Характеристики жестких дисков: Страница не найдена! | Онлайн справочник пользователя ПК

Устройство и характеристики жесткого диска, SSD

Статья в доступной форме раскрывает основные принципы работы современных компьютерных запоминающих устройств — HDD и SSD. Читатель узнает о преимуществах и недостатках каждого типа носителей, а также о том, как выбрать носитель для своего компьютера. Долго рассказывать о важном значении запоминающих устройств и их основных функциях смысла особого нет. Практически всем известно, что в этих устройствах хранятся все данные, имеющиеся в компьютере: фотографии, видео, музыка, программы для компьютера, текстовые файлы и др. На сегодняшний день в компьютерной технике используются 2 основных типа запоминающих устройств – это жесткие диски и SSD.

Жесткий диск

Жесткий диск (накопитель на жёстких магнитных дисках (НЖМД), «винчестер», англ. — hard disk drive (HDD) – постоянное запоминающее устройство, в котором используется принцип магнитной записи. Внутри этого носителя запись данных производится на жесткие пластины, изготовленные из легкометаллического сплава или стекла, покрытые слоем специального магнитного материала (чаще всего – двуокисью хрома). В зависимости от конструкции, в жестком диске могут использоваться одна или несколько таких пластин, быстро вращающихся на одной оси. За счет вращения создается своеобразный подпор воздуха, благодаря которому считывающие головки не касаются поверхности пластин, хотя и находятся очень близко к ним (всего несколько нанометров). Это гарантирует надежность записи и считывания данных. При остановке пластин, головки перемещаются за пределы их поверхности, поэтому механический контакт между головками и пластинами практически исключен. Такая конструкция обеспечивает долговечность жестких дисков. Кроме пластин, в состав жесткого диска входит накопитель, привод и блок электроники. Благодаря высокой надежности работы и относительно невысокой стоимости, жесткие диски сегодня являются самым распространенным устройством хранения информации. В разговорной речи

жесткий диск часто называют «винчестером» или сокращенно «винтом». Этот термин когда-то давно был позаимствован у охотничьего винтовочного патрона «30-30 Winchester», популярного в США на момент создания первого жесткого диска, который в то время имел созвученое название «30-30».

SSD

SSD (solid-state drive) или твердотельный накопитель — запоминающее устройство относительно нового типа, работающее на основе использования микросхем памяти и в отличие от жесткого диска не содержащее движущихся частей. SSD по сравнению с жесткими дисками имеет ряд преимуществ: отсутствие какой-либо вибрации и шума, низкое энергопотребление, более высокая скорость работы при небольших размерах, стойкость к температурным колебаниям и механическому воздействию и др. SSD имеют свои недостатки. Самыми большими недостатками SSD являются их высокая стоимость и быстрая изнашиваемость (обычно, около 10 тис. циклов перезаписи, в более дорогих изделиях – до 100 тис.). Последнее обязательно должно учитываться при их эксплуатации. Не рекомендуется производить дефрагментацию таких носителей (это никак не ускорит поиск информации), размещать на них файл подкачки, а также производить другие действия, связанные с их «неоправданным» использованием. Среди операционных систем семейства Windows только Windows 7 учитывает эти особенности. При использовании более ранних версий ОС Windows срок службы SSD сокращается.
Вероятно, пройдя ряд совершенствований, носители SSD со временем вытеснят классические жесткие диски. Но пока для рядового пользователя последние остаются более предпочтительным вариантом с точки зрения как долговечности, так и стоимости. Основные характеристики жестких дисков и SSD:• Емкость – показатель, определяющий количество данных, которые на нем можно хранить. Сегодня существуют жесткие диски емкостью более 4000 ГБ. Максимальные показатели SSD более низкие. Нужно учитывать, что при маркировке емкости запоминающих устройств, производители используют величины, кратные не 1024 (как обычно принято), а 1000. То есть винчестер, емкость которого согласно маркировки равна, например, 500 ГБ, на самом деле сможет хранить не более 465 ГБ информации. • Интерфейс – совокупность линий связи, которыми запоминающее устройство подсоединяется к материнской плате компьютера. Каждый тип интерфейса имеет свои особенности и скорость передачи данных. Наиболее распространенным на данный момент является интерфейс SATA. Более старый PATA пока также встречается часто. • Форм-фактор, а иначе говоря физический размер запоминающего устройства, измеряется в дюймах. Классический жесткий диск имеет форм-фактор 3,5 дюйма. В ноутбуках, нетбуках и других портативных устройствах чаще всего используются запоминающие устройства 2,5 либо 1,8 дюйма, хотя встречаются и другие варианты. • Время произвольного доступа (RAT, random access time) – этот показатель имеет значение только при выборе жестких дисков (для SSD не актуально) и обозначает средний промежуток времени, за который устройство осуществляет позиционирования головки на нужный участок магнитной пластины. Этот параметра в современных устройств варьирует в пределах 2,5 — 16 мс (чем меньше, тем лучше). • Скорость вращения шпинделя – количество оборотов магнитных пластин жесткого диска за 1 минуту (для SSD не актуально). От этого показателя напрямую зависит производительность запоминающего устройства (чем выше, тем лучше), а также его энергопотребление, степень вибрации и шума (чем ниже, тем лучше). Здесь важен баланс: для стационарных компьютеров лучше выбрать более быстрый носитель, для портативного – более экономичный и тихий. Скорость вращения шпинделя современных жестких дисков может варьировать от 4200 до 15000 оборотов в минуту. • Объём буфера — специальной внутренней быстрой памяти диска, используемой для временного хранения данных с целью сглаживания перебоев при чтении и записи информации на носитель и ее передачи по интерфейсу. В современных запоминающих устройствах буфер может достигать размеров до 64 МБ. Чем этот показатель больше, тем лучше. Это основные характеристики жестких дисков и SSD, которые нужно учитывать при их выборе. Иногда говорят также о количестве операций ввода-вывода в секунду, уровне потребления электроэнергии, ударостойкости, скорости передачи информации и др. За всю историю своего существования

