Нажмите "Enter", чтобы перейти к содержанию

Hdd диск что это: SSD или HDD, жесткий или твердотельник — что выбрать

Содержание

Жёсткий диск, что это такое? Из чего состоит и как работает жёсткий диск. Плюсы и минусы HDD в сравнении с SSD.

Жёсткий диск («винчестер», hdd, hard disc drive — eng.) — накопитель информации основанный на магнитных пластинах и эффекте магнетизма.

Применяется повсеместно в персональных компьютерах, ноутбуках, нэтбуках, планшетных компьютерах, серверах и так далее.

 

Устройство жёсткого диска. Как жёсткий диск работает.


В полу герметичном блоке находятся двусторонние пластины, с нанесённым на них магнитным слоем, посаженные на вал двигателя и вращающиеся со скоростью от 5400 оборотов в минуту.Блок не совсем герметичен, но самое главное он не пропускает мелкие частицы и не допускает перепадов влажности. Всё это пагубно сказывается на сроке службы и качестве работы жёсткого диска.

В современных жёстких дисках, для вала используются гидродинамические подшипники. Это даёт меньший шум при работе, значительно увеличивает долговечность и уменьшает шанс заклинивания вала из-за разрушившегося подшипника качения.

Считывание и запись производится с помощью блока головок.

В рабочем состоянии, головки парят над поверхностью диска на расстоянии ~10нм. Они имеют аэродинамическую форму и поднимаются над поверхностью диска за счёт восходящего потока от крутящейся пластины. Магнитные головки могут находится с двух сторон пластины, если с каждой стороны магнитного диска нанесены магнитные слои.

Соединённый блок головок имеет фиксированное положение, то есть головки перемещаются все вместе.

Всеми головками, управляет специальный привод

основанный на электромагнетизме.

Неодимовый магнит создаёт магнитное поле, в котором с высокой скоростью реакции под воздействием тока, может перемещаться блок головок. Это лучший и самый быстрый вариант перемещения блока головок, а ведь когда то блок головок перемещался механически, с помощью шестерёнок.

Когда диск выключается, чтобы головки не опустились на диск и не повредили его, они убираются в зону парковки головок (парковочная зона, parking zone).

Это также, позволяет без особых ограничений транспортировать выключенные жёсткие диски. В выключенном состоянии, диск может выдержать большие нагрузки и не повредиться. Во включенном состоянии, даже небольшой толчёк под определённым углом может разрушить магнитный слой пластины или повредить головки при касании о диск.

Помимо герметичной части, у современных жёстких дисков есть наружная плата управления

. Когда то, все платы управления были вставлены в материнскую плату компьютера в слоты расширения. Это было не удобно в плане универсальности и возможностей. Сейчас у жёстких дисков, вся управляющая диском электроника, кеш память и микроконтроллёр интерфейса расположены на небольшой плате в нижней части жёсткого диска. Благодаря этому, можно настроить каждый диск под определённые, выгодные с точки зрения его строения параметры, давая ему выигрыш в скорости, либо более тихую работу к примеру.

Для подключения интерфейса и питания используются стандартные общепринятые разъёмы PATA/SATA и Molex/Power SATA.

 

Особенности.

Жёсткие диски являются самыми ёмкими хранителями информации и относительно надёжными. Объёмы дисков постоянно растут, но в последнее время это связано с некоторыми сложностями и для дальнейшего расширения объёма, требуются новые технологии. Можно сказать, что жёсткие диски практически вышли на прямую в достижении максимальных возможностей. Распространению жёстких дисков в основном поспособствовало соотношение

ценаобъём. В большинстве случаев, гигабайт объёма диска стоит меньше чем 2.5 рубля.

 

Плюсы и минусы жёстких дисков в сравнении с SSD накопителями.

До появления твёрдотельных SSD (solid state drive) — накопителей, у жёстких дисков не было конкурентов. Теперь у жёстких дисков есть направление куда нужно стремиться.

 

Минусы жёстких дисков (hard drive) в сравнении с твёрдотельными (ssd) накопителями:

  • низкая скорость последовательного чтения
  • низкая скорость доступа
  • низкая скорость чтения
  • немного более низкая скорость записи
  • вибрации и небольшой шум при работе

Хотя с другой стороны, у жёстких дисков есть другие, более весомые преимущества, к которым SSD накопителям стремиться и стремиться.

 

Плюсы жёстких дисков (hard drive) в сравнении с твёрдотельными (ssd) накопителями:

  • значительно лучший показатель объёмцена
  • лучший показатель надёжности
  • больший максимальный объём
  • при выходе из строя, в разы больший шанс восстановить данные
  • лучший вариант для использования в медиа центрах, благодаря компактности и большому объёму 2.5 накопителей

 

О том, на что стоит обращать внимание при выборе жёсткого диска, можно посмотреть в нашей статье «Выбор жёсткого диска«. Если вам необходим ремонт жесткого диска или восстановление информации, можно обратиться к компьютерному мастеру.

Как устроен жесткий диск компьютера. Преимущества и надежность ssd дисков.

Жесткий диск — это то устройство в Вашем компьютере или ноутбуке, на котором хранится непосредственно вся информация. Т.е. физически все данные (фотографии, документы и пр.) находятся именно на нем.

Соответственно если вдруг жесткий диск выходит из строя, то все ваши данные становятся не доступны или другими словами теряются. Конечно при очень большом желании можно восстановить все данные, обратившись в специализированный сервисный центр по восстановлению данных, но это весьма недешевая услуга. Поэтому во избежание потерь данных делайте резервные копии.

Жесткие диски бывают 2-х физических размеров (габаритов). 3,5 дюйма предназначен для установки в стандартный компьютер, т.е. не в ноутбуки.  И 2,5 дюйма предназначен как раз-таки для установки в ноутбуки или какие-то компактные устройства.

Как устроен жесткий диск

Внутри жесткого диска находятся несколько магнитных пластин

. Металлические круглые пластины внешне похожи на DVD диски, только меньшего размера. Внутри жесткого диска для записи или чтения информации с пластины жесткого диска есть перемещаемая магнитная головка. Собственно, при записи каких-либо данных магнитная головка их записывает непосредственно на пластину жесткого диска. Принцип работы похож на то как работает проигрыватель для виниловых пластинок.

Таких пластин в жестком диске может быть несколько. Скорость вращения таких пластин в стандартном жестком диске 7200 оборотов в минуту, к слову сказать, это очень много. Вдумайтесь, в секунду диск делает 120 оборотов!

Минусы магнитных жестких дисков

На данный момент они очень выгодны для хранения больших объемов информации из-за своей цены. Но у них по современным меркам низкая скорость. И за последние лет, наверное, 8 скорость этих дисков практически не возросла. Объемы для хранения росли быстро, когда-то 120 GB было много, сейчас же таких дисков вы и в продаже не найдете, минимум 340 ГБ.

И это было большой проблемой поскольку процессоры, память и все прочие элементы в компьютере увеличили свои скорости в разы, а жесткие диски свои скорости практически не увеличивали. Из-за этого компьютер по-прежнему долго загружался и программы медленно открывались, поскольку жесткий диск являлся узким местом.

SSD диски

Не так давно все большей популярностью стали пользоваться SSD (твердотельные жесткие диски). Принцип работы у них совсем другой. Там нет никаких магнитных пластин, по сути это флешка с повышенной надежностью и с очень высокой скоростью. SSD диски раза в 4 минимум быстрее чем обычные (магнитные) жесткие диски.

Еще важным параметром жесткого диска — это время доступа. Объясню на примере. Вам нужно какой-то файл открыть, допустим фотографию, и вы в компьютере нажимаете кнопку открыть. Какие действия нужно выполнить жесткому диску. Жесткому диску нужно переместить считывающую головку на то место, где располагаются записи о вашей фотографии, на это должно уйти какое-то время. Это и есть время доступа.

В SSD дисках это время практически не берется в расчет, поскольку там нет физического механизма, нет считывающей головки, которую нужно куда-то перемещать. Это Flash память. В ней такое понятие отсутствует.

Почему же тогда до сих пор используются старые магнитные жесткие диски?

Во-первых, из-за объема. Как я уже говорил выше, жесткие диски (магнитные) используются для хранения больших объемов информации. Почему так? Потому что на данный момент не существует SSD дисков больших объемов, а даже если бы и были, то стоили как минимум в 10 раз дороже.

Во-вторых, это цена. SSD диски весьма недешевы. Для примера SSD диск объемом 256 ГБ стоит примерно 7000 р., за эти же деньги можно купить обычный жесткий диск объемом 4000 ГБ.

Возможно вы подумали зачем же мне такой маленький жесткий диск, пусть даже и очень быстрый, где мне тогда хранить мои данные.

Сейчас на хороших компьютерах ставится два жестких диска. Один SSD для хранения на нем операционной системы и программ для быстрой загрузки и работы компьютера.

А второй — обычный магнитный жесткий диск для хранения вашей информации (документы, фотографии и пр.).

На данный момент это идеальный вариант.

Смотрите также:

Сетевая карта
Блок питания

5 преимуществ твердотельных накопителей — Kingston Technology

1. Долговечность и надежность твердотельного накопителя

Высокая температура является основной причиной сбоев жестких дисков. При непрерывном перемещении движущихся частей жесткого диска выделяется достаточно тепла, чтобы со временем вывести его из строя. Поскольку в твердотельном накопителей нет таких деталей, они могут поддерживать более низкую температуру и гораздо более высокую производительность. SSD-накопители также лучше защищены от падений, сотрясений, ударов и повседневного износа, что снижает вероятность потери данных.

2. SSD-накопители работают быстрее жестких дисков

Твердотельные накопители работают в сотни раз быстрее жестких дисков. Твердотельные накопители обеспечивают более быструю загрузку компьютера, ускоряют передачу данных и повышают пропускную способность. Увеличение быстродействия означает, что твердотельные накопители могут обрабатывать данные на ультравысоких скоростях, необходимых в современном деловом мире, особенно при запуске программ, таких как операционная система, которые обращаются к большим объемам данных. Кроме того, твердотельные накопители очень стабильны, что гарантирует безопасность хранимых данных.

  • Твердотельные накопители SATA: Для жестких дисков удалось достичь скорости записи только 50–120 МБ/с. Для сравнения, твердотельные накопители загружают шину SATA до 550 МБ/с. Несмотря на ограничение шины, обычно наблюдается повышение общей производительности системы в 10–15 раз при использовании твердотельных накопителей на базе SATA вместо устаревших жестких дисков.
  • Твердотельные накопители NVMe: Технология NVMe использует шину PCIe вместо шины SATA, раскрывая огромный потенциал пропускной способности для устройств хранения данных. PCIe 4.0 (текущая версия) предоставляет до 32 линий и теоретически может передавать данные со скоростью до 64 000 МБ/с по сравнению с предельным значением спецификации SATA III 600 МБ/с.

3. Эффективность энергопотребления

Поскольку у твердотельных накопителей нет движущихся частей, им требуется меньше энергии для работы по сравнению с жесткими дисками с магнитными вращающимися пластинами. Энергоэффективность обеспечивает большое преимущество от использования твердотельных накопителей, когда речь идет о ПК и мобильных устройствах, где долговечность батареи является очень востребованной функцией.

4. Меньший вес и бесшумная работа

Меньший размер означает меньший вес твердотельных накопителей по сравнению с более крупными жесткими дисками, содержащими магнитные головки и металлические пластины. Благодаря компактной конструкции твердотельные накопители идеально подходят для ноутбуков, планшетов и других небольших электронных устройств. Отсутствие движущихся частей означает, что твердотельные накопители работают намного тише жестких дисков, шум и вибрация которых могут сильно отвлекать.

5. Более практичный размер/форм-фактор

С момента своего появления жесткие диски были ограничены большими размерами. С другой стороны, доступны различные размеры твердотельных накопителей; самый маленький из них имеет форм-фактор 2,5 дюйма.

