сенсора. Столь внушительная разница объясняется достаточно просто: если записывающий модуль сделать еще более миниатюрным, силы магнитного поля, которое он сможет генерировать, окажется недостаточно для намагничивания доменов ферромагнитного слоя, а значит, данные попросту не будут сохраняться. В случае со считывающим сенсором такой проблемы не возникает. Более того: его миниатюризация позволяет дополнительно снизить влияние упомянутой выше ITI на процесс считывания информации.

Данный факт лег в основу черепичной магнитной записи (Shingled Magnetic Recording, SMR). Давайте разбираться, как это работает. При использовании традиционного PMR пишущая головка смещается относительно каждого предыдущего трека на расстояние, равное ее ширине + ширина защитного пространства (guard space).

При использовании черепичного метода магнитной записи пишущая головка смещается вперед лишь на часть своей ширины, поэтому каждый предыдущий трек оказывается частично перезаписан последующим: магнитные дорожки накладываются друг на друга подобно кровельной черепице. Такой подход позволяет дополнительно повысить плотность записи, обеспечивая выигрыш по емкости до 10%, при этом не отражаясь на процессе чтения. В качестве примера можно привести

— первые в мире 3.5-дюймовые накопители объемом 20 ТБ с интерфейсом SATA/SAS, появление которых стало возможным именно благодаря новой технологии магнитной записи. Таким образом, переход на SMR-диски позволяет повысить плотность хранения данных в тех же стойках при минимальных затратах на модернизацию IT-инфраструктуры.

Несмотря на столь значительное преимущество, SMR имеет и очевидный недостаток. Поскольку магнитные дорожки накладываются друг на друга, при обновлении данных потребуется перезапись не только требуемого фрагмента, но и всех последующих треков в пределах магнитной пластины, объем которой может превышать 2 терабайта, что чревато серьезным падением производительности.

Решить данную проблему помогает объединение определенного количества треков в обособленные группы, называемые зонами. Хотя такой подход к организации хранения данных несколько снижает общую емкость HDD (поскольку между зонами необходимо сохранять достаточные промежутки, препятствующие перезаписи треков из соседних групп), это позволяет существенно ускорить процесс обновления данных, так как теперь в нем участвует лишь ограниченное количество дорожек.

Черепичная магнитная запись предполагает несколько вариантов реализации:

• Drive Managed SMR (SMR, управляемая диском)

Основным ее преимуществом является отсутствие необходимости в модификации программного и/или аппаратного обеспечения хоста, поскольку управление процедурой записи данных берет на себя контроллер HDD. Такие диски могут быть подключены к любой системе, в которой присутствует необходимый интерфейс (SATA или SAS), после чего накопитель будет сразу готов к работе.

Недостаток этого подхода заключается в изменчивости уровня производительности, в связи с чем Drive Managed SMR оказывается неподходящей для корпоративных приложений, в которых постоянство быстродействия системы является критически важным параметром. Тем не менее такие диски хорошо показывают себя в сценариях, предоставляющих достаточное время для выполнения фоновой дефрагментации данных. Так, например, DMSMR-накопители WD Red, оптимизированные для использования в составе малых NAS на 8 отсеков, станут отличным выбором для системы архивирования или резервного копирования, предполагающей долговременное хранение бэкапов.

• Host Managed SMR (SMR, управляемая хостом)

Host Managed SMR — наиболее предпочтительный вариант реализации черепичной записи для использования в корпоративной среде. В данном случае за управление потоками данных и операциями чтения/записи отвечает сама хост-система, задействующая для этих целей расширения интерфейсов ATA (Zoned Device ATA Command Set, ZAC) и SCSI (Zoned Block Commands, ZBC), разработанные комитетами INCITS T10 и T13.

При использовании HMSMR весь доступный объем накопителя разделяется на зоны двух типов: Conventional Zones (обычные зоны), которые используются для хранения метаданных и произвольной записи (по сути, играют роль кэша), и Sequential Write Required Zones (зоны последовательной записи), занимающие большую часть общей емкости жесткого диска, в которых данные записываются строго последовательно. Неупорядоченные данные сохраняются в области кэширования, откуда затем могут быть перенесены в соответствующую зону последовательной записи. Благодаря этому все физические сектора записываются последовательно в радиальном направлении и перезаписываются только после циклического переноса, что позволяет добиться стабильной и предсказуемой производительности системы. При этом HMSMR-диски поддерживают команды произвольного чтения аналогично накопителям, использующим стандартный PMR.

Host Managed SMR реализована в жестких дисках enterprise-класса Western Digital Ultrastar HC DC 600-й серии.

Линейка включает в себя SATA- и SAS-накопители высокой емкости, ориентированные на использование в составе гипермасштабных центров обработки данных. Поддержка Host Managed SMR существенно расширяет сферу применения таких винчестеров: помимо систем резервного копирования, они прекрасно подойдут для облачных хранилищ, CDN или стриминговых платформ. Высокая емкость жестких дисков позволяет существенно повысить плотность хранения (в тех же стойках) при минимальных затратах на апгрейд, а низкое энергопотребление (не более 0,29 Ватта на каждый терабайт сохраненной информации) и тепловыделение (в среднем на 5 °C ниже, чем у аналогов) — дополнительно сократить операционные расходы на обслуживание ЦОДа.

Единственным недостатком HMSMR является сравнительная сложность имплементации. Все дело в том, что на сегодняшний день ни одна операционная система или приложение не умеют работать с подобными накопителями «из коробки», в силу чего для адаптации IT-инфраструктуры требуются серьезные изменения стека программного обеспечения. В первую очередь это касается, конечно же, самой ОС, что в условиях современных ЦОД, использующих многоядерные и многосокетные сервера, является достаточно нетривиальной задачей. Узнать подробнее о вариантах реализации поддержки Host Managed SMR можно на специализированном ресурсе ZonedStorage.io, посвященном вопросам зонального хранения данных. Собранные здесь сведения помогут предварительно оценить степень готовности вашей IT-инфраструктуры для перевода на зональные системы хранения.

• Host Aware SMR (SMR, поддерживаемая хостом)

Устройства с поддержкой Host Aware SMR сочетают в себе удобство и гибкость Drive Managed SMR и высокую скорость записи Host Managed SMR. Такие накопители обратно совместимы с устаревшими системами хранения и могут функционировать без непосредственного контроля со стороны хоста, однако в этом случае, как и при работе с DMSMR-дисками, их производительность становится непредсказуемой.