жесткие диски производились многими фирмами. В связи с поглощением одних компаний другими, по состоянию на момент подготовки этого материала на рынке оставалось только три производителя этого типа устройств: Toshiba, WD (Western Digital) и Seagate.

Их продукция воплощает многолетний опыт работы и является достаточно качественной. С запоминающими устройствами типа SSD дела обстоят иначе. Это новая, быстро развивающаяся отрасль, в которой свои силы пробуют многие производители. Говорить о более высоком качестве продукции отдельных из них особых оснований пока нет.

Характеристики жестких дисков

Характеристики жестких дисков

Как и большинство компьютерных комплектующих, жесткие диски различаются по своим характеристикам. Такие параметры влияют на производительность железа и определяют целесообразность его использования для выполнения поставленных задач. В рамках данной статьи мы постараемся рассказать о каждой характеристике HDD, подробно описывая их действие и влияние на производительность или другие факторы.

Основные характеристики жестких дисков

Многие пользователи выбирают жесткий диск, беря в расчет только его форм-фактор и объем. Такой подход не совсем правильный, поскольку на работоспособность устройства влияет еще множество показателей, на них тоже нужно обращать внимание при покупке.

Мы предлагаем вам ознакомиться с характеристиками, которые так или иначе будут влиять на ваше взаимодействие с компьютером.

Сегодня мы не будем говорить о технических параметрах и других составляющих рассматриваемого накопителя. Если вас интересует именно эта тема, рекомендуем прочитать отдельные наши статьи по следующим ссылкам.

Форм-фактор

Один из первых пунктов, с которым сталкиваются покупатели – размеры накопителя. Популярными считаются два формата – 2,5 и 3,5 дюймов. Меньшие обычно монтируются в ноутбуки, поскольку место внутри корпуса ограничено, а большие устанавливаются в полноразмерные персональные компьютеры. Если же 3.5 винчестер вы никак не поместите внутрь лэптопа, то 2.5 с легкостью устанавливается в корпус ПК.

Вы могли встречать накопители и меньших размеров, но они используются только в мобильных устройствах, поэтому при подборе варианта для компьютера не стоит обращать на них внимание. Конечно, размер жесткого диска определяет не только его вес и габариты, но и количество потребляемой энергии.

Именно из-за этого 2.5-дюймовые HDD чаще всего задействуют как внешние накопители, поскольку им достаточно питания, поступаемого через интерфейс подключения (USB). Если же было принято решение сделать внешний 3.5 диск, он может требовать подачи дополнительного питания.

Объем

Далее пользователь всегда смотрит на объем накопителя. Он бывает разный – 300 ГБ, 500 ГБ, 1 ТБ и так далее. Эта характеристика определяет, какое количество файлов сможет уместиться на одном жестком диске. На данный момент времени уже не совсем целесообразно приобретать устройства с объемом менее 500 ГБ. Практически никакой экономии это не принесет (больший объем делает цену за 1 ГБ ниже), но однажды необходимый объект может просто не уместиться, особенно если учитывать вес современных игр и фильмов в высоком разрешении.