Вот наиболее распространенные форм-факторы SSD-накопителей.

  • Наиболее распространен 2,5-дюймовый форм-фактор; обеспечивает наилучшую цену в расчете на ГБ; закрытая конструкция.
  • mSATA имеет очень маленький форм-фактор; другой тип подключения; бескорпусная монтажная плата; отличный вариант при ограниченном пространстве.
  • M.2 — это бескорпусная монтажная плата; доступна с интерфейсом SATA и PCIe NVMe; малый форм-фактор; размером с пластинку жевательной резинки.

чем HDD отличается от SSD, на что смотреть при выборе

Чтобы ничего не потерять, я храню файлы на разных жестких дисках.

Дмитрий Кузьмин

хранит информацию сразу на пяти жестких дисках

Профиль автора

Один нужен, чтобы «Виндоус» загружалась за несколько секунд. Второй чуть медленнее, но объемнее — на нем я храню фильмы и архив музыки. Третий диск только для работы. И еще два внешних диска, на которых я храню то, что не влезло на остальные.

Такое разделение удобно: если сломается операционная система, не придется восстанавливать рабочие файлы, ведь они хранятся на другом физическом диске.

Что мы называем жестким диском

«Жесткий диск» — это устройство, на котором мы храним файлы и программы. Раньше был только один тип таких устройств — HDD. Потом добавились твердотельные накопители — SSD, но многие по привычке и их называют жесткими дисками. В этой статье я рассказываю обо всех основных типах устройств для хранения данных.

Расскажу, как выбрать жесткий диск без советов продавцов и так, чтобы ничего не перепутать.

HDD или SSD

Это два разных типа накопителей. Вот чем они отличаются.

HDD (hard disk drive — «жесткий диск»). Принцип работы основан на магнитной записи. Внутри корпуса размещаются диски из особой смеси металла и стекла с напылением сверху. На верхний слой записывается информация — по сути, тем же способом, что и на виниловых пластинках. Технология энергонезависимая: информация остается на диске и без подключения электричества.

У HDD есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, и диски сдвинутся с места, напыление повредится, и данные потеряются. Поэтому HDD или используют внутри системного блока или ноутбука, или помещают в специальный корпус и обращаются супернежно. Зато есть небольшая возможность восстановить данные даже с частично неисправного диска.

Так работает HDD-накопитель

SSD (solid-state drive — «твердотельный накопитель»). Такой диск состоит из контроллера и набора микросхем, на которых хранится информация.

Мельчайшие элементы внутри микросхем принимают значение «1» либо «0». Дальше процессор считывает эти значения и преобразует их в привычные нам файлы: документы, картинки, видео. SSD можно сравнить с продвинутой и объемной флешкой.

Из минусов SDD обычно называют цену и емкость: в продаже сложно найти SDD с объемом больше 2 Тб. И стоят такие диски обычно дороже, чем HDD.

Так работает SSD-накопитель

SSHD (solid-state hybrid drive — «гибридный жесткий диск»). Это устройство, в котором данные хранятся и на дисках, и во флеш-памяти.

Такие устройства повышают производительность компьютера за счет особой архитектуры: они записывают на SSD-часть диска информацию, которая нужна для загрузки операционной системы. Во время следующего включения компьютера система начнет работать быстрее, потому что ее данные расположены на быстрой части диска.

Моментами такие устройства работают быстрее, но по сути остаются теми же HDD со всеми их недостатками.

Внешне гибриды выглядят как обычные HDD

Например:
💾 Жесткий диск HDD на 1 Тб — Seagate за 4036 Р
💾 Твердотельный накопитель SSD на 500 Гб — Samsung за 5299 Р
💾 Гибридный жесткий диск SSHD на 2 Тб — Seagate за 10 490 Р

Внешний или внутренний диск

Накопители можно устанавливать внутрь компьютера или ноутбука или просто носить с собой как флешку.

Внутренние жесткие диски помещаются внутрь системного блока или ноутбука. Здесь важен форм-фактор — то, какого размера и формы будет жесткий диск. Его указывают обычно в дюймах.

Например, если купить для обычного системного блока жесткий диск шириной 2,5 дюйма, придется думать, куда его положить: стандартные крепления рассчитаны на диски 3,5 дюйма. В ноутбуках обычно используют форм-фактор 2,5 — большей ширины диск вы туда просто не засунете.

Некоторые производители измеряют диски не в дюймах, а в миллиметрах. Пишут так: 2242, 2262 или 2280 мм. Первые две цифры означают длину диска, последние две — ширину. Такие форм-факторы используют для SSD.

Чтобы подключить внутренний диск, нужно выключить компьютер или ноутбук, снять крышку, найти нужные разъемы для обмена данными и питания, подсоединить устройство.

Любой внутренний HDD будет выглядеть как металлическая тяжелая коробочка

Например:
💾 Внутренний HDD для системного блока с форм-фактором 3,5 — Seagate за 3669 Р
💾 Внутренний HDD для ноутбука с форм-фактором 2,5 — Toshiba за 3904 Р
💾 Внутренний SSD с форм-фактором 2280 — A-DATA за 11 990 Р

Внешние жесткие диски можно носить с собой, поэтому от форм-фактора зависит только удобство. Я спокойно пользуюсь большим диском на 2,5 дюйма, а кто-то предпочитает миниатюрные на 1,8 дюйма.

Внешние диски чаще всего используют USB-разъемы, поэтому для их подключения нужно просто вставить провод в нужное гнездо — как флешку.

Внешний диск от Toshiba чуть меньше обычной ручки. Я переношу такой просто в заднем кармане брюк

Например:
💾 Внешний HDD с форм-фактором 2,5 — Toshiba за 3799 Р
💾 Внешний SSD с форм-фактором 2,5 — Samsung за 7599 Р

Интерфейсы

Этим термином обозначают то, каким образом подключается накопитель к компьютеру, — это и физический разъем, и программный метод передачи данных. Современных несколько.

Интерфейс SATA — основной стандарт для подключения жестких дисков. Есть три поколения таких разъемов, различаются они в основном пропускной скоростью:

  1. SATA 1: 1,5 гигабита в секунду. В идеальных условиях фильм весом 8 Гб скачается почти за минуту.
  2. SATA 2: 3 гигабита в секунду. На фильм должно хватить 30 секунд.
  3. SATA 3: 6 гигабит в секунду. Фильм скачивается за 10 секунд.

Производитель указывает максимальную пропускную скорость именно интерфейса: на то, с какой скоростью файлы будут записываться в реальности, влияют сотни факторов — от износа диска до особенностей файлов.

Поэтому для получения реальных данных максимальный показатель скорости нужно делить на 3—5. То есть на высокоскоростном SATA 3 фильм будет скачиваться не 10 секунд, а около минуты. На SATA 1 стоит рассчитывать на несколько минут.

Новые устройства выпускают в основном на базе SATA 3.

PCI-E — этот интерфейс используют в основном для подключения твердотельных дисков — SSD. На базе PCI-E создано несколько разъемов, например M2.

Разъем SATA 3 на обычном HDD Разъем M2, сделанный на основе PCI-E

USB — этот интерфейс используют для подключения внешних дисков. Вот популярные версии.

  1. USB 2 — довольно медленный, но распространенный формат для HDD и флешкарт. Максимальная скорость — до 60 мегабайт в секунду. В реальности такие HDD записывают порядка 1—10 мегабайтов в секунду, то есть фильм весом в 8 Гб будет скачиваться около 10 минут.
  2. USB 3.0 — современный стандарт с высокой скоростью, пропускная способность до 4,8 гигабит в секунду. Если смотреть на тесты, то жесткий диск через USB 3.0 может записывать со скоростью 1—15 мегабайт в секунду. Кино скачается за 1—3 минуты.
  3. USB 3.2 Type C — спецификация USB с еще большей скоростью. Пропускная способность до 10 гигабит, в реальности же такой диск может выдавать до нескольких десятков мегабайт в секунду. Кино получится записать буквально за минуту.

Подходящие интерфейсы должны быть не только в жестком диске, но и в самом устройстве, к которому вы будете подключать диск. Поэтому перед покупкой внутреннего жесткого диска проверьте наличие необходимых интерфейсов на материнской плате. Это можно сделать в бесплатной программе HWiNFO в разделе Motherboard.

Если покупаете внешний диск, учитывайте обратную совместимость: вы сможете использовать диск USB 3.0 в старом разъеме USB 2, только скорость будет минимальной. Поэтому покупать дорогой внешний SSD для обычного ноутбука смысла нет.

Например:
💾 HDD на SATA 2 — Toshiba за 3090 Р
💾 HDD на SATA 3 — Western за 4144 Р
💾 SSD на PCI-E, M2 — WD Black за 7399 Р
💾 HDD на USB 3.0 — Seagate за 4190 Р

Как грамотно потратить и сэкономить

Рассказываем в нашей рассылке дважды в неделю. Подпишитесь, чтобы совладать с бюджетом

Скорость передачи данных

Хотя некоторые производители указывают скорость передачи данных, это в любом случае относительный, условный показатель. На скорость чтения и записи влияют десятки параметров — от внутренних вроде скорости вращения дисков и особенности конструкции до внешних: интерфейсов подключения, других устройств, материнской платы и прочего.

Если вы планируете купить HDD, то можно ориентироваться на скорость вращения шпинделя — это ось, которая крутит те самые пластинки:

  1. 5400 оборотов в минуту — медленнее, меньше шума, меньше тепловыделения, а значит, надежнее;
  2. 7200 оборотов в минуту — быстрее, больше шума, чуть меньше надежности.

Лучше же ориентироваться на разные характеристики в зависимости от потребностей.

Если нужен внутренний жесткий диск для операционной системы — выбирайте SSD или HDD на 7200 об/мин. Так компьютер будет загружаться и работать быстрее.

Для хранилища данных подойдет HDD на 5400 об/мин. Работает тихо, надежно.

В качестве внешнего жесткого диска удобен HDD с интерфейсом USB 3.0. Такой интерфейс будет у большинства ноутбуков, компьютеров и даже телевизоров.

Например:
💾 SSD на 500 Гб — Samsung за 5299 Р
💾 HDD на 4 Тб — Western за 8714 Р
💾 Внешний HDD на 2 Тб — Seagate за 4190 Р

Объем памяти

У HDD-дисков в основном объем памяти от 500 Гб до 10 Тб, у SSD-накопителей — от 128 Гб до 2 Тб. Сколько именно вам нужно памяти, зависит от задач, но есть несколько особенностей:

  1. Цены на HDD с объемом до 2 Тб будут практически одинаковыми: нет смысла экономить и покупать диск на 500 Гб, если за ту же сумму можно купить 2 Тб.
  2. У дисков с объемом памяти 4 Тб и выше ценник растет пропорционально: проще купить пять дисков по 2 Тб, чем один диск на 10 Тб.

Например:
💾 HDD на 500 Гб — Western за 4090 Р
💾 HDD на 2 Тб — Seagate за 4879 Р
💾 SSD на 250 Гб — Samsung за 3760 Р
💾 SSD на 1 Тб — Samsung за 10 494 Р

На что обратить внимание при выборе жесткого диска

  1. Решите, для чего вам нужен жесткий диск: чтобы быстро загружался компьютер или чтобы хранить коллекцию файлов.
  2. Когда выбираете внутренний жесткий диск, обязательно проверьте наличие нужных разъемов в материнской плате.
  3. Если нужен внешний диск, не переплачивайте за новомодные интерфейсы: все равно они не будут работать, если в вашем ноутбуке старый USB 3.0.
  4. Памяти бывает много — подумайте, действительно ли вам нужен огромный диск на 4 Тб. Скорее всего, быстрого SSD на 500 Гб и хранилища на 1 Тб будет достаточно.

Что такое жесткий диск (HDD)?