Подобно Host Managed SMR, Host Aware SMR использует два типа зон: Conventional Zones для произвольной записи и Sequential Write Preferred Zones (зоны, предпочтительные для последовательной записи). Последние, в отличие от упомянутых выше Sequential Write Required Zones, автоматически переводятся в разряд обычных в том случае, если в них начинает вестись неупорядоченная запись данных.

Реализация SMR с поддержкой хоста предусматривает внутренние механизмы восстановления после непоследовательной записи. Неупорядоченные данные записываются в области кэширования, откуда диск может переносить информацию в зону последовательной записи, после того как будут получены все необходимые блоки. Для управления неупорядоченной записью и фоновой дефрагментацией диск использует таблицу косвенного обращения. Однако, если корпоративным приложениям требуется предсказуемая и оптимизированная производительность, достичь этого по-прежнему можно лишь в случае, когда хост берет на себя полное управление всеми потоками данных и зонами записи.

Автор: Наталья Хлудова

ATA HDD что это и для чего нужны

Многие пользователи современных ПК и других устройств обожают разбрасываться по делу и без него разным сленгом из компьютерной терминологии. Однако далеко не каждый знает что и к чему здесь обстоит. В данной статье мы ответим на вопрос: ata и hdd что это? Итак, разберёмся по порядку.

На самом деле, все три названия имеют под собой одну основу. Всё это одно устройство в компьютере, а hdd, жесткий диск и винчестер – просто синонимы. Учитывая тот факт, что в любом персональном компьютере необходимо хранить объёмы информации, то наличие специального устройства-хранителя просто необходимо. Это и есть в двух словах жёсткий диск, или винчестер, или hdd. Далее немного подробней опишем данное устройство и его роль в современных ПК.

Первые вычислительные устройства хранили информацию, используя перфоленту (картонная бумага, в которой пробивались дыры по определённому принципу). На смену перфолентам пришли магнитные носители. Кстати, на жёстких дисках современных ПК действует тот же принцип хранения информации, что и в магнитной записи прошлого столетия. Но на тех дисках можно было хранить несколько десятков килобайт, что даже в сравнение с нынешними терабайтными hdd и рядом не стоят. За ними уже пришло поколение винчестеров и жёстких дисков hdd.

По своей сути, винчестер – постоянное, стационарное запоминающее устройство персонального компьютера. Его главная функция – качественно и долго хранить разнообразные данные и информацию. Основное отличие жёсткого диска от, например, оперативной памяти кроется в принципе потребления энергии для своей работы. Данные последней стираются после выключения ПК, а винчестер продолжает хранить информацию на своём носителе без электричества. Именно поэтому он является своеобразным резервуаром для фото, видео и прочей информации различных форматов и видов. Эта информация в надёжном месте на винчестере и может быть в дальнейшем использована как угодно.
Интересно, что операционная система также устанавливается в один из разделов винчестера. Конечно, информация не должна хранится на hdd вечно. Если пользователь хочет от своего ПК хорошей и стабильной работы, высокой производительности, то одним из условий такой функциональности есть именно периодическая чистка жесткого диска от ненужных данных через их удаление.

Если называть вещи своими именами, то название hdd не совмев верное. Полное название есть английской аббревиатурой: HMDD или в переводе «hard magnetic disk drive», что значит «накопитель на жестких дисках». Внутри винчестера есть пластины, причём очень твёрдые. Отсюда и название. Здесь не применялась технология записи флоппи как на дискетах, которые тоже уже отошли в историю. А винчестером hdd стал из-за созвучия названия своего первого брата – модели 3340. Инженеры называли его сокращённо «30-30», что означало просто его наполнение, а именно – 2 модуля по 30мб. Созвучное название с винтовкой американской компании с идентичным названием Винчестер, у которой патроны были 30-30. Так и прижилось.

Интересным есть то, что у hdd есть определённое количество разнообразных моделей и разновидностей. Хотя самая существенная разница между ними сводится в основном к скорости передачи информации. Эти названия, к сожалению, присваиваются исходя из рабочих терминов, поэтому часто такие непонятные и запутанные. Вот почему покупка, казалось бы, простого устройства для хранения данных на ПК может стать настоящим испытанием. Итак, попробуем разобраться и ответить на вопрос: что нужно именно для моих целей использования ПК или ATA, SATA, PATA или IDE?

Сегодняшние технологии стремятся воплотить в жестких дисках два параметра: сделать его объём максимально большим (для хранения огромного количества данных) увеличить скорость считывания (как быстро винчестер может находить информацию, считать её и воспроизвести). Именно производительность и ёмкость сегодня, наиболее важные параметры в коммерческой гонке предложений от разных компаний-производителей hdd то их и будем анализировать.
Advanced Technology Attachment (интерфейс) или ata — это некий эталон, который способен измерять электронным методом качество передачи данных с жесткого диска на другие сегменты компьютера и наоборот. От него есть походные модификации: Serial ATA или последовательный ATA (SATA) и Serial ATA 2 или последовательный ATA 2 (SATA II). Эту систему можно сравнить с работой обычного водопровода, который работает не только от городского канала к вам в дом, но и с вашего дома в канал. В примере с водопроводом ata выступает той величиной, которая показывает, сколько галлонов воды в одну минуту может поступать туда и обратно. Стандарт ata для компьютеров нам указывает скорость передачи данных и измеряется в количестве переданных мегабайтах за одну миллисекунду. Это общепризнанный метод измерения и критерий оценки скорости работы винчестера или жёсткого диска.

Встроенный интерфейс накопителей или жесткие диски ata — это термины, которые обозначают в принципе одну вещь. Их также называют ‘Integrated Drive Electronics’ или IDE для краткости. Это стандарт жёстких дисков, которые производились с 1986-го. Естественно научный прогресс и стремительное развитие технологий позволило внести большое количество существенных изменений в ata и винчестеры в принципе, улучшив производительность и ёмкость накопителя.

Этапы развития ATA

Названию ata давали разные номера, в зависимости от фаз разработки (всего их было 7). Результатом стало появление на рынке жёстких дисков 7 ata. Их ещё называли Ultra ATA-133. Это было заключающим этапом развития ata, где была достигнута скорость передачи данных до 133мб/с. Далее уже было начало развития технологии SATA (Serial ATA). После этого ata был переименован в PATA или Parallel ATA. Одним словом, PATA, ATA и IDE – это название одного и того же. Разные компании, тогда выпускавшие жесткие диски просто по-разному называли свою продукцию, используя при этом одну технологию. На этом развитие ata прекращается и даётся дорога более «быстрым» собратьям.