Стоит и понимать, что иногда цена за диск на 1 ТБ и 3 ТБ может значительно отличаться, видно это особенно на 2.5-дюймовых накопителей. Поэтому перед покупкой важно определить, для каких целей будет задействован HDD и сколько примерно на это пространства потребуется.

Скорость вращения шпинделя

Скорость чтения и записи в первую очередь зависит от скорости вращения шпинделя. Если вы ознакомились с рекомендованной статьей по составляющим жесткого диска, то уже знаете, что шпиндель и пластины крутятся вместе. Чем больше оборотов эти компоненты делают за минуту, тем быстрее происходит перемещение к нужному сектору. Из этого следует, что при большой скорости выделяется больше тепла, поэтому и требуется более сильное охлаждение. Кроме этого, данный показатель влияет и на шум. Универсальные HDD, которые чаще всего используются обычными юзерами, имеют скорость в диапазоне от 5 до 10 тысяч оборотов в минуту.

Диски со скоростью оборота шпинделя 5400 идеальны для использования в мультимедийных центрах и других подобных устройствах, поскольку основной упор при сборке такого оборудования сделан на низкое энергопотребление и выделение шума. Модели с показателем более 10000 лучше обойти стороной пользователям домашних ПК и присмотреться SSD. 7200 об/м при этом будет золотой серединой для большинства потенциальных покупателей.

Исполнение геометрии

Только что мы упомянули пластины жесткого диска. Они являются частью геометрии девайса и в каждой модели количество пластин и плотность записи на них различаются. Рассматриваемый параметр влияет и на максимальный объем накопителя, и на его итоговую скорость чтения/записи. То есть сохранение информации происходит конкретно на эти пластины, а чтение и запись производится головками. Каждый накопитель разделяется на радиальные дорожки, которые состоят из секторов. Поэтому именно радиус влияет на быстроту чтения информации.

Скорость чтения всегда выше у того края пластины, где дорожки длиннее, из-за этого чем меньше форм-фактор, тем ниже максимальная скорость. Меньшее количество пластин означает более высокую их плотность, соответственно, и больше скорость. Однако в интернет-магазинах и на сайте производителя достаточно редко указывают эту характеристику, из-за этого выбор становится труднее.

Интерфейс подключения

При подборе модели жесткого диска важно узнать и его интерфейс подключения. Если ваш компьютер более современный, скорее всего, на материнской плате установлены разъемы SATA. В старых моделях накопителей, которые сейчас уже не производятся, использовался интерфейс IDE. У SATA есть несколько ревизиций, каждая из них различается пропускной способностью. Третья версия поддерживает скорость чтения и записи до 6 Гбит/с. Для домашнего использования вполне хватит HDD с SATA 2.0 (скорость до 3 Гбит/c).

В более дорогих моделях вы могли наблюдать интерфейс SAS. Он совместим с SATA, однако подключаться могут только SATA к SAS, а не наоборот. Такая закономерность связана с пропускной способностью и технологией разработки. Если же вы сомневаетесь по поводу выбора между SATA 2 и 3, смело берите последнюю версию, в случае когда позволяет бюджет. Она совместима с предыдущими на уровне разъемов и кабелей, однако имеет улучшенное управление питанием.

Объем буфера

Буфером или кэшем называется промежуточное звено хранения информации. Оно обеспечивает временное сохранение данных, чтобы при следующем обращении жесткий диск смог моментально получить их. Необходимость в такой технологии возникает потому, что скорость чтения и записи обычно отличается и возникает задержка.

У моделей размером 3.5 дюймов объем буфера начинается от 8 и заканчивается 128 мегабайтами, но не стоит всегда присматриваться к вариантам с большим показателем, поскольку кэш практически не используется во время работы с объемными файлами. Правильнее будет сначала проверить разницу скорости записи и чтения модели, а потом, исходя из этого, уже определять оптимальный размер буфера.

Наработка на отказ

Наработка на отказ или MTFB (Mean Time Between Failures) обозначает надежность выбранной модели. Разработчики при тестировании партии определяют, сколько времени диск будет непрерывно работать без каких-либо повреждений. Соответственно, если вы покупаете устройство для сервера или долговременного хранения данных, обязательно смотрите на этот показатель. В среднем он должен быть равен одному миллиону часов и более.