– Автор: Игорь (Администратор)

Жесткий диск или HDD это устройство, которое позволяет хранить информацию в течении длительного времени и которое является энергонезависимым. Простыми словами, железная коробочка, где находятся все ваши документы, фильмы, операционная система и все прочее. Если проводить жизненную аналогию, то это нечто вроде большого альбома. Взяв карандаш в руки, вы можете рисовать или же писать сочинения. Если вам что-то не понравится, то вы всегда можете взять «стерку». Суть в том, что в то время, когда альбом лежит в полке, то все данные остаются нетронутыми.

Важных аспектов в данном случае два. Первый — длительное хранение. Второй — энергонезависимость. Если в первом случае все должно быть понятно из примера с альбомом, то для второго случая я дам некоторые пояснения. Суть в том, что жесткому диску не требуется питание для хранения информации, в отличии от оперативной памяти. Так что вы можете выключать компьютер от сети и знать, что данные будут в сохранности.

Примечание: Есть распространенная версия откуда пошли жаргонные названия этой коробочки. Сегодня, жесткий диск часто называют винчестер или, сокращенно, винт. Пошло это от того, что первое такое устройство имело код схожий с патронами для винтовки винчестер. Насколько это правда сложно сказать, однако версия считается наиболее реальной.

Рассмотрим же эту коробочку подробнее.

 

Устройство жесткого диска (HDD)

Если вы заметили, то я уже несколько раз упомянул аббревиатуру HDD и не просто так. Дело в том, что техническое название этой коробочки — накопитель на жестких магнитных дисках или hard (magnetic) disk drive.

Но, вернемся у устройству жесткого диска. В основу этой коробочки ложится технология магнитной записи информации. И вот как это устроено. Есть круглые жесткие диски (их еще часто называют блинами), покрытые ферромагнитным материалом (может менять свои магнитные свойства). Есть специальная движущаяся головка (состоит из двух частей), которая, собственно, и осуществляет чтение и запись данных (часть головки для чтения, часть для записи).

Сам процесс происходит следующим образом. Диск постоянно крутится с достаточно высокой скоростью, а головка ходит вдоль диска и в нужный момент либо считывает данные, либо осуществляет запись. При этом важно отметить, что головка не касается диска, так как иначе покрытие диска могло бы повредится. Когда же диск выключен, то головка находится в специальной зоне (парковочной), опять же для предохранения ферромагнитного покрытия от повреждения.

Стоит знать, что внутренний механизм сделан так, чтобы чисто физически было бы очень сложно повредить поверхность диска с данными. Однако, все же со временем части ферромагнитной поверхности могут приходить в негодность. Тут как в известном выражении — «Ничто не вечно».

Так же стоит знать, что таких пластин может быть несколько внутри короба жесткого диска. Как вы уже наверное догадались, количество блинов влияет на объем хранимой информации. Но, не ограничивается этим. К примеру, давным давно диски были раза в 1,5 больше сегодняшних, а помещалось на них 20-40Мб.

Рисунок 1. Упрощенная схема круглого жесткого диска

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

Рассмотрим, чуть более подробно саму поверхность блинов. Чтобы хранение и запись информации можно было структурировать, всю поверхность делят на специальные дорожки. Затем весь диск делится по геометрическим секторам (равным друг другу). Часть дорожки, которая находится внутри этого геометрического объекта называют сектор дорожки или попросту секторами. Объединение нескольких секторов называют кластером. 

Так как диски крутятся с достаточно высокой скоростью (например, 7200 оборотов в минуту), то в качестве минимальной единицы хранения используют именно кластер. Обычно, кластер представлен размером 4 Кб и состоит из 8 сектором по 512 байтов. Кстати, именно поэтому реальный размер текстового файла, состоящего всего из одного символа, будет равен 4 Кб, так как, в принципе, размер делится именно по кластерам.

Примечание: Стоит знать, что существуют методы, позволяющие хранить в одном кластере данные нескольких файлов, однако обычно деление идет именно по кластерам.

Примечание: Так же советую ознакомиться со статьей Твердотельный жесткий диск или SSD накопитель, так как это следующий виток устройств для хранения данных.

 

Характеристики жестких дисков

Если с устройством жестких дисков, надеюсь, вам стало понятно, то для полноты картины осталось рассмотреть вопрос основных характеристик HDD.

1. Форм-фактор. Слова страшные, а по сути означают только лишь физический размер диска. Для стационарных компьютеров он обычно составляет 3,5 дюйма, для ноутбуков меньше, всего 2,5 дюйма

2. Емкость. Это по сути тот размер, сколько данных может хранить жесткий диск. Сегодня, диски измеряются в гигабайтах и террабайтах.

3. Скорость вращения шпинделя. Эта как раз та самая скорость, с которой крутятся блины. Обычно это 5400 для ноутбуков и 7200 для обычных компьютеров. Бывают и другие скорости, но в домашнем использовании они просто не нужны.

4. Уровень шума. Тут, вероятно, вы можете и сами догадаться о чем идет речь. Есть весьма громкие винчестеры, обычно самые простые, а есть и более тихие.

5. Ударостойкость или в простонародье живучесть. По сути, обозначает какие перегрузки может выносить жесткий диск без повреждения данных. Тем не менее, крайне не советую проверять это характеристику.

6. Интерфейс доступа. Интерфейс определяет разъемы, которые используются для подключения дисков к компьютеру. Раньше практически все HDD для домашних компьютеров были IDE, сегодня же в основном речь идет о SATA. В случае внешних дисков обычно USB. Стоит знать, что в реальности разъем самого диска не USB, просто внутри коробочки используется переходник с контроллером.

7. Срок годности. В данном случае подразумевается не только хранение, но и то время, сколько можно использовать диск до возникновения проблем. К примеру, 100000 часов.

Существуют и другие характеристики, однако они несут более технический характер, поэтому в данной статье я их опущу.

Теперь, вы больше знаете о том, что такое жесткий диск, как он устроен и какие его основные характеристики.

☕ Хотите выразить благодарность автору? Поделитесь с друзьями!

  • Что такое оперативная память (для новичков)?
  • Что такое Интернет?
Добавить комментарий / отзыв

Что такое жесткий диск компьютера?

Во время запуска компьютера, набор микропрограмм, записанных в микросхеме BIOS, производит проверку оборудования. Если все в порядке, он передает управление загрузчику операционной системы. Дальше ОС загружается и вы начинаете пользоваться компьютером. При этом – где до включения компьютера хранилась операционная система? Каким образом ваш реферат, который вы писали всю ночь, остался цел после отключения питания ПК? Снова же – где он хранится?

Ладно, вероятно я слишком загнул и вы все прекрасно знаете, что данные компьютера хранятся на жестком диске. Тем не менее что он из себя представляет и как работает не все знают, и поскольку вы здесь, делаем вывод, что хотели бы узнать. Что же, давайте разбираться!

В данной статье будет идти речь только о жестких дисках (HDD) то есть о носителях на магнитных дисках. О SSD можно почитать здесь.

Что такое жесткий диск

По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:

Жесткий диск (винт, винчестер, накопитель на жестких магнитных дисках, НЖМД, HDD, HMDD) – запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.

Используются в подавляющем большинстве компьютеров, а также как отдельно подключаемые устройства для хранения резервных копий данных, в качестве файлового хранилища и т.п.

Чуть-чуть разберемся. Мне нравится термин “накопитель на жестких магнитных дисках“. Эти пять слов передают всю суть. HDD – устройство, предназначение которого длительное время хранить записанные на него данные. Основой HDD являются жесткие (алюминиевые) диски со специальным покрытием, на которое при помощи специальных головок записывается информация.

Не буду рассматривать в деталях сам процесс записи – по сути это физика последних классов школы, и вникать в это, уверен, у вас желания нет, да и статья совсем не о том.

Также обратим внимание на фразу: “произвольного доступа” что, грубо говоря, означает, что мы (компьютер) можем в любое время считать информацию с любого участка ЖД.

Важным является тот факт, что память HDD не энергозависима, то есть не важно подключено питание или нет, записанная на устройство информация никуда не исчезнет. Это важное отличие постоянной памяти компьютера, от временной (ОЗУ).

Взглянув на жесткий диск компьютера в жизни, вы не увидите ни дисков, ни головок, так как все это скрыто в герметичном корпусе (гермозона). Внешне винчестер выглядит так:

Думаю что такое HDD вы поняли. Идем дальше.

Для чего компьютеру нужен жесткий диск

Рассмотрим что такое HDD в компьютере, то есть какую роль он играет в ПК. Понятно, что он хранит данные но, как и какие. Здесь выделим такие функции НЖМД:

  • Хранение ОС, пользовательского ПО и их настроек;
  • Хранение файлов пользователя: музыка, видео, изображения, документы и т.д;
  • Использование части объема жесткого диска, для хранения данных не помещающихся в ОЗУ (файл подкачки) или хранение содержимого оперативной памяти во время использования режима сна;

Как видим, жесткий диск компьютера не просто свалка из фотографий, музыки и видео. На нем хранится вся операционная система, и помимо этого ЖД помогает справляться с загруженностью ОЗУ, беря на себя часть ее функций.

Из чего состоит жесткий диск

Мы частично упоминали о составных жесткого диска, сейчас разберемся с этим детальнее. Итак, основные составляющие HDD:

  • Корпус – защищает механизмы жесткого диска от пыли и влаги. Как правило, является герметичным, дабы внутрь та самая влага и пыль не попадали;
  • Диски (блины) – пластины из определенного сплава металлов, с нанесенным с обеих сторон покрытием, на которое и записываются данные. Количество пластин может быть разным – от одной (в бюджетных вариантах), до нескольких;
  • Двигатель – на шпинделе которого закреплены блины;
  • Блок головок – конструкция из соединенных между собой рычагов (коромысел), и головок. Часть ЖД, которая считывает и записывает на него информацию. Для одного блина используется пара головок, поскольку и верхняя, и нижняя часть у него рабочая;
  • Устройство позиционирования (актуатор) – механизм приводящий в действие блок головок. Состоит из пары постоянных неодимовых магнитов и катушки, находящейся на конце блока головок;
  • Контроллер – электронная микросхема управляющая работой HDD;
  • Парковочная зона – место внутри винчестера рядом с дисками либо на их внутренней части, куда опускаются (паркуются) головки во время простоя, чтобы не повредить рабочую поверхность блинов.

Такое вот незамысловатое устройство жесткого диска. Сформировалось оно много лет назад, и никаких принципиальных изменений в него уже давно не вносились. А мы идем дальше.

Как работает жесткий диск

После того, как на HDD подается питание двигатель, на шпинделе которого закреплены блины, начинает раскручиваться. Набрав скорость, при которой у поверхности дисков образовывается постоянный поток воздуха, начинают двигаться головки.

Данная последовательность (сначала раскручиваться диски, а затем начинают работать головки) необходима для того, чтобы за счет образовавшегося потока воздуха, головки парили над пластинами. Да, они никогда не касаются поверхности дисков, иначе последние были бы моментально повреждены. Тем не менее, расстояние от поверхности магнитных пластин до головок настолько маленькое (~10 нм), что вы не увидите его невооруженным глазом.

После запуска, в первую очередь происходит считывание служебной информации о состоянии жесткого диска и других необходимых сведениях о нем, находящихся на так называемой нулевой дорожке. Только затем начинается работа с данными.

Информация на жестком диске компьютера записывается на дорожки которые, в свою очередь, разбиты на сектора (такая себе разрезанная на кусочки пицца). Для записи файлов несколько секторов объединяют в кластер, он и является наименьшим местом, куда может быть записан файл.

Кроме такого “горизонтального” разбиения диска, есть еще условное “вертикальное”. Поскольку все головки объединены, они всегда позиционируются над одной и той же по номеру дорожкой, каждая над своим диском. Таким образом, во время работы HDD головки как бы рисуют цилиндр:

Пока HDD работает, по сути он выполняет две команды: чтение и запись. Когда необходимо выполнить команду записи, происходит вычисление области на диске куда она будет производится, затем позиционируются головки и, собственно, выполняется команда. Затем результат проверяется. Кроме записи данных прямо на диск, информация также попадает в его кеш.