Итак, подытожим

Итак, мы разобрались в том, что же такое винчестер, и жесткий диск, и hdd — это всё название одного и того же устройства хранения и воспроизведения информации на ПК, которая не теряется даже при отсутствии электрического тока.

ATA являет собой определённый эталон и технологию передачи той же информации, данных, отвечая за её скорость. Она показывает, сколько мегабайт сможет отдать и принять в себя жесткий диск за одну миллисекунду. Однако стоит заметить, что последние модели для обычных пользователей не будут иметь существенной разницы в скорости перед своими предшественниками. Дело в том, что вычислить тот процент увеличения скорости можно лишь специальными тестирующими программами, а реально ощутить его полезные качества при работе на ПК сможет лишь человек, занимающийся на программах с высокими требованиями к производительности и других ресурсов компьютера. Поэтому при покупке нового винчестера главное разобраться с вопросом, для каких целей он будет приобретён, поскольку переплата может быть весьма существенной. Вот собственно и всё.

Методы записи на HDD: отличия SMR от стандартных PMR/CMR

Как жесткий диск записывает данные: LMR и CMR

Как правило нормальные люди выбирают жесткие диски по нескольким привычным параметрам:

• Размер: ноутбучный 2.5 или стандартный 3.5
• Емкость жесткого диска. От 1 ТБ до 16 ТБ.
• Скорость вращения шпинделя, фактически соотношение скорости работы диска к его долговечности. Для домашних ПК стандартом являются 5400 и 7200 оборотов в минуту. Для серверных, где важна непрерывность процесса, чаще покупают винчестеры с 10 и 15 тысячами оборотов в минуту.
• Реже смотрят на размер буфера обмена.

О том, как именно диск производит запись и что там под капотом, большинство из нас не интересует. Но тут придется немного углубиться в матчасть. Изначально производители жестких дисков использовали систему продольной магнитной записи LMR, когда магнитные домены располагались параллельно плоскости пластины диска.

Затем в середине нулевых появилась перпендикулярная магнитная запись (или PMR/CMR), в которой домены развернулись вертикально по отношению к пластинам. Но идея осталась той же, что и с LMR: головки чтения и записи выполняют запись на необходимую дорожку, не затрагивая соседние.

Ради обновления пришлось полностью перестроить головки чтения и записи, однако профит того стоил: плотность записи выросла в три раза в сравнении с обычным LMR. Активный переход на PMR позволил компаниям вроде Toshiba и Seagate значительно поднять емкость обычных HDD выше их потолка. Говоря о современных винчестерах большинство из нас подразумевает как раз PMR HDD, которые для упрощения часто называют CMR или «conventional magnetic recording», что в переводе с английского означает «обычную магнитную запись».

Жесткие диски CMR

Что такое SMR и чем это отличается от обычного PMR?

Ради уменьшения расстояния между дорожками была придумана аналогия с обычной черепицей. Как и в кровле дорожки при записи на жесткий диск накладываются друг на друга, увеличивая плотность покрытия «крыши». Профит — увеличение объема памяти жесткого диска. Из-за разных размеров головок чтения и записи при записи целевой дорожки часть информации записывается на соседнюю дорожку. И на другую соседнюю. И если информацию нужно переписать, то придется разбираться с таким «перехлестом» данных, который в некоторых случаях может даже привести к необходимости переписывать все дорожки зоны.

Но это полбеды. SMR HDD оснащаются дисковым кэшем на быстрых внешних дорожках, который дополняет традиционный кэш контроллера. Принцип работы в чем-то похож на SSD: при поступлении новых данных контроллер отправляет их в быстрый кэш, а потом записывает на сам диск. И если данных много, то кэш постоянно заполнен и не успевает быстро обновляться. А пока он не очистится и не отдышится, скорость записи приходится снижать. Поэтому при копировании больших массивов данных SMR HDD значительно снижают скорость записи в лучших традициях дешевых SSD с небольшим кэшем. Только одно дело говорить о «твердотельнике», который спускается с привычных 550 Мб/c до, например, 150 Мб/c. Другое дело — это жесткий диск, который и в лучшие времена не блистал скоростью, а тут буксует как застрявший в песочнице трехколесный велик.

Жесткие диски SMR

Проблема в том, что нам врут

Как видим, SMR ― это обычная сделка технологий, за увеличение объема при той же цене пользователи получили падение скорости. Однако проблема тут совсем в другом. Официально, «черепичная» запись применяется в ДАТА-центрах и центрах обработки данных когда исповедуется принцип WORM (write once, read many). То есть когда данные именно хранятся на диске для регулярного чтения, но практически не перезаписываются. Чтобы понять возмущение покупателей таких дисков, представьте, что вы купили быструю и красивую Теслу, чтобы позже узнать, что в ней нет автопилота, а вместо двигателя на электрической тяге используется мощный ДВС от Ford Mustang. Рвет такой будь здоров, но тачку-то вы покупали совсем другую.

Как раскопали ребята из издания Blocks & Files, Seagate и Western Digital уже несколько лет хитрят, продавая SMR HDD под видом обычных CMR. По словам исследователя Кристиана Франке, который был далеко не первым, кто заметил след SMR, из-за особенностей этой технологии использование дисков с SMR совместно с «обычными» HDD со временем приводит к деградации массивов и выпадению из них дисков с SMR.

Что еще хуже, бренды-производители выбрали тактику «сам дурак», еще сильнее разозлив покупателей. На прямой вопрос о том, используется ли технология SMR в накопителях WD Red представители компании ответили, что не разглашают особенности внутреннего функционирования дисков конечным потребителям. На вопросы других энтузиастов, включая Франке, представители компании ответили тем же вежливым «идите лесом», но в других вариациях. Дошло даже до приглашения в видеоконференцию от ребят из технического отдела WD, но она так и не состоялась.

После публикации расследования от Blocks & Files ребята из WD выдавили из себя, что да, в дисках семейства WD Red таки используется SMR (хотя, раньше это отрицали), но мы решили не говорить вам об этом, так как тесты не показали никаких проблем с перестроением RAID из-за SMR. В свое оправдание в WD заявили, что в типичном сетевом хранилище для дома или малого бизнеса нагрузки скачкообразны и у системы остается куча времени на уборку «мусора». Журналисты справедливо заметили, что все люди разные, хранилище хранилищу рознь и вы, например, можете сутками туда-сюда гонять видео-исходники, снятые в 4K или 8K, создавая огромную нагрузку на дисковый массив.