Среднее время ожидания

Головка перемещается на любой участок дорожки за определенный промежуток времени. Такое действие происходит буквально за долю секунды. Чем меньше задержка, тем быстрее выполняются задачи. У универсальных моделей среднее время ожидания 7-14 МС, а у серверных — 2-14.

Энергопотребление и тепловыделение

Выше, когда мы говорили о других характеристиках, тема нагрева и потребления энергии уже была поднята, однако хотелось бы более детально рассказать об этом. Конечно, иногда владельцы компьютеров могут пренебречь параметром потребления энергии, но когда модель покупается для ноутбука важно знать, что чем больше значение, тем быстрее разряжается батарея при работе не от сети.

Некоторая часть потребляемой энергии всегда преобразуется в тепло, поэтому если вы не можете поставить в корпус дополнительное охлаждение, следует выбирать модель с более низким рассматриваемым показателем. Впрочем, с рабочими температурами HDD от разных производителей вы можете ознакомиться в другой нашей статье по следующей ссылке.

Теперь вы знаете основную информацию о главных характеристиках жестких дисков. Благодаря этому вы можете сделать правильный выбор при покупке. Если же вы во время прочтения статьи решили, что целесообразнее для ваших задач будет приобретение SSD, советуем ознакомиться с инструкциями по этой теме далее.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Жесткий диск: устройство и характеристики

Жёсткий диск (HDD) – энергонезависимое запоминающее устройство, назначение которого длительное хранение данных. Информация сохраняется на жестких носителях (дисках из специальных сплавов) имеющих ферромагнитное покрытие (двуокись хрома).

Устройство жесткого диска.

Гермозона

Включает в себя: корпус из прочного сплава, диски с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок

Пакет рычагов из пружинистой стали с закрепленными головками на концах.

Пластины

Изготовлены из металлического сплава и покрыты напылением ферромагнетика (окислов железа, марганца и других металлов). Диски жёстко закреплены на шпинделе, который вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту. При такой скорости вблизи поверхности диска создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности диска.

Устройство позиционирования головок

Состоит из неподвижной пары сильных постоянных магнитов, а также катушки на подвижном блоке головок.

Гермозона — заполняется очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом, а для выравнивания давления устанавливается тонкая металлическая или пластиковая мембрана. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а также при прогреве устройства во время работы. Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.

Блок электроники

Содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство, буферную память, интерфейсный блок (передача данных, подача питания) и блок цифровой обработки сигнала.

Блок управления представляет собой систему:

• позиционирования головок;
• управления приводом;
• коммутации информационных потоков с различных головок;
• управления работой всех остальных узлов — приёма и обработки сигналов с датчиков устройства:
  • одноосный акселерометр — используемый в качестве датчика удара,
  • трёхосный акселерометр — используемый в качестве датчика свободного падения,
  • датчик давления,
  • датчик угловых ускорений,
  • датчик температуры.

Блок постоянного запоминающего устройства хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию жесткого диска.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память).

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации).

Характеристики жесткого диска.

Интерфейс — поддерживаемый стандарт обмена данными с накопителями информации: ATA (IDE, PATA), SATA.

Ёмкость — объём данных, которые может хранить жесткий диск (ГБ, ТБ).

Форм-фактор — физический размер диска с ферромагнитным покрытием: 3,5 или 2,5 дюйма.

Время доступа — время, за которое жесткий диск гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска (диапазон от 2,5 до 16 мс).

Скорость вращения шпинделя – параметр от которого зависит время доступа и средняя скорость передачи данных. Жесткие диски для ноутбуков имеют скорость вращения 4200, 5400 и 7200 оборотов в минуту, а для стационарных компьютеров 5400, 7200 и 10 000 об/мин.

Ввод-вывод — количество операций ввода-вывода в секунду. Обычно жесткий диск производит около 50 операций в секунду при произвольном доступе и около 100 при последовательном.

Потребление энергии — потребляемая мощность в Ваттах, важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума – шум в децибелах, который создает механика жесткого диска при его работе (вращение шпинделя, аэродинамика, позиционирование). Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже.

Ударостойкость — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам. Измеряется в единицах допустимой перегрузки (G) во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных – скорость чтения/записи при последовательном доступе (внутренняя зона диска — от 44,2 до 74,5 Мб/с, внешняя зона диска — от 60,0 до 111,4 Мб/с).