Если контроллеру поступает команда на чтение, в первую очередь происходит проверка наличия требуемой информации в кеше. Если ее там нет, снова происходит вычисление координат для позиционирования головок, дальше, головки позиционируется и считывают данные.

После завершения работы, когда питание винчестера исчезает, происходит автоматическая парковка головок в парковочных зоне.

Вот так в общих чертах и работает жесткий диск компьютера. В действительности же все намного сложнее, но обычному пользователю, скорее всего, такие подробности не нужны, поэтому закончим с этим разделом и пойдем дальше.

Виды жестких дисков и их производители

На сегодняшний день, на рынке существует фактически три основных производителя жестких дисков: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Они полностью покрывают спрос на устройства всех видов и требований. Остальные компании либо разорились, либо были поглощены кем-то из основной тройки, или перепрофилировались.

Если говорить о видах HDD, их можно разделить таким образом:

  1. Для ноутбуков – основной параметр – размер устройства в 2,5 дюйма. Это позволяет им компактно размещаться в корпусе лептопа;
  2. Для ПК – в этом случае также возможно использование 2,5″ жестких дисков, но как правило, используются 3,5 дюйма;
  3. Внешние жесткие диски – устройства, отдельно подключаемые к ПК/ноутбуку, чаще всего выполняющие роль файлового хранилища.

Также выделяют особый тип жестких дисков – для серверов. Они идентичны обычным ПКшным, но могут отличаются интерфейсами для подключения, и большей производительностью.

Все остальные разделения HDD на виды происходят от их характеристик, поэтому рассмотрим их.

Характеристики жестких дисков

Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:

  • Объем – показатель максимально возможного количества данных, которые можно будет вместить на диске. Первое на что обычно смотрят при выборе HDD. Данный показатель может достигать 10 Тб, хотя для домашнего ПК чаще выбирают 500 Гб – 1 Тб;
  • Форм-фактор – размер жестокого диска. Самые распространенные – 3,5 и 2,5 дюйма. Как говорилось выше, 2,5″ в большинстве случаев, устанавливаются в ноутбуки. Также их используют во внешних HDD. В ПК и на сервера устанавливают 3,5″. Форм фактор влияет и на объем, так как на больший диск может поместиться больше данных;
  • Скорость вращения шпинделя – с какой скоростью вращаются блины. Наиболее распространены 4200, 5400, 7200 и 10000 об/мин. Эта характеристика напрямую влияет на производительность, а так же и цену устройства. Чем выше скорость – тем больше оба значения;
  • Интерфейс – способ (тип разъема) подключения HDD к компьютеру. Самым популярным интерфейсом для внутренних ЖД сегодня является SATA (в старых компьютерах использовался IDE). Внешние жесткие диски подключаются, как правило, по USB или FireWire. Кроме перечисленных, существуют еще такие интерфейсы как SCSI, SAS;
  • Объем буфера (кеш-память) – тип быстрой памяти (по типу ОЗУ) установленный на контроллере ЖД, предназначенный для временного хранения данных, к которым чаще всего обращаются. Объем буфера может составлять 16, 32 или 64 Мб;
  • Время произвольного доступа – то время, за которое HDD гарантированно выполнить запись или чтение с любого участка диска. Колеблется от 3 до 15 мс;

Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как:

  • Скорость передачи данных;
  • Количество операций ввода-вывода в сек.;
  • Уровень шума;
  • Надежность;
  • Сопротивляемость ударам и т.д;

На счет характеристик HDD это все.

Выводы

Да и по поводу основной темы статьи тоже все. Вы теперь понимаете что такое жесткий диск компьютера, для чего он нужен и как работает. Я рассказал вам о том, какие виды HDD бывают и об основных их характеристиках. На этом считаю свою работу выполненной, всем пока, до новых тем!

Метки ЖелезоКомпьютерЧто такое

Предыдущая запись
Что такое материнская плата компьютера? Следующая запись
Что такое SSD?

 

Жесткий диск HDD — что это такое: все о накопителе

06 февраля, 2020

Автор: Maksim

Жесткий диск является важной частью компьютера, на нем хранятся все ваши файлы, фотографии, фильмы. Именно с него и загружается операционная система, когда вы включаете свой ПК или ноутбук, если конечно не используете SSD.

Он установлен практически в каждом компьютере и знать, что он из себя представляет стоит каждому. Это довольно сложное устройство, которое обладает множеством возможностей и своих преимуществ перед другими накопителями информации.

Недавно мы разобрали, что такое SSD накопитель, данный материал будет посвящен другому накопителю информации — жесткому диску, вы узнаете, что это, из чего состоит и как работает.

Что такое жесткий диск HDD

Жесткий диск (HDD, hard disk, магнитный диск) — это устройство для хранения данных, в котором используются магнитные пластины для записи информации. Применяется в большинстве настольных компьютеров и ноутбуках в качестве основного накопителя.

На сленге часто называется — винчестер, так его прозвали в 1973 году из-за сходства с винтовкой Winchester. Все потому, что у модели HDD 3340 было 2 модуля по 30Мб, а у винтовки патроны назывались 30-30 Winchester. Эта «удивительная» схожесть и породила такое название. Хотя в России чаще его просто называют — винт.

Память на таком устройстве не энергозависима, как, например, у оперативной памяти, это означает, что данные не будут стираться при отключении питания.

На компьютере или ноутбуке просто необходимо, чтобы был установлен какой-либо накопитель информации, это может быть, как раз жесткий диск, или твердотельный накопитель. Такой накопитель выполняет следующие функции:

  • Хранит на себе всю операционную систему, ее файлы и настройки
  • Все файлы, пользователи, музыка, фото, видеоролики, документы и т.д.
  • Используется для хранения временных файлов самой системой, чтобы разгрузить оперативную память

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.

Как работает жесткий диск

По сути жесткие диски записывают и считывают информацию, примерно также, как происходить запись и чтение на виниловых пластинках. Т.е. не углубляясь в множество терминов. Головки чтения и записи информации при помощи магнитных импульсов записывают и считывают данные с магнитных пластин.

Записанная информация хранится на секторах, которые для большего удобства объединяются в кластеры. Выглядит это примерно, как разрезанная пицца. Запись информации происходит в непрерывной последовательности кластеров, т.е. головка для записи/чтения двигается по пластине без лишних сдвигов ровно по кластерам.

Это дает возможность быстрого доступа к записанной информации. Но, к сожалению, при удалении, какой-либо информации кластера пустеют и происходит фрагментация файлов подробнее об этом в материале — что такое дефрагментация диска.

Виды жестких дисков

Магнитные диски делают много разных производителей, основные из них это: Seagate, Western Digital и Toshiba. Делят их на следующие виды:

  • 3.5 дюймов — используют HDD такого размера обычно в персональных компьютерах и на серверах
  • 2.5 дюймов — в таком варианте можно чаще всего встретить в ноутбуках, но и на ПК тоже ставят
  • Внешние HDD — работают по USB, можно подключить к любому устройству, например, к телевизору, что реально удобно

По другим параметрам будем делить их по характеристикам.

Характеристики жестких дисков

Основные характеристики Hard Disk это:

  • Объем памяти — для домашнего ПК рекомендую на данный момент брать модели от 1 Тб т.к. игры, кино и другой медиа контент будет занимать довольно много места.
  • Форм фактор — для ПК стоит взять или 3.5 или 2.5, а для ноутбука 2.5. Если нужен, например, для телевизора — берите внешний.
  • Скорость работы — брать только от 7200 об/мин, остальное будет очень медленно, я про 5400 об/мин, особенно по сравнению с SSD. Лучше если найдете вариант с 10000 об/мин.
  • Интерфейс подключения — на данный момент в материнских платах для HDD предусмотрен интерфейс SATA, раньше использовался IDE. Внешние же — подключаются просто по USB.
  • Время произвольного доступа — промежуток в течение, которого жесткий гарантированно выполнит запись или чтение. Обычно это от 3 до 15 миллисекунд.

Также их можно еще разделить на: уровень издаваемого шума, защищенность от физического воздействия, надежность, на сколько циклов рассчитан.

Преимущества HDD дисков

Самое главное преимущество HDD перед SSD — это их долговечность в плане использования. Практически неограниченный цикл записи/чтения. Это идеальный вариант для хранения информации в виде: видео, фото, музыки. Если вы часто смотрите кино с телевизора, то рекомендую купить именно внешний жесткий диск. Разницы в скорости вы все равно не заметите, а прослужит он вам реально намного больше.

Минусы HDD

Одним из самых главных минусов по сравнению с новыми SSD является — скорость работы. Да они действительно работают намного медленнее. Поэтому для операционной системы лучше брать именно ССД, а вот уже для хранения файлов — жесткий disk.

Еще один минус, это то, что они сильно подвержены механическому воздействию, такие накопители лучше не ронять. А если берете внешний, то лучше ищите модель, защищенную от падений и ударов, такой Travel вариант.

В заключение

Этот тип хранителей информации действительно надежен и долговечен. Рекомендую брать для хранения всех своих файлов, также можно использовать в качестве резервного хранилища. Для каких целей используете вы свой HDD?

Определение и функции жесткого диска

Определение жесткого диска

Жесткий диск также известен как жесткий диск или фиксированный диск. Говорят, что это жесткий магнитный диск, на котором хранятся данные. Он расположен в приводном блоке. Жесткий диск — это энергонезависимое запоминающее устройство, содержащее пластины и магнитные диски, вращающиеся с высокой скоростью. Энергонезависимая означает, что данные сохраняются при выключении компьютера.

Он устанавливается внутри наших компьютерных систем. Жесткий диск расположен внутри дисковода на материнской плате компьютера и состоит из одной или нескольких пластин, упакованных в герметичный корпус.

Его основные компоненты включают рычаг привода чтения/записи, привод головки, головку чтения/записи, шпиндель и диск. Печатная плата (также называемая интерфейсной платой или контроллером диска) находится на задней панели жесткого диска. Это позволяет жесткому диску взаимодействовать с компьютером.

Функция жесткого диска

Жесткий диск — это вторичное запоминающее устройство, предназначенное для постоянного хранения данных. Вторичные запоминающие устройства имеют большую емкость по сравнению с первичными запоминающими устройствами.Данные, хранящиеся на жестком диске, сохраняются при выключении нашей компьютерной системы. Данные, хранящиеся на жестком диске, могут быть разных типов, таких как операционная система, установленное программное обеспечение, документы и другие файлы компьютера.

Жесткий диск

был представлен в 1956 году компанией IBM. Первый персональный компьютер содержит жесткий диск объемом менее 1 мегабайта, а современные компьютеры содержат жесткий диск емкостью 1 терабайт.

Каждый компьютер содержит по крайней мере один жесткий диск для хранения данных и программного обеспечения.В операционной системе Windows жесткий диск называется диском C, а в MAC он называется просто жестким диском. Настольные компьютеры с внешними жесткими дисками используются для резервного копирования или дополнительного хранилища.

Размер жестких дисков измеряется в гигабайтах и ​​терабайтах. Обычно в современных компьютерах распространены жесткие диски емкостью 500 ГБ. Например, песня продолжительностью четыре минуты составляет ок. 4 МБ, а в 1 гигабайте 1000 мегабайт, значит, на жестком диске объемом 500 ГБ может храниться ок.250 000 песен.

Давайте рассмотрим некоторые преимущества и недостатки жесткого диска.

Преимущества жесткого диска

Преимущества жесткого диска приведены ниже:

  • Одним из существенных преимуществ жесткого диска является его низкая стоимость.
  • Еще одним преимуществом жесткого диска является его доступность на рынке.
  • Жесткий диск
  • быстрее, чем оптические диски.
  • Емкость для хранения данных на жестких дисках велика.