Так чем плох SMR?

Как мы уже говорили, по своему принципу работы SMR-накопители с буфером похожи на SSD: вся память довольно медленная, но ее часть используется для быстрой буферизации записей в качестве псевдо-SLC-кеша. И вот сидите включаете вы какой-нибудь CrystalDiskMark и видите совершенно обычные для этого диска цифры. Сюрпризы начинаются тогда, когда объем записанных данных превышает размер области CMR. Или что еще хуже, заполняется весь диск и накопителю приходится оперативно «утрамбовывать информацию». SMR-де-факто становится узким бутылочным горлышком RAID-массива.

К примеру, при использовании массива RAID 5 с контрольными суммами, при записи большого объема данных вроде создания резервной копии, скорость системы со временем резко упадет. Порой даже на один-два порядка. Как писал один пользователь Reddit, время перестроения массивов SHR 1 и RAID 5 заняло у него порядка 4 суток. В комментариях некоторые писали, что это цветочки, как тебе 8 суток на бэкап, а Илон Маск? У некоторых пользователей перестроение и вовсе не получилось, в конце операции вылезала ошибка, а новый диск попросту исключался из массива как неисправный.

Также у SMR менее устойчивая производительность записи, чем у обычного CMR HDD. А это потенциальные проблемы при ресильвере (прим: процесс ресинхронизации и восстановления содержимого поврежденного устройства с использованием данных с уцелевших устройств) или других подобных операций с интенсивной записью. И на этом моменте многие задались справедливым вопросом, а кому вообще нужен медленный и ненадежный RAID-массив? Ким Кардашьян — самая популярная женщина мира, тысячи людей верят в плоскую землю, а все больше людей уверены, что биологический пол — это социальный конструкт. Разве у человечества мало проблем, а Western Digital?

Какие HDD используют черепичную запись?

По итогам того скандала WD сдалась и выкатила список HDD с SMR. В него вошли по 2 модели из линейки Blue, 4 винчестера Red и один Black. Чтобы не путаться в названиях и годах производства, советуем обращать внимания на артикули.

В отличие от WD, Seagate никогда не скрывала, что давно использует SMR в ноутбучных HDD и архивных Archive. Также Seagate никогда не использовала черепичную запись в линейках IronWolf для NAS, и вообще не рекомендует использовать такие варианты при работе с хранилищами. Впрочем, уехать вдаль на белом коне у них не получилось, про черепичную запись в некоторых десктопных винчестерах Barracuda все же мало кто знал.

Естественно, трясти начали буквально каждого производителя жестких дисков. Кто-то предпочел отмолчаться, кто-то пошел на повинную как Toshiba, впрочем сдавать жетон и пистолет никто не спешил. В итоге силами умельцев в сети собрался довольно внушительный список популярных жестких дисков, использующих черепичную запись.

Действительно ли SMR зло и как его распознать?

Очевидно, что список дисков с SMR со временем будет пополняться, а черепичная запись из-за своей дешевизны имеет большие шансы закрепиться на рынке. Проблемы с ними в первую очередь касается NAS-систем и RAID-массивов. Если же речь идет о бытовом компьютере, перед которым не требуется постоянно выполнять сложные операции чтения и записи, то вы можете даже не заметить, что используете такой накопитель. Особенно, если его получилось урвать по выгодной цене, а он используется чисто как довесок к основному SSD.

Тем не менее, сценарий «установил и забыл» подойдет не многим. В таком случае возникает вопрос, как распознать SMR, если производитель молчит? Тем более, что жесткие диски SMR из-за особенностей архитектуры могут вести себя по разному, усложняя расследование.

Во-первых, можно использовать фильтр SMR у нас на e-katalog. Во-вторых, воспользоваться той самой базой данных (на скрине сверху). Если вы уже купили подозрительный накопитель, то проще всего будет прогнать его через условный CrystalDiskMark и посмотреть на просадки скорости. Если график похож на пилу с множеством просадок-зубьев, то с большой долей вероятности это наш клиент.

Если диск еще не куплен, то советуем смотреть на размер буфера записи. Чем он больше — тем выше вероятность, что тут используется черепичная запись. Второй косвенный признак — это объем самого диска. Пока что «черепицу» нет особого смысла использовать в небольших моделях на 1 ТБ и ниже. Логичнее применять SMR в емких моделях от 4 и выше ТБ.

Впрочем, в списке выше вы можете увидеть модели от WD, Seagate и Toshiba на 1 – 2 ТБ с SMR. Их как бы немного, но они есть. Поэтому третье классическое правило — всегда ищите информацию в свежих обзорах. Судя по всему, официальные сайты в этот раз не помощники.

Что такое HDD в компьютере?

Работа персонального компьютера основывается на слаженном взаимодействии нескольких составляющих. Важный компонент системы — это HDD-диск, или жесткий диск, который еще называют винчестером. Для чего он нужен, и по какому принципу работает?

Жесткий диск HDD — назначение носителя

За хранение всей кратковременной информации, необходимой для текущей работы, отвечает оперативная память. Но любой пользователь нуждается и в возможности постоянного хранения данных — видеороликов, текстовых документов, графических и музыкальных файлов. И даже если владелец компьютера ничего не сохраняет в памяти ПК, устройству все равно нужен постоянный накопитель для размещения на нем системных файлов. Иначе операционная система просто не сможет запуститься.

Именно для этого и предназначается HDD диск. На нем сохраняется вся информация, которая нужна компьютеру и пользователю постоянно. Объемы информации, которую можно сохранить, зависят от объемов накопителя. Некоторые жесткие диски рассчитаны всего на 100 – 500 Гб информации, на других можно сохранять до нескольких терабайтов файлов.

Как устроен жесткий диск?

Фактически жесткий диск состоит из двух компонентов — ферримагнитного диска (одного или нескольких) и магнитной головки. На дисках хранится информация, а при помощи головки происходит считывание или запись. Помимо этих компонентов, в жестких дисках также располагаются двигатели и электронные блоки управления — они отвечают за движение составляющих и за контакт винчестера с другими элементами компьютера.

Принцип работы винчестера очень похож на принцип работы граммофона. Но магнитная головка, в отличие от граммофонной иглы, не касается поверхности диска, а остается на небольшом расстоянии от него.