Объём буфера — промежуточная память (Мб), предназначенная для сглаживания разницы скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. Обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

Современная классификация жестких дисков

Жесткие диски делятся на классы по нескольким признакам. Во-первых, по типу интерфейса — SCSI, ATA и Serial AT. SCSI-интерфейс предназначен для организации сложных многокомпонентных дисковых подсистем; он позволяет подключить на один канал до 32 устройств, технически сложнее, дороже в реализации и «интеллектуальнее», чем ATA. Интерфейс ATA предназначен для организации простых дисковых подсистем (до двух устройств на канал), значительно проще и дешевле в реализации и менее «интеллектуален». На сегодня SCSI-диски применяются в серверах и мощных рабочих станциях, ATA-диски — в обычных настольных ПК, переносных компьютерах и в последнее время в цифровой бытовой электронике (например, в цифровых видеомагнитофонах или CD/MP3_проигрывателях). Интерфейс Serial AT является дальнейшим развитием ATA-интерфейса и предназначен для того же сектора применения. Основным отличием от ATA-интерфейса является переход на последовательную передачу данных (ATA-интерфейс ─ параллельный) и поддержка горячего подключения/отключения устройств, т.е. без обесточивания системы. Также увеличена скорость передачи данных, до 150 Мбайт/с и выше у Serial AT, против 133 Мбайт/с у ATA.

Во-вторых, по типоразмеру накопителей — 3,5_ или 2,5_дюйм. 3,5_дюймовые SCSI_накопители и ATA-диски применяются в настольных ПК и других стационарных устройствах, 2,5_дюйм — в ноутбуках и прочих переносных системах.

В-третьих, по скорости вращения шпинделя. Быстрее всех вращаются SCSI-диски — 15 тыс., 10 тыс. и 7200 об./мин, за ними следуют 3,5-дюйм ATA-диски — 10 тыс., 7200 и 5400 об./мин, и, наконец, 2,5-дюйм ATA-диски — 7200, 5400 и 4200 об./мин.

Основные характеристики жестких дисков.

Емкость жесткого диска. (Гбайт.)

Скорость вращения пластин. (об/мин)

Объём буфера. (Мбайт)

Плотность записи. (Гбайт/Пластина)

Среднее/Максимальное время поиска. (мс)

Время смены дорожки, чтение/запись. (мс)

Внутренняя скорость передачи данных. (Мбайт/с)

Потребляемая мощность. (Вт)

Типичный уровень шума.

Ударостойкость в рабочем и нерабочем состоянии.

Ведущие изготовители и их модельные ряды

Совсем недавно жесткие диски для настольных компьютеров выпускало довольно много фирм: Fujitsu, IBM, Maxtor, Quantum, Samsung, Seagate и Western Digital. Но после двух затяжных кризисов отрасли и обострения конкурентной борьбы число производителей дисков для настольных компьютеров сократилось до пяти: Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate и Western Digital. Вот несколько примеров жестких дисков ведущих производителей (Таблица 1):

Современные модели жестких дисков основных производителей.

Скорость вращения, об/мин

Объём буфера, Мбайт

Плотность записи, Гбайт/пластина

DiamondMax Plus 9

Barracuda 7200. 7 SATA

Накопители на компакт-дисках.

В компакт-диске данные записываются на очень узкую (в 100 раз тоньше человеческого волоса) спиральную дорожку, которая идет от наружного диаметра диска к внутреннему (полная длина, если ее развернуть, составит 5 км). Любой диск имеет прозрачную поликарбонатную подложку, которая придает ему жесткость (кроме того, благодаря ее наличию царапины на поверхности диска оказываются вне фокальной плоскости считывающего лазера), отражающий металлический слой и защитный слой акрилового пластика. Когда накопитель CD-ROM производит считывание с диска, он фактически считывает последовательность микроскопических углублений на металлической пластине, находящейся внутри пластикового покрытия компакт-диска. Углубления и ровные участки действуют аналогично магнитным зарядам на гибком диске. Вместо головки считывания-записи на поверхность направляется лазерный луч. Когда луч попадает на ровный участок, он отражается, что регистрируется как нуль. Если луч попадает в углубление, он рассеивается, что регистрируется как единица.

Основным стандартом, определяющим логический и файловый формат записи компакт-дисков, является международная спецификация ISO 9660. Время доступа к данным для различных моделей колеблется от 150 до 400 мс. Емкость компакт дисков составляет около 650 Мбайт.