Недостатки жесткого диска

Недостатки или ограничения жесткого диска приведены ниже:

  • Скорость чтения и записи на жестком диске ниже, чем в оперативной памяти.
  • Жесткие диски
  • шумные.
  • Еще одним недостатком жесткого диска является неэффективное энергопотребление.
  • Жесткие диски
  • потребляют больше энергии.
  • Форм-фактор жестких дисков тяжелее, чем твердотельных накопителей.

Жесткие диски прочны и могут использоваться в течение длительного времени.Но жесткие диски могут выйти из строя, и основная причина — поломка головки. Если жесткий диск выйдет из строя, мы можем потерять все наши документы, фотографии и т. д., хранящиеся на нем.


Жесткий диск (HDD) — CyberHoot

Что это означает для SMB?

Владельцы бизнеса должны обратить внимание на машины, которыми пользуются их сотрудники. Наличие современных систем, работающих с максимальной эффективностью, полезно для сотрудников, выполняющих рабочие задачи в разумные сроки.Ниже приведены явные преимущества и недостатки жестких дисков по сравнению с твердотельными накопителями, чтобы вы могли выбрать подходящие устройства хранения для вашего малого и среднего бизнеса.

 

ЖЕСТКИЙ ДИСК Преимущества
  1. Стоимость
    • Традиционные жесткие диски стоят гораздо меньше, чем твердотельные накопители той же емкости.
  2. Вместимость
    • Жесткие диски в целом имеют гораздо большую емкость, чем твердотельные накопители, хотя этот разрыв быстро сокращается.
  3. Совместимость
    • Пользователям, обновляющим старые ПК, может быть проще найти совместимый жесткий диск, чем твердотельный накопитель.Однако, если вы сможете найти совместимый SSD для своего устаревшего компьютера, это значительно улучшит производительность системы.
  4. Наличие
    • Твердотельные накопители найти немного сложнее, чем вездесущие жесткие диски. Однако, поскольку твердотельные накопители более эффективны и мощны, их производство выросло. В ближайшем будущем твердотельные накопители станут более доступными, чем жесткие диски.
Недостатки жесткого диска
  1. Скорость
    • Скорость жесткого диска зависит от его числа оборотов в минуту (об/мин).Жесткие диски работают медленнее по сравнению с флэш-памятью (SSD) из-за их механической природы.
  2. Форм-фактор
    • Из-за наличия механических частей жесткие диски имеют пределы миниатюризации. По этой причине в сочетании с производительностью и энергопотреблением твердотельные накопители больше подходят для портативных устройств, таких как ноутбуки, планшеты и смартфоны.
  3. Потребляемая мощность
    • Жесткие диски основаны на вращении дисков и движении чтения/записи головки диска.Этим механическим частям требуется больше энергии для работы, чем SSD.
  4. Шум
    • Из-за постоянного вращения дисков жесткого диска и движения головки чтения/записи жесткий диск издает отвлекающий шум; тоже способствует вибрациям. Их шум более заметен, когда жесткий диск выполняет тяжелые операции, такие как доступ к большим файлам. SSD вообще не шумят.
  5. Надежность
    • Жесткий диск более уязвим к механическим повреждениям, поскольку он содержит движущиеся части.Диски и головка чтения/записи, присутствующие в жестком диске, расположены в непосредственной близости друг от друга. Всякий раз, когда есть капли и тряска, они могут царапать друг друга, вызывая повреждения. Это может привести к полному повреждению устройства. По этой причине производители ноутбуков в значительной степени перешли на твердотельные накопители, в дополнение к тому, что температура и влажность более опасны для жестких дисков, чем для твердотельных накопителей.
Выводы

CyberHoot очень любит твердотельные накопители. Производительность, надежность, совместимость и емкость теперь являются веской причиной для использования твердотельных накопителей во всех случаях, кроме нескольких особых.Например, приложения, которые постоянно записывают и, следовательно, записывают много данных, не подходят для некоторых типов твердотельных накопителей. Помимо этого крайнего случая, CyberHoot рекомендует вам рассмотреть возможность покупки твердотельного накопителя для настольных компьютеров и ноутбуков.

1956: Поставка первого коммерческого жесткого диска | Механизм хранения

В 1954 году Рейнольд Джонсон собрал команду в научно-исследовательской лаборатории IBM на проспекте Нотр-Дам, 99., Сан-Хосе, Калифорния, занимается разработкой быстрых систем хранения данных для замены перфокарт и магнитных лент в приложениях бухгалтерского учета и управления запасами. Основываясь на идеях Джейкоба Рабинова в NBS, IBM разработала и поставила первый коммерческий жесткий диск (HDD), дисковое запоминающее устройство модели 350, в Zellerbach Paper, Сан-Франциско, в июне 1956 года как часть IBM 305 RAMAC (метод произвольного доступа). Система учета и контроля).

Жесткий диск хранит цифровые данные в магнитном материале на жестких вращающихся дисках.Информация записывается на диск и восстанавливается с него с помощью подвижных блоков чтения и записи, называемых головками. Электронные схемы и программное обеспечение контролируют движение головок, обрабатывают формы сигналов и управляют работой системы в целом. На модели 350 пятьдесят дисков диаметром 24 дюйма, установленных на шпинделе, вращающемся со скоростью 1200 об/мин, хранили 5 миллионов 6-битных символов с плотностью записи 2000 бит/кв. в том, что эквивалентно 3,75 мегабайтам емкости хранения данных. Индуктивные магнитные головки чтения/записи с воздушной подушкой на рычаге на высоте 800 микродюймов над поверхностью для создания гидростатической опоры.Привод перемещал руку с диска на диск со средним временем доступа менее 1 секунды. Блок высотой 5 футов и шириной 6 футов весил более одной тонны (включая отдельный воздушный компрессор, необходимый для работы) и сдавался в аренду за 750 долларов в месяц.

Три поколения дисков RAMAC были разработаны для компьютеров 305, 650, 1401, 1410 и 7070 до того, как IBM анонсировала модель 1301 в 1961 году. Емкость удваивалась в каждом поколении. Работающий, восстановленный привод и стопка дисков выставлены в Галерее памяти и хранения Музея компьютерной истории.

Жесткий диск — Энциклопедия Нового Света

Жесткий диск

Жесткий диск IBM со снятой металлической крышкой. Пластины обладают высокой отражающей способностью.
Дата изобретения: 13 сентября 1956 г.
Изобретатель: Рейнольд Джонсон
Подключается к:
  • Контроллеру (обычно на материнской плате) через один из
    • интерфейсов PATA (IDE)
    • Интерфейс SATA
    • Интерфейс SCSI
    • Интерфейс SAS
Сегменты рынка:
  • Рабочий стол
  • Мобильный
  • Предприятие
  • Потребитель
  • Другое/Разное

Жесткий диск (HDD), также известный как жесткий диск или жесткий диск , представляет собой устройство хранения данных, используемое во многих электронных устройствах. , цифровые музыкальные проигрыватели, персональные цифровые помощники, игровые приставки и цифровые видеомагнитофоны.Жесткий диск хранит данные в виде небольших магнитных «зерен», размещенных на твердых круглых пластинах. Зерна действуют как маленькие магниты и хранят данные благодаря своему расположению. Данные считываются и записываются с помощью «головки чтения/записи» на конце «руки сервопривода». Большинство современных жестких дисков имеют несколько пластин, головок чтения/записи и сервоприводов. Новая технология записи (известная как перпендикулярная запись ) позволила текущей емкости жестких дисков достичь отметки в терабайтах. В результате современные электронные устройства могут хранить огромные объемы данных самых разных типов, что позволяет им выполнять широкий спектр функций с возрастающей сложностью.

История

Жесткий диск IBM 62PC «Piccolo», около 1979 г. — ранний 8-дюймовый диск. 2,5-дюймовый жесткий диск для ноутбуков, около 2000 г.

Первые устройства хранения данных были созданы IBM в 1953 году и использовали технологию магнитных лент, а не пластин. Недостатки ленточных накопителей — это время, необходимое для извлечения данных с поверхности магнитной ленты, или время доступа, что делает извлечение данных довольно громоздким. Ранние компьютеры проводили большую часть времени в ожидании доступа к данным. Эти первые устройства хранения данных на жестких дисках были большими и тяжелыми объектами, создание и обслуживание которых стоило больших денег.Когда в 1956 году появились первые настоящие жесткие диски, использующие магнитный материал на пластинах в качестве носителя информации, это были машины размером с холодильник, называемые 305 RAMAC (метод произвольного доступа для учета и контроля), которые стоили 3200 долларов в месяц и весили более 2000 фунтов стерлингов. фунтов и хранит всего 5 МБ [1] .

В течение многих лет жесткие диски были большими, дорогими и громоздкими устройствами, более подходящими для использования в защищенной среде центра обработки данных или крупного офиса, чем в суровых промышленных условиях (из-за их деликатности) или в небольшом офисе или дома (из-за их деликатности). их размер и потребляемая мощность).На самом деле в заводской конфигурации оригинальный IBM PC, выпущенный в 1981 году (IBM 5150), не был оснащен жестким диском.

До начала 1980-х большинство жестких дисков имели 8-дюймовые (20 см) или 14-дюймовые (35 см) пластины, требовали стойки для оборудования или большого пространства на полу (особенно большие съемные диски, которые часто называемые «стиральными машинами»), и во многих случаях требовалось сильноточное или даже трехфазное питание из-за больших двигателей, которые они использовали. Из-за этого жесткие диски обычно не использовались с микрокомпьютерами до 1980 года, когда компания Seagate Technology представила ST-506, первые 5.25-дюймовый HDD, емкостью 5 мегабайт.

В 1973 году IBM представила дисковод IBM 3340 «Winchester», первое значительное коммерческое использование головок с малой массой и малой нагрузкой со смазкой. Все современные дисководы теперь используют эту технологию и/или ее производные. В 1980-х годах термин «Винчестер» стал общим описанием всех жестких дисков, хотя в 1990-х годах он вообще вышел из употребления.

Большинство жестких дисков для микрокомпьютеров в начале 1980-х годов продавались не под именами их производителей, а производителями оригинального оборудования как часть более крупных периферийных устройств (таких как Corvus Disk System и Apple ProFile).Однако у IBM PC / XT был внутренний жесткий диск, и это положило начало тенденции к покупке «голых» дисков и установке их непосредственно в систему. Производители жестких дисков начали продавать продукцию конечным пользователям, а также OEM-производителям, и к середине 1990-х годов жесткие диски стали доступны на полках розничных магазинов.

В то время как внутренние диски стали предпочтительной системой для ПК, внешние жесткие диски гораздо дольше оставались популярными на Apple Macintosh и других платформах. Первый Apple Macintosh, созданный между 1984 и 1986 годами, имел закрытую архитектуру, которая не поддерживала внешний или внутренний жесткий диск.В 1986 году Apple добавила порт SCSI на задней панели, что упростило внешнее расширение. Внешние диски SCSI также были популярны в старых микрокомпьютерах, таких как серия Apple II, а также широко использовались в серверах, что до сих пор популярно. Появление в конце 1990-х высокоскоростных внешних интерфейсов, таких как USB и FireWire, снова сделало системы с внешними дисками популярными среди пользователей ПК, особенно для пользователей ноутбуков и пользователей, которые перемещают большие объемы данных между двумя или более областями, и большинство жестких дисков теперь производители выпускают свои диски во внешних футлярах.

Технология

Внутренняя часть жесткого диска со снятой крышкой. Слева находится приводной рычаг с головкой чтения-записи на конце, подвешенной над пластинами. Жесткие диски

записывают данные путем намагничивания магнитного материала по образцу, который представляет данные. Они считывают данные, определяя намагниченность материала. Типичная конструкция жесткого диска состоит из шпинделя, который удерживает один или несколько плоских круглых дисков, называемых пластинами, на которые записываются данные. Пластины изготовлены из немагнитного материала, обычно из стекла или алюминия, и покрыты тонким слоем магнитного материала.В старых дисках в качестве магнитного материала использовался оксид железа (III), но в современных дисках используется сплав на основе кобальта.