Структура внутренних дисков в HDD не совершенно однородная — диски разбиты на дорожки, а те, в свою очередь, состоят из кластеров. Именно поэтому в процессе использования жесткого диска рекомендуется время от времени проводить его фрагментацию. Во время фрагментации система переносит однородные файлы «поближе» друг к другу — и доступ к ним осуществляется проще и быстрее. Пренебрежение фрагментацией приводит к более быстрому износу жесткого диска, поскольку магнитной головке приходится постоянно обращаться к участкам внутреннего пространства, разнесенным довольно далеко друг от друга.

У жестких дисков HDD есть ряд недостатков, но тем не менее они очень надежны с точки зрения хранения информации.

Похожие статьи

Victoria HDD что это за программа?

Victoria HDD — программа для проверки жесткого диска, помогает определить состояние — сколько проработал, состояние поверхности — сколько блоков медленных, сколько быстрых, количество нечитаемых секторов. Также поддерживается чтение параметров таблицы S.M.A.R.T. — технология мониторинга состояния диска (присутствует почти в каждом диске).

Если вы собрались покупать жесткий диск, то проверка программой Victoria HDD — обязательна. Главное — посмотреть показатели S.M.A.R.T. и провести полную проверку поверхности диска на наличие нечитаемых секторов или так называемых бэд-блоков.

РЕКЛАМА

Вот как выглядит программа:

РЕКЛАМА

Справа нужно выбрать диск, нажав два раза мышкой по нему. После этого данные загрузятся. На вкладке SMART отображаются параметры технологии оценки диска:

РЕКЛАМА

На вкладке Tests можно провести тест поверхности диска:

Цветными кубиками будет показано состояние. Цифры напротив каждого кубика означают скорость доступа:

РЕКЛАМА

Чем ниже скорость — тем медленнее диск. На картинке выше состояние диска плохое, такой диск например покупать не стоит.

Зеленых может быть максимум 10-20, всех остальных разумеется еще меньше (имею ввиду тех что внизу). Медленные сектора со временем станут еще медленнее. И в один момент в эти сектора уже нельзя будет записать данные — сектор станет нерабочим, это нормальное явление для проблемных секторов. Однако есть много случаев, когда диск с медленными секторами работал еще очень долго. У меня системный диск — старый Samsung на 40 гигов, сам по себе медленный, есть немного зеленых, оранжевых, но уже третий год работает без проблем. Брал я его б/у. Диску более десяти лет.

Перед использованием Victoria HDD настоятельно советую более подробно ознакомиться с программой и с значениями параметров S.M.A.R.T. — это позволит грамотно оценить состояние диска. Если нет времени/желания — просто смотрите чтобы не было красных кружочков в таблице S.M.A.R.T. и чтобы тест поверхности в итоге показал не более 10-20 зеленых блоков. Тогда скорее всего диск в хорошем состоянии.

Надеюсь информация пригодилась. Удачи.

РЕКЛАМА

Что такое жесткий диск и разница между жестким диском и твердотельным накопителем

Определение жесткого диска

На жестком диске хранятся все ваши данные, и на нем физически находятся все ваши файлы и папки. Типичный жесткий диск лишь немного больше вашей руки, но на нем может храниться более 100 ГБ данных. Данные хранятся на стопке дисков, смонтированных внутри прочного корпуса. Эти диски вращаются чрезвычайно быстро (обычно со скоростью 5400 или 7200 об / мин), поэтому к данным можно получить немедленный доступ из любого места на диске.Данные хранятся на жестком диске с помощью магнитов, поэтому они остаются на диске даже после отключения питания.

Термин «жесткий диск» на самом деле является сокращением от «жесткий диск». Термин «жесткий диск» относится к реальным дискам внутри накопителя. Однако все три этих термина обычно относятся к одному и тому же — месту, где хранятся ваши данные.

Жесткий диск (HDD), жесткий диск, жесткий диск или фиксированный диск ^[b] — это электромеханическое устройство хранения данных, которое использует магнитное хранилище для хранения и извлечения цифровой информации с помощью одного или нескольких жестких быстро вращающихся дисков (пластин). покрытый магнитным материалом.Пластины соединены с магнитными головками, обычно расположенными на движущемся рычаге исполнительного механизма, которые считывают и записывают данные на поверхности пластин. ^[2] Доступ к данным осуществляется методом произвольного доступа, что означает, что отдельные блоки данных могут быть сохранены или извлечены в любом порядке, а не только последовательно. Жесткие диски — это тип энергонезависимого хранилища, в котором хранятся данные даже при отключении питания.

История жесткого диска

Первый серийный жесткий диск IBM, дисковое хранилище 350, поставленный в 1957 году как компонент системы IBM 305 RAMAC.Он был размером примерно с два холодильника среднего размера и хранил пять миллионов шестибитных символов (3,75 мегабайта) на стеке из 50 дисков.

В 1962 году IBM 350 был заменен дисковым накопителем IBM 1301, который состоял из 50 пластин, каждая толщиной примерно 1/8 дюйма и диаметром 24 дюйма. В то время как в IBM 350 использовались только две головки чтения / записи [28], в 1301 использовался массив головок, по одной на пластину, движущихся как единое целое. Поддерживались операции чтения / записи в цилиндрическом режиме, и головки летели примерно на 250 микродюймов (около 6 мкм) над поверхностью диска.Движение группы головок зависело от бинарной сумматорной системы гидравлических приводов, которая обеспечивала повторяемое позиционирование. Шкаф 1301 был размером с три бытовых холодильника, установленных рядом, в нем хранился эквивалент примерно 21 миллиона восьмибитных байтов. Время доступа было около четверти секунды.

Технологии

Современный жесткий диск записывает данные, намагничивая тонкую пленку ферромагнитного материала с обеих сторон диска. Последовательные изменения направления намагничивания представляют биты двоичных данных.Данные считываются с диска путем обнаружения переходов намагниченности. Пользовательские данные кодируются с использованием схемы кодирования, такой как кодирование с ограничением длины серии, которое определяет, как данные представлены магнитными переходами.

Типичная конструкция жесткого диска состоит из шпинделя , на котором установлены плоские круглые диски, называемые пластинами, на которых хранятся записанные данные. Пластины сделаны из немагнитного материала, обычно из алюминиевого сплава, стекла или керамики. Они покрыты мелким слоем магнитного материала, обычно толщиной 10–20 нм, с внешним слоем углерода для защиты. ^{[38] [39] [40]} Для справки: стандартный лист копировальной бумаги имеет толщину 0,07–0,18 мм (70 000–180 000 нм) ^[41] .