Диаграмма, показывающая, как данные хранятся и считываются с магнитной поверхности.

Диски вращаются с очень высокой скоростью от 7 200 до 10 000 об/мин. Головка чтения/записи используется для обнаружения и изменения намагниченности материала непосредственно под ней. На каждую поверхность магнитного диска на шпинделе приходится по одной головке, закрепленной на общем плече. Рычаг привода (или рычаг доступа) перемещает головки по дуге (примерно радиально) по пластинам во время их вращения, позволяя каждой головке получить доступ почти ко всей поверхности пластины во время ее вращения.

Магнитная поверхность каждой пластины разделена на множество небольших магнитных областей субмикронного размера, каждая из которых используется для кодирования одной двоичной единицы информации. В современных жестких дисках каждая из этих магнитных областей состоит из нескольких сотен магнитных частиц. Каждая магнитная область образует магнитный диполь, который генерирует сильно локализованное магнитное поле поблизости. Можно считать, что данные хранятся в ориентации этих магнитных областей.

Информация записывается на пластину, когда она вращается мимо механизмов, называемых головками чтения/записи, которые пролетают очень близко над магнитной поверхностью.Пишущая головка способна изменять намагниченность магнитной области путем создания локального магнитного поля рядом с желаемой областью, достаточно сильного для изменения ориентации магнитного диполя. Ранние жесткие диски использовали тот же индуктор, который использовался для считывания данных, в качестве электромагнита для создания этого поля. В современных головках элементы чтения и записи разделены, но находятся в непосредственной близости от головки исполнительного рычага. Элемент чтения обычно состоит из гигантской магниторезистивной (GMR) головки, а элемент записи обычно представляет собой тонкопленочный индуктивный элемент [2] .

Информация считывается с пластины считывающей головкой GMR, работающей по принципу магнитосопротивления. Головка GMR способна обнаруживать изменение направления магнитного поля. Это изменение определяется как изменение «чувствительного» тока, который постоянно проходит через головку GMR. Когда головка GMR проходит над областями магнитных зерен с разной ориентацией, материалы в головке GMR изменяют свое общее сопротивление, что, в свою очередь, изменяет величину «чувствительного» тока, проходящего через головку GMR.Изменения, обнаруженные в «чувственном» токе, затем обрабатываются как информация, хранящаяся на поверхности пластины.

Внутренняя часть жесткого диска, демонстрирующая рычаг привода, перемещающийся по верхней пластине с чрезвычайно высокой скоростью.

Весь жесткий диск находится в практически герметичном корпусе, защищающем компоненты от пыли, конденсата и других источников загрязнения. Головки чтения-записи жесткого диска летают на воздушном подшипнике, который представляет собой воздушную подушку всего в нанометрах над поверхностью диска. Поэтому поверхность диска и внутренняя среда диска должны содержаться в безупречном состоянии, чтобы предотвратить повреждение от отпечатков пальцев, волос, пыли, частиц дыма и т. д., учитывая субмикроскопический зазор между головками и диском.

Использование жестких пластин и герметизация устройства допускают гораздо более жесткие допуски, чем в дисководе для гибких дисков. Следовательно, жесткие диски могут хранить гораздо больше данных, чем дисководы гибких дисков, а также быстрее обращаться к ним и передавать их. В 2007 году типичный жесткий диск мог хранить от 160 до 750 ГБ данных, вращаться со скоростью от 7 200 до 10 000 оборотов в минуту (об/мин) и иметь скорость последовательной передачи данных более 80 МБ/с. Самые быстрые корпоративные жесткие диски вращаются со скоростью 15 000 об/мин и могут достигать скорости последовательной передачи данных до 110 МБ/с и выше. [3] Мобильные жесткие диски, которые физически меньше своих настольных и корпоративных аналогов, обычно работают медленнее и имеют меньшую емкость.

С самого начала компьютерной эры инженеры постоянно работали над повышением эффективности, мощности и функциональности при одновременном уменьшении размера и времени, необходимого компьютерам для выполнения задач. Жесткие диски постоянно разрабатывались для уменьшения форм-фактора, стоимости за МБ и времени доступа при одновременном увеличении емкости и скорости передачи данных.Очевидным шагом в реализации этих улучшений было бы уменьшение размера магнитных зерен. Однако для этого потребуется уменьшить «высоту полета» головки чтения/записи и фактический размер головки чтения/записи. Также требуются более совершенные технологии, чтобы иметь возможность поддерживать постоянное расстояние между головками чтения/записи. Все эти улучшения были исследованы и реализованы в современных жестких дисках, однако самым большим препятствием для увеличения плотности данных на сегодняшний день является не доступная технология, а суперпарамагнитный барьер.Это физическое явление, при котором уменьшение размера магнитных битов приводит к самопроизвольному «переворачиванию» битов.

Перпендикулярная магнитная запись

Попытка использовать биты с более высокой коэрцитивной силой (свойство магнитного материала, которое описывается как интенсивность приложенного магнитного поля, необходимая для уменьшения намагниченности этого материала до нуля) потребует большей головки чтения/записи, поскольку более крупная магнитная поле будет необходимо для чтения/записи данных, и увеличение размера головки будет саморазрушительным, поскольку это будет означать, что биты должны быть больше, чтобы головка не записывала более одного бита за раз.

Уже доступным решением для этого является использование перпендикулярной магнитной записи (PMR). Магнитные биты записываются перпендикулярно, как следует из названия, что увеличивает плотность хранения, как схематично показано слева. PMR использует магнитомягкий нижний слой, который хорошо проводит магнитный поток. При записи пишущий наконечник меньшего размера создает интенсивное магнитное поле, проникающее в нижний слой, что усиливает сигналы обратного считывания и помогает уменьшить помехи от соседних дорожек.

Характеристики жесткого диска

5,25-дюймовый жесткий диск MFM, емкость 110 МБ. (2,5-дюймовый жесткий диск ATA 6495 МБ, пенни США и Великобритании показаны для сравнения.)

Емкость

Емкость жесткого диска обычно указывается в гигабайтах, однако в настоящее время также используются терабайты из-за увеличения емкости хранилища данных. Производители жестких дисков указывают емкость диска, используя определения СИ префиксов мега-, гига- и тера-.Хотя это иногда приписывают преднамеренной дезинформации, нет никаких доказательств, подтверждающих это. Диски с емкостью в несколько миллионов байт были доступны с 1956 года, когда был придуман сам термин «байт», и задолго до того, как такие единицы стали общепринятыми аббревиатурами. По мере увеличения емкости размеры сокращались в маркетинговой и технической литературе с использованием термина «миллионы», а затем с использованием стандартных префиксов СИ. Чтобы избежать путаницы, современные производители указывают точное значение с помощью таких фраз, как «Один гигабайт или гигабайт равен одному миллиарду байтов применительно к емкости жесткого диска.»

В компьютерной и полупроводниковой промышленности префикс кило используется для описания 2 10 (1024) битов, байтов или слов, потому что 1024 близко к 1000. Аналогичное использование применялось к префиксам мега , гига , тера . Часто это использование, не соответствующее SI, отмечается с помощью квалификатора, такого как «1 КБ = 1024 байта», но этот квалификатор иногда опускается, особенно в маркетинговой литературе.

Операционные системы, такие как Microsoft Windows, часто сообщают о емкости, используя эту двоичную интерпретацию префиксов, что приводит к расхождению между заявленной емкостью диска и тем, что сообщает система.Разница становится намного заметнее в многогигабайтном диапазоне. Например, Microsoft Windows 2000 сообщает о емкости диска как в десятичном виде до 12 или более значащих цифр, так и с двоичными префиксами до 3 значащих цифр. Таким образом, емкость диска, указанного производителем диска как 30 ГБ, может быть указана Windows 2000 как «30 065 098 568 байт» и как «28,0 ГБ». Производитель диска использовал определение «гига» в системе СИ, 10 9 . Однако утилиты, предоставляемые Windows, определяют гигабайт как 2 30 или 1 073 741 824 байта, поэтому заявленная емкость диска будет ближе к 28.0 ГБ.

Некоторые пользователи ошибочно связывают несоответствие в сообщаемой и указанной емкости зарезервированному пространству, используемому для информации об учете файловой системы и разделов. Однако для больших (несколько гигабайт) файловых систем эти данные редко занимают больше нескольких гигабайт и, следовательно, не могут объяснить очевидную «потерю» десятков гигабайт.

Время доступа

Время доступа можно описать как время, за которое рычаг сервопривода достигает нужной дорожки, и задержку вращения диска, чтобы подвести требуемый сектор под головку чтения/записи.Более короткое время доступа позволяет жесткому диску быстрее находить и считывать данные, хранящиеся на пластине. Основной способ уменьшить время доступа — увеличить скорость вращения.

Физический размер

Физический размер жесткого диска указывается в дюймах. Большинство жестких дисков, используемых сегодня в настольных компьютерах, имеют ширину 3,5 дюйма, а в ноутбуках — 2,5 дюйма.

Все более распространенным форм-фактором является 1,8-дюймовый форм-фактор ATA-7, используемый в цифровых аудиоплеерах, который обеспечивает емкость до 100 ГБ при низком энергопотреблении и обладает высокой ударопрочностью.Существует предыдущий стандарт 1,8-дюймовых жестких дисков для дисков размером 2–5 ГБ, которые вставляются непосредственно в слот расширения для ПК. На их основе был разработан меньший форм-фактор 1 дюйм, который предназначен для соответствия размерам CF Type II, который также обычно используется в качестве хранилища для портативных устройств, включая цифровые камеры. 1″ был де-факто форм-фактором, возглавляемым IBM Microdrive, но теперь он обычно называется 1″ из-за того, что другие производители производят аналогичные продукты. Toshiba также выпускает форм-фактор 0,85 дюйма для использования в мобильных телефонах и аналогичных приложениях, включая жесткие диски, совместимые со слотами SD / MMC, оптимизированные для хранения видео на телефонах 4G.

Обозначения размеров носят скорее номенклатурный, чем описательный характер. Имена относятся к ширине диска, вставленного в дисковод, а не к фактической ширине всего дисковода. 5,25-дюймовый диск имеет фактическую ширину 5,75 дюйма, 3,5-дюймовый диск — 4 дюйма, 2,5-дюймовый диск — 2,75 дюйма. Диск 1,8″ может иметь разную ширину в зависимости от форм-фактора. Диск PCMCIA имеет ширину 54 мм, а диск с форм-фактором ATA-7 LIF имеет ширину 2,12″.

Целостность

Головка жесткого диска IBM подвешена над пластиной диска.

Головка чтения/записи жесткого диска опирается на «подшипник» давления воздуха между собой и диском, который поддерживает головки на их высоте полета во время вращения диска. Жесткий диск требует определенного диапазона давления воздуха для правильной работы. Соединение с внешней средой и давлением происходит через небольшое отверстие в корпусе (диаметром около 1/2 мм), обычно с угольным фильтром внутри (фильтр сапуна , см. ниже). Если давление воздуха слишком низкое, то для летящей головы недостаточно подъемной силы, поэтому голова оказывается слишком близко к диску, и возникает риск падения головки и потери данных.Специально изготовленные герметичные и герметичные диски необходимы для надежной работы на большой высоте, на высоте более 10 000 футов (3 000 м). Это не относится к герметичным корпусам, таким как герметичная кабина самолета. Современные диски включают в себя датчики температуры и подстраивают свою работу под условия эксплуатации.