Емкость жесткого диска

Объем памяти на жестком диске измеряется в гигабайтах и ​​терабайтах. Емкость жесткого диска измеряется объемом данных, который необходимо хранить пользователям, который часто намного превышает объем, занимаемый приложениями. Например, одно видео может занимать четыре гигабайта места.

В 1957 году стоимость одного мегабайта памяти на первом жестком диске была бы эквивалентна 200 000 долларов США в сегодняшних долларах. Однако в 2017 году один мегабайт на жестком диске стоит менее 1/3000 цента! Смотрите жесткий диск, байт, SSD и пространство / время.

Жесткий диск

Жесткий диск — это основной компьютерный носитель данных, который состоит из одного или нескольких алюминиевых или стеклянных пластин, покрытых ферромагнитным материалом. Хотя термины «жесткий диск» и «жесткий диск» используются как синонимы; технически диск вращается внутри привода.

Все компьютеры раньше имели внутренний жесткий диск для хранения; однако сегодня хранилище может быть твердотельным (SSD). Внешние жесткие диски можно подключить к порту USB или eSATA для увеличения объема памяти.

1-Хранилище против памяти

Жесткие диски не являются основной памятью компьютера. На дисках хранятся программы и данные до тех пор, пока пользователь не будет их намеренно удалить, но память (ОЗУ) — это временное рабочее пространство. Чтобы узнать, как это рабочее пространство используется для обработки данных, см. Память. Сводку по типам памяти и хранилища см. В разделе Хранилище vs.объем памяти.

2 емкости и скорости

Емкость измеряется в байтах, самые большие диски вмещают до 10 терабайт. Скорость измеряется скоростью передачи в мегабайтах в секунду, а также задержкой: сколько времени требуется для начала передачи данных, обычно от 3 до 15 миллисекунд (мс). Для сравнения, CD / DVD занимают от 80 до 120 мс.

Байт

Байт (бинарная таблица) — это обычная единица компьютерной памяти от настольного компьютера до мэйнфрейма. Он состоит из восьми двоичных цифр (битов).Девятый бит может использоваться в схемах памяти (RAM) как бит четности для проверки ошибок.

Байт содержит один буквенный символ, например букву A, знак доллара или десятичную точку. Для числовых данных один байт содержит одну десятичную цифру (0–9), две «упакованные десятичные» цифры (00–99) или двоичное число от 0 до 255.

От байта к байту

IBM придумала этот термин в середине 1950-х годов для обозначения наименьшей адресуемой группы битов в компьютере, которой изначально не было восьми.Первое написание слова было «укусить», но они были добавлены, чтобы избежать ошибок в написании между «укусить» и «укусить». В байте восемь двоичных цифр (битов), но в ячейках ОЗУ может быть девять битов на байт, которые включают исправление ошибок.

Байт Технические характеристики

Диски и память (RAM) оцениваются в байтах. Например, на диске емкостью 512 ГБ (512 ГБ) постоянно хранится 512 миллиардов символов программных инструкций и данных, а в восьми гигабайтах (8 ГБ) ОЗУ временно хранится восемь миллиардов.Первые жесткие диски в ранних персональных компьютерах имели размер 5 МБ, а ОЗУ — 64 КБ.

SSD

SSD (твердотельный накопитель) — это полностью электронное энергонезависимое запоминающее устройство, которое является альтернативой жестким дискам и все чаще заменяет их. Используемые во множестве продуктов, включая мобильные устройства, плееры iPod, камеры, ноутбуки и настольные компьютеры, твердотельные накопители работают быстрее, чем жесткие диски, поскольку отсутствуют задержки (нет головки чтения / записи для перемещения). Они также более прочные и надежные и обеспечивают лучшую защиту в агрессивных средах.Кроме того, твердотельные накопители потребляют меньше энергии и не подвержены влиянию магнитов.

Со временем будут только твердотельные накопители, а вращающиеся диски станут такими же устаревшими, как и перфокарты.

SSD в 99% случаев состоят из микросхем флэш-памяти. Однако для получения максимально возможной скорости хранения существуют твердотельные накопители, в которых используются энергозависимые микросхемы ОЗУ, резервные копии которых обеспечивается энергонезависимой памятью в случае сбоя питания.

В чем разница между SSD и HDD

В простейшей форме SSD представляет собой флеш-накопитель и не имеет движущихся частей.В результате они меньше по размеру и занимают меньше места в корпусе ПК, а в некоторых случаях даже устанавливаются непосредственно на материнскую плату. SSD-накопитель работает намного быстрее, чем его эквивалент на жестком диске.

состоит из магнитной ленты и имеет внутри механические детали. Они больше, чем твердотельные накопители, и намного медленнее читают и записывают. В простейшей форме SSD — это флеш-накопитель, у которого нет движущихся частей.

Емкость HDD и SSD

Основными характеристиками жесткого диска являются его емкость и производительность.Емкость указывается в префиксах единиц, соответствующих степени 1000: диск емкостью 1 терабайт (ТБ) имеет емкость 1000 гигабайт (ГБ; где 1 гигабайт = 1 миллиард байт).

Полноразмерный жесткий диск

Общие префиксы следующие: Килобайт (КБ) = 1024 байта. Мегабайт (МБ) = 1024 килобайт или 1 048 576 байт. Гигабайт (ГБ) = 1024 мегабайта или 1 073 741 824 байта.

Очиститель жесткого диска

Securis очищает жесткие диски от работ, связанных с переработкой.Любые жесткие диски с маркировкой или принадлежащие к местным / сторонним работам по измельчению или неудачному тестированию стиральной машины измельчаются и уничтожаются, а не протираются. Чтобы запланировать ваш проект по уничтожению данных и / или переработке электроники сегодня, свяжитесь с Securis.

Выражаем особую благодарность Самиру Франджие, менеджеру по продажам технологий Securis в отделах продаж, маркетинга и обработки, за исследование и создание этой статьи.

HDD | Что такое HDD | Жесткий диск

Жесткий диск — это электромеханическое запоминающее устройство, которое является аббревиатурой жесткого диска.Он использует магнитное хранилище для хранения и извлечения цифровых данных. Это энергонезависимое запоминающее устройство.

Жесткий диск установлен внутри наших компьютерных систем, который подключается непосредственно к контроллерам дисков на материнской плате. Жесткий диск — это запоминающее устройство, на котором хранится операционная система (ОС), установленное программное обеспечение и другие файлы компьютера.