Очень высокая влажность в течение длительного времени может вызвать коррозию головок и дисков. Если диск использует технологию «Контактный пуск/останов» (CSS) для парковки головок на определенных участках пластин, когда он не работает, повышенная влажность также может привести к усилению заедания (тенденции прилипания головок к поверхности пластины).Это может привести к физическому повреждению диска и двигателя шпинделя, а также к поломке головки. Дыхательные отверстия можно увидеть на всех дисках — обычно рядом с ними есть наклейка, предупреждающая пользователя не закрывать отверстия. Воздух внутри рабочего диска тоже постоянно движется, приводимый в движение трением о вращающиеся пластины. Этот воздух проходит через внутренний рециркуляционный (или «рециркуляционный») фильтр для удаления любых оставшихся после производства загрязняющих веществ, любых частиц или химических веществ, которые могли каким-либо образом попасть в корпус, а также любых частиц или газовыделения, образующихся внутри при нормальной работе.

Крупный план головки жесткого диска, подвешенной над пластиной диска, вместе с ее зеркальным отражением на гладкой поверхности магнитной пластины.

Сбой жесткого диска

Сбой жесткого диска происходит, когда жесткий диск выходит из строя и доступ к хранимой информации невозможен с правильно настроенного компьютера. Отказ диска может произойти в ходе нормальной работы или из-за внешнего фактора, такого как воздействие огня, воды или сильных магнитных волн, или сильного удара, который может привести к падению головки.

Серьезность отказов дисков различается. Самый печально известный и известный вид — это крах головы, когда внутренняя головка устройства для чтения и записи касается пластины. Сбой головы обычно приводит к серьезной потере данных, а попытки восстановления данных могут привести к дальнейшему повреждению, если они не выполняются специалистом с соответствующим оборудованием. Жесткий диск также включает в себя электронику контроллера, которая иногда выходит из строя. В таких случаях возможно восстановить все данные. Пластины жесткого диска покрыты чрезвычайно тонким слоем неэлектростатической смазки, так что головка чтения и записи просто соскользнет с поверхности пластины в случае столкновения.Однако эта головка парит всего в нанометрах от поверхности диска, что делает столкновение реальным риском. Еще одна причина выхода из строя – неисправный воздушный фильтр. Воздушные фильтры современных жестких дисков выравнивают атмосферное давление и влажность между корпусом жесткого диска и внешней средой. Если фильтру не удается уловить частицу пыли, частица может упасть на пластину, что приведет к падению головки, если головка пронесется по ней. После сбоя жесткого диска каждая частица поврежденного диска и головки может стать причиной появления поврежденного сектора.Они, в дополнение к повреждению пластины, быстро сделают жесткий диск бесполезным.

Поскольку жесткие диски являются механическими устройствами, они рано или поздно выходят из строя. Хотя некоторые из них могут не умереть преждевременно, многие жесткие диски выходят из строя просто из-за изношенных частей. Многие производители жестких дисков указывают среднее время наработки на отказ на упаковке продукта или в рекламных материалах. Они рассчитываются путем непрерывного запуска образцов привода в течение короткого промежутка времени, анализа результирующего износа физических компонентов привода и экстраполяции для обеспечения разумной оценки его срока службы.Поскольку при этом не учитываются такие явления, как вышеупомянутое столкновение с головкой, внешняя травма (падение или столкновение), скачки напряжения и т. д., среднее время наработки на отказ обычно не считается точной оценкой срока службы накопителя. Отказы жестких дисков, как правило, следуют концепции кривой ванны. Жесткие диски обычно выходят из строя в течение короткого времени, если присутствует заводской дефект. Если жесткий диск окажется надежным в течение нескольких месяцев после установки, у жесткого диска значительно больше шансов оставаться надежным.Однако жесткий диск может выйти из строя в любое время в самых разных ситуациях.

Из-за очень близкого расстояния между головками и поверхностью диска (порядка нанометров) любое загрязнение головок чтения-записи или пластин может привести к поломке головки — отказу диска, при котором головка царапает по поверхности диска, часто стирая тонкую магнитную пленку. В частности, для гигантских магниторезистивных (GMR) головок небольшой удар головки из-за загрязнения (который не удаляет магнитную поверхность диска) по-прежнему приводит к временному перегреву головки из-за трения о поверхность диска и может сделать данные нечитаемыми. в течение короткого времени до стабилизации температуры головки (так называемая «термическая шероховатость», проблема, с которой можно частично справиться путем надлежащей электронной фильтрации считываемого сигнала).Сбои головки могут быть вызваны отказом электроники, внезапным отключением питания, физическим ударом, износом, коррозией или некачественным изготовлением пластин и головок. В большинстве настольных и серверных дисков при отключении питания головки перемещаются в посадочную зону , область диска, обычно расположенную вблизи его внутреннего диаметра, где данные не сохраняются. Эта область называется зоной CSS (Contact Start/Stop). Однако, особенно в старых моделях, внезапные перебои в подаче электроэнергии или сбой блока питания иногда могут приводить к отключению устройства с головками в зоне данных, что увеличивает риск потери данных.На самом деле раньше была процедура «припарковать» жесткий диск перед выключением компьютера. Новые диски сконструированы таким образом, что либо пружина (сначала), либо (в последнее время) инерция вращения в пластинах используется для безопасной парковки головок в случае неожиданной потери мощности.

Электроника жесткого диска управляет движением привода и вращением диска, а также выполняет чтение и запись по требованию контроллера диска. Современная прошивка диска (программное обеспечение, встроенное в аппаратное устройство) способна эффективно планировать операции чтения и записи на поверхности диска и переназначать отказавшие секторы носителя.Кроме того, большинство основных поставщиков жестких дисков и материнских плат теперь поддерживают технологию самоконтроля, анализа и отчетности (S.M.A.R.T.), которая пытается предупредить пользователей о надвигающихся сбоях.

Однако не все сбои предсказуемы. Обычное использование в конечном итоге может привести к выходу из строя изначально хрупкого устройства, поэтому пользователю необходимо периодически выполнять резервное копирование данных на отдельное устройство хранения. Невыполнение этого требования может привести к потере данных. Хотя восстановление потерянной информации возможно, обычно это чрезвычайно дорогостоящая процедура, и невозможно гарантировать успех попытки.Исследование 2007 года, опубликованное Google, показало очень небольшую корреляцию между частотой отказов и высокой температурой или уровнем активности. [4] Хотя несколько S.M.A.R.T. параметры влияют на вероятность отказа, большая часть отказавших дисков не производит предиктивную проверку S.M.A.R.T. параметры.

Зоны приземления

Микрофотография головки жесткого диска. Размер передней грани составляет около 0,3 мм × 1,0 мм. Нижняя поверхность слайдера (не видна) имеет размеры около 1,0 мм × 1.25 мм и обращена к тарелке. Одной из функциональных частей головы является круглая оранжевая структура посередине — медная катушка датчика записи, выполненная литографически. Также обратите внимание на электрические соединения с помощью проводов, прикрепленных к позолоченным контактным площадкам.

Натяжение пружины крепления головки постоянно прижимает головки к диску. Пока диск вращается, головки поддерживаются воздушным подшипником и не испытывают физического контакта или износа. В приводах CSS ползунки, несущие датчики головки (часто также называемые просто головками ), спроектированы так, чтобы надежно выдерживать ряд посадок и взлетов с поверхности носителя, хотя износ этих микроскопических компонентов в конечном итоге берет свое.Головки обычно приземляются в «зоне приземления», которая не содержит пользовательских данных. Большинство производителей проектируют ползунки так, чтобы они выдерживали 50 000 циклов контакта, прежде чем вероятность повреждения при запуске превысит 50 процентов. Однако скорость затухания нелинейна: когда диск моложе и имеет меньше циклов старт-стоп, у него больше шансов выжить при следующем запуске, чем у более старого диска с большим пробегом (поскольку головка буквально тащит по поверхности диска). пока не установится воздушный подшипник). Например, Seagate Barracuda 7200.Жесткие диски серии 10 для настольных ПК рассчитаны на 50 000 циклов старт-стоп. [5] Это означает, что во время тестирования не было замечено ни одного отказа, связанного с интерфейсом головки и диска, по крайней мере, за 50 000 циклов пуска-останова.

Примерно в 1995 году IBM впервые применила технологию, в которой посадочная зона на диске создается с помощью прецизионного лазерного процесса ( Laser Zone Texture , LZT), создающего массив гладких «выпуклостей» нанометрового масштаба в посадочной зоне, что значительно улучшает характеристики сцепления и износа.Эта технология все еще широко используется сегодня. В большинстве мобильных приложений головки поднимаются с пластин на пластиковые «пандусы» возле внешнего края диска, что полностью устраняет риск износа и заедания и значительно улучшает ударные характеристики в нерабочем состоянии. Все жесткие диски используют одну из этих двух технологий. У каждого есть список преимуществ и недостатков с точки зрения потери места для хранения, относительной сложности контроля механических допусков, стоимости реализации и т. д.

IBM создала технологию для своей линейки ноутбуков Thinkpad под названием Active Protection System.Когда встроенный в Thinkpad датчик движения обнаруживает внезапное резкое движение, внутренние головки жесткого диска автоматически выгружаются в зону парковки, чтобы снизить риск потенциальной потери данных или появления царапин. Позже Apple также использовала эту технологию в линейке своих Powerbook, iBook, MacBook Pro и MacBook, известную как Sudden Motion Sensor.

Доступ и интерфейсы

Доступ к жестким дискам

осуществляется через один из нескольких типов шин, включая Advanced Technology Attachment (ATA), Serial ATA (SATA), SCSI, Serial Attached SCSI (SAS) и Fibre Channel.Схема моста иногда используется для подключения жестких дисков к шинам, с которыми они не могут взаимодействовать изначально, например, IEEE 1394 и USB.

Жесткие диски FireWire/IEEE 1394 и USB(1.0/2.0) представляют собой внешние устройства, обычно содержащие диски ATA или SCSI с портами на задней панели, обеспечивающими очень простое и эффективное расширение и мобильность. Большинство моделей FireWire/IEEE 1394 могут подключаться последовательно, чтобы продолжать добавлять периферийные устройства, не требуя дополнительных портов на самом компьютере.

Семейства дисков, используемые в персональных компьютерах

Известные семейства дисков включают:

  • Последовательные интерфейсы Bit — Эти семейства подключаются к контроллеру жесткого диска тремя кабелями: один для данных, один для управления и один для питания.Контроллер жесткого диска обеспечивал важные функции, такие как последовательное преобразование в параллельное, разделение данных и форматирование дорожек, и требовал согласования с приводом для обеспечения надежности.
    • ST506 использовал модифицированную частотную модуляцию (MFM) (модифицированную частотную модуляцию) для метода кодирования данных.
    • ST412 был доступен в вариантах MFM или RLL (ограниченная длина пробега).
    • ESDI (Enhanced Small Disk Interface) был интерфейсом, разработанным Maxtor для обеспечения более быстрой связи между ПК и диском, чем MFM или RLL.
  • Последовательные интерфейсы Word — эти семейства подключаются к адаптеру главной шины (сегодня обычно интегрированному в «Северный мост») двумя кабелями, один для данных/управления и один для питания. Самые ранние версии этих интерфейсов обычно имели 16-битную параллельную передачу данных на / с диска, а также существуют 8- и 32-битные варианты. Современные версии имеют последовательную передачу данных. Словесный характер передачи данных значительно упрощает конструкцию адаптера главной шины по сравнению с предшествующим контроллером жесткого диска.
    • Интегрированная электроника привода (IDE) позже была переименована в ATA, а затем в PATA («параллельный ATA», чтобы отличить его от нового последовательного интерфейса ATA, SATA). Название происходит от того, что в ранних семьях контроллер жесткого диска был внешним по отношению к диску. Перенос контроллера жесткого диска с интерфейсной карты на диск помог стандартизировать интерфейсы, в том числе снизить стоимость и сложность. 40-контактное соединение IDE/ATA PATA передает 16 бит данных за раз по кабелю данных. Первоначально кабель для передачи данных был 40-жильным, но позже требования к более высокой скорости передачи данных на жесткий диск и с него привели к режиму «ультра DMA», известному как UDMA, для которого требовался 80-жильный вариант того же кабеля; другие проводники обеспечивали заземление, необходимое для повышения качества высокоскоростного сигнала.Интерфейс для 80 контактов имеет только 39 контактов, отсутствующий контакт действует как ключ для предотвращения неправильной вставки разъема в несовместимый разъем, что является частой причиной повреждения диска и контроллера.
    • EIDE был неофициальным обновлением (от Western Digital) исходного стандарта IDE, ключевым улучшением которого было использование прямого доступа к памяти для передачи данных между диском и компьютером, что позже было принято официальными стандартами ATA. DMA используется для передачи данных без ответственности процессора или программы за передачу каждого слова.Это позволяет процессору/программе/операционной системе выполнять другие задачи, пока происходит передача данных.
    • SCSI (Small Computer System Interface) был ранним конкурентом ESDI, первоначально названным SASI для Shugart Associates. Диски SCSI были стандартными для серверов, рабочих станций и компьютеров Apple Macintosh до середины 1990-х годов, когда большинство моделей были переведены на диски семейства IDE (а позже и SATA). Только в 2005 году емкость дисков SCSI отставала от дисковой технологии IDE, хотя самые высокопроизводительные диски по-прежнему доступны только в SCSI и Fibre Channel.Ограничения по длине кабеля данных позволяют использовать внешние устройства SCSI. Первоначально кабели данных SCSI использовали одностороннюю передачу данных, но SCSI серверного класса мог использовать дифференциальную передачу, а затем интерфейс Fibre Channel, а затем, более конкретно, Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL), соединяющий жесткие диски SCSI с использованием оптоволокна. FC-AL является краеугольным камнем сетей хранения данных, хотя другие протоколы, такие как iSCSI и ATA over Ethernet, также были разработаны.
    • SATA (последовательный ATA).Кабель данных SATA имеет одну пару данных для дифференциальной передачи данных на устройство и одну пару для дифференциального приема от устройства, как и EIA-422. Это требует, чтобы данные передавались последовательно. Одна и та же система дифференциальной сигнализации используется в RS485, LocalTalk, USB, Firewire и дифференциальном SCSI.
    • SAS (SCSI с последовательным подключением). SAS — это протокол последовательной связи нового поколения для устройств, предназначенный для обеспечения гораздо более высокой скорости передачи данных и совместимый с SATA.SAS использует последовательную связь вместо параллельного метода, применяемого в традиционных устройствах SCSI, но по-прежнему использует команды SCSI для взаимодействия с SAS
Значение Описание
САСИ Системный интерфейс Shugart Associates Предшественник SCSI
SCSI Интерфейс малой компьютерной системы Ориентирован на шину, которая обрабатывает параллельные операции.
ЕСДИ Расширенный интерфейс малого диска Более быстрый и более интегрированный, чем ST-412/506, но все еще совместимый с предыдущими версиями
АТА Приложение для передовых технологий Преемник ST-412/506/ESDI за счет полной интеграции дискового контроллера в устройство. Невозможность параллельных операций.

См. также

Примечания

  1. ↑ Пресс-релиз IBM от 14 сентября 1956 г., IBM.Проверено 14 июня 2007 г.
  2. ↑ Эпоха гигантских магниторезистивных головок Hitachigst.com . Международная корпорация бизнес-машин. Проверено 14 июня 2007 г.
  3. ↑ Обзор самого быстрого жесткого диска Western Digital по состоянию на февраль 2007 г. anandtech.com . Проверено 14 июня 2007 г.
  4. ↑ Тенденции отказов в большом количестве дисковых накопителей, Barroso, L.A., et al. Google Labs , Google, Inc. Проверено 14 июня 2007 г.
  5. ↑ Seagate Barracuda 7200.Руководство по продукту серии 10, Seagate. Проверено 14 июня 2007 г.

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Аль Мамун, Абдулла, Госяо Гуо и Чао Би. 2007. Жесткий диск: мехатроника и управление. Техника автоматизации и управления , 23. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 0849372534.
  • Каллистер, Уильям Д., Материаловедение и инженерия: введение. Wiley and Sons, 2006. ISBN 0471736961.
  • Гроховски, Э., Халем, Р. Д., Технологическое влияние магнитных жестких дисков на системы хранения данных. IBM Systems Journal 42:7.
  • Хизроев, Сахрат и Дмитрий Литвинов. 2004. Перпендикулярная магнитная запись. Бостон: Kluwer Academic. ISBN 1402027230.
  • Ми, К. Денис и Эрик Д. Дэниел. 1996. Справочник по магнитному хранению. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070412758.
  • Stevens, LD Sep 1981. Evolution of Magnetic storage, IBM Research and Development Journal 25:1-3.
  • Томпсон, Д. А., Дж. А. Бест. Май 2000 г. Будущее магнитного хранения данных. Журнал исследований и разработок IBM 44:6.
  • Янг, Хью Д., и Фридман, Роджер А. 2003. Физика для ученых и инженеров 11-е изд. Сан-Франциско, Калифорния: Пирсон. ISBN 080538684X.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 27 июля 2017 г.

Магнитный носитель информации

Провод (1898) • Лента (1928) • Барабан (1932) • Ферритовый сердечник (1949 г.) • Жесткий диск (1956 г.) • МКР (1956) • Тонкая пленка (1962) • Твистор (~ 1968 г.) • Дискета (1969) • Пузырь (~ 1970) • Карта (19xx) • МРАМ (2003 г.)

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, которые лицензируются отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Жесткий диск — обзор

2 МИКРО- И НАНОСИСТЕМЫ

Микро- и нанотехнологические устройства, такие как жесткие диски или операционные микроскопы, подвержены трению и износу. Микросистемы имеют принципиально иные механические реакции по сравнению с гораздо более крупными системами, которые обычно изготавливаются с использованием традиционных методов. Стандартные массовые измерения механических свойств не применимы к микросистемам.

По мере того, как размеры практических устройств уменьшаются до субмикронного размера, характеристики материалов компонентов в атомном масштабе все чаще проявляются в изготовлении, свойствах и стабильности устройств.Прогнозирование и управление этим поведением является сложной задачей статистической механики [1].

Вариации микроструктуры масштабируются в зависимости от геометрии критических компонентов, поэтому дефекты и другие особенности микроструктуры могут играть решающую роль в (статистическом) механическом отклике микросистем. Кроме того, в компонентах микросистем (1-100 μ м) первоначальные экспериментальные результаты демонстрируют зависимость реакции материала от масштаба размера, феноменология которой еще полностью не изучена (см., Нью-Мексико, США, ).

На микро- и нанометровом уровне важны силы, отличные от макромасштаба. Механика сплошных сред уже не может применяться при очень малых расстояниях разделяющихся тел. Приходится применять сложные методы моделирования. Силы ближнего действия в жидкостях (относящиеся к масштабу нескольких нанометров) включают силы Ван-дер-Ваальса, силы электростатической и ионной корреляции, силы сольватации и структурные силы, силы гидратации и гидрофобии, силы, опосредованные полимерами, и силы тепловых флуктуаций.Некоторые из этих сил даже переходят из притяжения в отталкивание или наоборот на некотором конечном расстоянии: в таких случаях минимум потенциальной энергии, определяющий силу или энергию сцепления, возникает не при истинном молекулярном контакте между поверхностями, а при некотором небольшое расстояние дальше. [2, p.543-563]

Общие потенциальные механизмы отказа для МЭМС/НЭМС (микро-/нано-электромеханических систем), которые необходимо учитывать для повышения надежности: адгезия, трение, износ, разрушение, усталость, и загрязнения [2, с.4].

Биологические микро- и наномеханические системы также надежны в этом масштабе. Примерами микросистем, справляющихся с адгезией, трением и износом, являются стереоцилии во внутреннем ухе [3], подушечки ящериц [4] или диатомовые водоросли [5]. В своей книге 2001 года Шерге и Горб дают подробный обзор решений природы в биологической микро- и нанотрибологии [4].

Что такое жесткий диск (HDD)?

Жесткий диск имеет много названий, включая жесткий диск, жесткий диск или жесткий диск, который является энергонезависимым запоминающим устройством.Это важная часть компьютера, на которой хранятся все ваши данные и информация, если только у вас нет твердотельного накопителя. Если у вас есть компьютер с жестким диском, это компонент, содержащий ваши данные.

Теперь существует два типа жестких дисков: внутренние и внешние. Внутренние жесткие диски обычно находятся внутри ПК и ноутбуков, и пользователи не могут их извлечь (если только вам не нравится открывать компьютеры). С другой стороны, внешние жесткие диски используют порт USB для подключения к нескольким устройствам и совместимы со многими различными платформами.

Как работает жесткий диск?

Внутренние жесткие диски чаще всего поставляются с двумя физическими факторами: диски для настольных ПК, которые помещаются в 3,5-дюймовый отсек, и меньшие диски для ноутбуков, которые помещаются в 2,5-дюймовый отсек. Все жесткие диски состоят из механических движущихся частей, заключенных в металлический или пластиковый корпус. Точно так же эти движущиеся части управляют чтением и записью данных накопителя.

Жесткий диск относится к энергонезависимому хранилищу, что означает, что он может хранить данные даже при выключенном питании.Следовательно, данные на диске остаются включенными, даже если вы выключите компьютер. Жесткие диски состоят из диска, который быстро вращается для чтения и записи данных.

Сектора располагаются на дорожках, хранящихся на вращающемся диске (вращающемся диске). Когда эти пластины вращаются, по их поверхности проходит рычаг с головкой чтения/записи. Следовательно, рука с магнитными головками записывает новые данные на жесткий диск и одновременно считывает существующие данные.

Кроме того, внутренние жесткие диски обычно используют интерфейсы Serial ATA (SATA) для подключения к компьютерам.Более того, всем жестким дискам требуется постоянное подключение питания, чтобы диск внутри мог вращаться. Внутренние жесткие диски включают подключение питания от блока питания, а внешние накопители используют интерфейс USB для подключения к нескольким устройствам. Следовательно, жесткие диски будут работать только с устройствами, которые могут обеспечить достаточную мощность.

Жизнеспособность жестких дисков

Некоторые пользователи сказали бы, что жесткие диски больше не жизнеспособны, поскольку твердотельные накопители превосходят их. Тем не менее, жесткие диски по-прежнему подходят во многих случаях, когда вам нужно больше места для хранения.Например, если вы собираетесь хранить большой объем данных в течение длительного времени, вам лучше использовать жесткий диск.

По сравнению с SSD, жесткий диск предлагает больше места для хранения за деньги, но не хватает других отделов. Следовательно, если вы не планируете запускать операционные системы с жесткого диска, они, безусловно, пока жизнеспособны. Существует несколько различий между твердотельным накопителем и жестким диском, и вы можете прочитать нашу статью о твердотельных накопителях и жестких дисках, чтобы узнать больше.

Жесткий диск — Глоссарий | Жесткий диск CSRC

— Глоссарий | CSRC Вы просматриваете эту страницу в несанкционированном окне фрейма.

Это потенциальная проблема безопасности, вы перенаправлены на https://csrc.nist.gov.

Официальные сайты используют домен .gov
Веб-сайт .gov принадлежит официальной правительственной организации США.

Безопасные веб-сайты .gov используют HTTPS
Блокировка () или https:// означает, что вы безопасно подключились к веб-сайту .gov.Делитесь конфиденциальной информацией только на официальных, безопасных веб-сайтах.

Поиск

Сортировать по

Релевантность (наилучшее совпадение)Срок (A-Z)Срок (Z-A)

Пункты на странице 100200500Все

Исправьте следующее:

Поиск Сброс настроек

    Глоссарий
А | Б | С | Д | Е | Ф | грамм | ЧАС | я | Дж | К | л | М | Н | О | п | Вопрос | р | С | Т | U | В | Вт | Икс | Д | Z .

Ваш комментарий будет первым

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.