HDD означает, что данные сохраняются при выключении нашей компьютерной системы. HDD также называют фиксированным диском, жестким диском или жестким диском.Жесткий диск был представлен IBM в 1956 году.

Первый персональный компьютер содержит жесткий диск размером менее 1 мегабайта, в то время как современные компьютеры содержат жесткий диск размером 1 терабайт. Настольные компьютеры с внешними жесткими дисками используются для резервного копирования или дополнительного хранилища.

SSD и HDD: в чем разница?

Если бы я был бесцеремонным по поводу вопроса, поставленного в этой статье, я бы просто сказал вам, что твердотельные накопители (SSD) очень быстрые, а жесткие диски (HDD) — нет; хотя последние гораздо дешевле и вместительнее . Когда вам нужна скорость, используйте SSD; когда вам не хватает средств или вам нужна большая емкость, используйте жесткие диски.Но краткость не окупается, так что … вот полная история SSD и HDD.

Жесткий диск (HDD)

Жесткие диски прекрасно названы в том смысле, что они хранят данные, да, как вы уже догадались, — жесткие диски; в промышленности чаще называют пластинами. Указанные пластины покрыты крошечными магнитными частицами, ориентация которых изменяется для представления единиц и нулей (включение / выключение) двоичных данных.

Пластины установлены на шпинделе внутри корпуса и вращаются электродвигателем.Когда крошечные электронные частицы вращаются по своей маленькой фиксированной орбите, за ними охотятся головки чтения / записи, плавающие (подвешенные за счет поверхностного эффекта) прямо над пластинами. Частицы управляются полосами, а головы переходят от полосы к полосе с помощью… шаговых двигателей. Магнитные поля, исходящие от головок, либо сообщают о состоянии частиц (считывают), либо меняют их ориентацию (записывают).

На протяжении большей части существования жесткого диска указанные крошечные частицы были переориентированы параллельно поверхности диска в так называемой продольной магнитной записи (LMR).Чтобы обеспечить большую плотность записи (количество битов на квадрат в любом случае), промышленность изменила эту переориентацию так, чтобы она происходила перпендикулярно пластине (перпендикулярная магнитная запись / PMR).

Новейшие жесткие диски большой емкости слегка перекрывают полосы PMR (магнитная запись с черепицей / SMR) для дальнейшего увеличения плотности записи. Этот метод действительно вызывает снижение производительности при некоторых обстоятельствах. Обратите внимание, что PMR без черепицы теперь часто называют CMR, или обычной магнитной записью.

Надежность жесткого диска

Жесткие диски — это отработанная, проверенная технология. Однако, будучи механическими, они имеют физические ограничения и подвержены износу, гравитационному удару и, как следствие, выходу из строя. Более ранние исследования Google и Carnegie Mellon (2007) показали, что частота отказов жестких дисков составляет почти 7% в год. Недавнее отслеживание показывает, что ситуация несколько улучшилась: поставщик онлайн-хранилищ Backblaze оценивает частоту отказов в собственных фермах жестких дисков на уровне менее 2%.Обратите внимание, что эти показатели не учитывают внезапный гравитационный удар, например, падение внешнего накопителя или ноутбука.

Итог: жесткие диски не так надежны, как твердотельные накопители, хотя у последних есть свои проблемы с ограничениями цикла записи.

Твердотельный накопитель

Хотя существует несколько типов микросхем постоянной памяти, используемых для твердотельных накопителей, на сегодняшний день наиболее распространенным в твердотельных накопителях является NAND (Not-AND). NAND имеет много общего с вашим процессором и системной памятью в том, что это множество транзисторов, изготовленных (на промышленном сленге для изготовления) на кремниевых пластинах.Однако NAND сохраняет данные при отключении питания, в отличие от процессора и DRAM (динамической памяти с произвольным доступом).

Он может это сделать, потому что транзисторы NAND являются ловушками для заряда, то есть они улавливают электроны на одной стороне затвора. Уровень напряжения заряда, заключенного внутри, определяет значение этой «ячейки». Количество этих уровней, которые может обрабатывать ячейка, определяет объем данных, которые она может представлять. На данный момент это:

• Одноуровневая ячейка (SLC): два состояния напряжения, 1 бит
• Многоуровневая ячейка (MLC): четыре ступени напряжения, 2 бита
• Трехуровневая ячейка (TLC): восемь состояний напряжения, 3 бита
• Четырехуровневая ячейка (QLC): шестнадцать состояний напряжения, 4 бита

Fabbed SLC и MLC становятся все реже, поскольку более плотные NAND можно рассматривать как эти типы, просто записывая меньшее количество уровней напряжения.Обратите внимание, что TLC и QLC иногда называют MLC или MLC-3 и MLC-4.

С практической точки зрения, чем больше уровней используется, тем сложнее и медленнее становится процесс записи NAND. Во многом потому, что уменьшающаяся разница между состояниями напряжения в MLC, TLC и QLC требует дополнительной коррекции ошибок и т.п.

компенсируют это более медленное время записи и дополнительную обработку за счет использования DRAM в качестве кеш-памяти и / или выделения большого количества NAND в качестве вторичного кеша.Последнее — это просто вышеупомянутая трактовка TLC или QLC как SLC.

Емкость резко возросла за последние несколько лет благодаря внедрению трехмерной / многослойной / многослойной NAND, что в значительной степени похоже на то, как это звучит — слои ячеек NAND уложены друг на друга.

NVMe в сравнении с SATA

Существует две основные категории широко используемых твердотельных накопителей: SATA и PCIe / NVMe. PCIe или PCI Express — это сверхбыстрый основной периферийный интерфейс внутри вашего компьютера. NVMe (Non-Volatile Memory Express) — это транспортный протокол, который обычно использует PCIe.Он был разработан специально для твердотельных накопителей, чтобы воспользоваться их превосходной скоростью и возможностью передавать данные по нескольким микросхемам.

SATA или Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment) — это последовательная адаптация ATA, которая была разработана, когда жесткие диски опередили более старое параллельное соединение ATA (PATA). (Помните ленточные кабели?)

Практическое различие между шиной SATA и NVMe / PCIe заключается в скорости. 6 гигабит против 4 гигабайт в секунду (четыре полосы, PCIe 3.0) или 8 Гбит / с (четыре полосы, PCIe 4.0). Для конечных пользователей в повседневных ситуациях вы говорите…

• SATA SSD : поиск от 0,05 до 0,2 миллисекунды, стабильная пропускная способность 550 Мбит / с
• NVMe PCIe 3 SSD : поиск от 0,01 до 0,02 миллисекунды, пропускная способность 2 ГБ / с. (4 ГБ / с по синтетическим тестам)
• NVMe PCIe 4 SSD : поиск от 0,01 до 0,02 миллисекунды, пропускная способность 2,2 Гбит / с. (7,5 Гбит / с по синтетическим тестам)
• Жесткий диск : поиск от 4 до 20 миллисекунд, максимальная пропускная способность 250 Мбит / с

  Это показывает реальную производительность, которую мы наблюдаем на наших испытательных стендах (Intel i для PCIe 3 и AMD Ryzen 3900X для PCIe 4), а также то, что показывает наиболее часто цитируемый тест CrystalDiskMark 6.Это приблизительные самые быстрые цифры, которые мы видели для лучших дисков.

Фантастическое увеличение повседневной производительности и производительности операционной системы твердотельного накопителя SATA по сравнению с жестким диском связано с резким сокращением времени поиска. Переход от SATA к NVMe заметен, но не настолько значительный, потому что разрыв во времени поиска намного меньше. Именно при открытии больших файлов или копировании вы действительно заметите различия в устойчивой скорости передачи, хотя они всегда присутствуют.

Надежность SSD

обычно очень надежны, однако ячейки могут быть заряжены / записаны ограниченное количество раз, прежде чем они начнут работать с битовым ведром. Это зависит от типа И-НЕ, но, вообще говоря, чем больше состояний напряжения / битов, тем меньше операций записи может быть выполнено до истечения срока действия ячейки. Операции чтения не вызывают износа.

регулируется путем выравнивания износа (запись равномерно по всем доступным NAND) и замены изношенных блоков (адресация NAND осуществляется блоками и страницами, а не отдельными битами) из пула запасных частей.Практика выделения запасных частей называется избыточным выделением ресурсов. Если вы видите твердотельный накопитель емкостью 500 ГБ, это означает, что он более перегружен, чем SSD на 512 ГБ. Некоторые поставщики предоставляют утилиты, позволяющие установить уровень избыточного выделения ресурсов.

рассчитаны на количество терабайт, которое может быть записано на них (TBW), прежде чем они начнут терять ячейки, которые невозможно заменить. По юридическим и финансовым причинам эти рейтинги могут быть намного ниже реальности. Большинство конечных пользователей через десять лет никогда не коснутся низких оценок TBW выгодных сделок.Использование на предприятии может настигнуть их через 6 месяцев.

Когда использовать жесткие диски, а когда — твердотельные накопители

Схема реализации SSD и HDD проста: от самого быстрого и самого дорогого перелива к самому медленному и наименее затратному, с уравнением, сбалансированным с учетом бюджета, желаемой или требуемой производительности и количества задействованных данных. Да, но как это на самом деле происходит?

Для обычного ПК это означает, что операционная система работает с твердотельным накопителем NVMe или, если он не поддерживается, с твердотельным накопителем SATA.Если ваш набор данных относительно невелик, придерживайтесь его или при необходимости дополните SATA SSD. Если набор данных больше, например, коллекция фильмов, то, возможно, сделайте это жестким диском.

Этот многоуровневый подход используется и во многих корпоративных средах; Твердотельные накопители перед жесткими дисками, хотя задействованные огромные наборы данных часто диктуют преобладание жестких дисков. Не зря Backblaze отслеживает надежность только жестких дисков.

В то время как я пренебрежительно оценил производительность жесткого диска для задач, связанных с непрерывной передачей данных (потоковое видео и аудио, рендеринг и т. Д.)), это более чем адекватно и намного дешевле. Объединенные в RAID-массивы для повышения производительности и / или емкости, жесткие диски могут даже не отставать от рендеринга или перекодирования необработанного видео 4K и 8K.

Внешние жесткие диски по-прежнему являются лучшим выбором для резервного копирования и архивирования, если вы не хотите использовать ленточные или оптические диски, которые все еще широко используются на предприятии. Внешние твердотельные накопители (флэш-накопители и т. Д.) Лучше всего подходят для передачи небольших объемов данных, поскольку они гораздо более надежны физически, чем портативные жесткие диски.

: что это такое и как он работает?

: что это такое и как он работает?

Полное наименование — жесткий диск. Вы часто будете видеть это сокращенно HDD или просто HD. Жесткий диск хранит данные на диске с помощью электромагнитов. На многих ПК может быть только один диск. В более крупных системах обычно используется несколько дисков, на которых могут храниться данные. HD может быть расположен в доступном отсеке компьютера или может быть подключен извне к месту, где находится HD.

Основные сведения о жестком диске

Несмотря на то, что HD-диск сложен по своим функциям, он имеет лишь несколько общих компонентов:

Для обеспечения обмена данными существует кабель для передачи данных, соединяющий HD с материнской платой. Для подачи необходимого электричества подключен кабель питания.

Затем жесткий диск используется компьютером для хранения файлов и данных. Сюда входят любые текстовые документы, фотографии, видео, игры, музыка и т. Д. Ваша операционная система (ОС) и любые программы или программное обеспечение, установленные на компьютере, находятся на этом диске.

Размер и возможности жесткого диска

Сначала мы дадим краткое объяснение байта. Компьютеры обрабатывают информацию как байты. Один байт будет одним символом, например «а». килобайт (КБ) — это чуть более 1000 символов, например 2 или 3 абзаца текста. мегабайт (МБ) будет содержать более 1 миллиона символов, примерно 4 книги по 200 страниц. гигабайт (ГБ) — это чуть более 1 миллиарда символов или чуть меньше 4500 книг с 200 страницами. терабайт (ТБ) — это чуть более 1 триллиона символов. Теперь это было бы похоже на 4,5 миллиона 200-страничных книг, или 350 000 цифровых изображений, или более 260 000 ваших любимых песен в формате mp3.

Итак, когда вы покупаете компьютер или жесткий диск, вы увидите его объем памяти, например 500 ГБ или 1 ТБ. Многие новые ноутбуки с приложениями и компьютерными системами, управляемыми облаком, обычно имеют меньшую емкость HD, тогда как некоторые ноутбуки и многие ПК имеют все больше емкости HD.

Их физический размер HD обычно составляет 3,5 дюйма для настольных компьютеров и 2,5 дюйма для ноутбуков. Это важно, если вам когда-нибудь понадобится заменить или обновить вашу систему.

Как это работает