Скорость передачи данных для привода определяется скоростью вращения диска и плотностью записанных на нем данных. Обычно она указывается в сравнении со стандартом Audio CD (CD-DA), для которого скорость считывания данных составляет порядка 150 Кбайт/с., который принимается за скорость 1х. При этом обозначение числа скоростей стало означать максимальную скорость считывания на внешних дорожках диска. Запись информации на CD начинается с внутренних дорожек, поэтому на не заполненных до конца дисках максимальная скорость не достигается. Так, у 34-скоростного привода скорость считывания может меняться от 2,8 Мбайт/с на внутренних до 5,3 Мбайт/с на внешних дорожках. Погоня за излишне высокой скоростью привода CD-ROM часто оборачивается плохой читаемостью дисков невысокого качества из-за проблем с их балансировкой.

Характеристики жестких дисков для ноутбуков

Вы знаете, что жесткий диск существенно влияет на производительность системы. Что учесть при выборе? Рассмотрим основные характеристики жестких дисков для ноутбуков.

А нужно ли это

На HDD устанавливается ОС, софт. Он используется для хранения данных. Поэтому должен быть надежным, чтобы пользователь не потерял данные. Основными характеристиками жесткого диска являются:

• Объём;
• Интерфейс;
• Объём кэша;
• Скорость вращения шпинделя.

Рассмотрим характеристики жесткого диска для ПК и ноутбука подробнее.

Какие бывают HDD

Существует два типа дисков:

1. HDD. Состоит из магнитных пластин. Из расчета стоимости одного гигабайта — самый дешевый вариант. Применяются для хранения информации;
2. Твердотельный накопитель SSD. Нет вращающихся элементов. Обладает высокой скоростью работы по сравнению с HDD. Его стоимость выше.

Размеры

Используйте форматы 2,5 и 3,5 дюйма. Меньший устанавливается на ноутбуки.

Объем HDD

Не покупайте устройства объемом менее 500 гигабайт. Определитесь для каких целей устройство будет задействовано. Например, Windows занимает 10-20 гигабайт места, в зависимости от версии. Оставшийся объем — для хранения данных.
Для домашнего ПК, где на диске будут храниться фильмы музыка и программы, приобретайте HDD накопитель не менее одного терабайта.

Объем SSD

Его стоимость выше, поэтому правильным вариантом является установить на него только ОС. Достаточно 128-256 гигабайт. Подробнее смотрите в статье «Отличие HDD от SSD».

Интерфейс подключения

Современные устройства оснащены разъемом SATA. Старые модели (уже не производятся) использовали интерфейс >
При покупке используйте SATA 3, она совместима с предыдущими разъемами и кабелем, только оснащена улучшенным управлением питания.
Современные ноутбуки оснащены разъемом М.2. Выглядит следующим образом:

Длинна накопителя может быть 42, 60 или 80 миллиметров. Учитывайте это при покупке.

Основные характеристики жестких магнитных дисков — скорость вращения

Для SSD этот параметр не актуальный потому что в нем нет вращающихся элементов. HDD обладают скоростью вращения шпинделя (обороты в минуту):

• 5400. Это медленные устройства. Используются для хранения информации. У них низкое потребление энергии;
• 7200. Рекомендованная скорость;
• 10000. Дорогие и шумные.

HDD куда устанавливается ОС должен обладать скоростью не менее 7200, чтобы не снижалась производительность.

Чем скорость больше тем быстрее происходит считывание данных. При этом устройство больше шумит и сильнее греется.

Объем буфера

Кэш — промежуточное хранилище данных. Используется чтобы при повторном обращении накопитель получил информацию моментально. Чем он больше — тем быстрее обрабатываются данные. Важно при работе с небольшими файлами. Накопители выпускаются с кэшем объема (в мегабайтах): 16, 32, 64.

Время непрерывной работы

Наработка на отказ характеризует надежность устройства. Разработчики тестируют, время непрерывной работы устройства до появления повреждений. В среднем это значение равняется одному миллиону часов.

Технические характеристики жестких магнитных дисков — среднее время ожидания

Считывающая головка, перемещается по участку дорожки за определенный промежуток времени (доли секунды). Чем меньше задержка — быстрее выполниться запись или считывание. В среднем это 7-40 миллисекунды.

Потребление энергии, выделение тепла

Параметр энергопотребления актуален для владельцев ноутбуков. Чем значение больше, тем быстрее разряжается аккумуляторная батарея. Уточните эти показатели на официальных сайтах производителя накопителей.

Как узнать характеристики жесткого диска на ПК

Рассмотрим три способа чтобы узнать какой диск установлен. Начнем с самого простого.

Используйте средства ОС

Нажмите «Win+R», далее «mmc devmgmt. msc».
Смотрим название:
Пропишите полученную информацию в Google или Yandex, посмотрите характеристики устройства.

Специализированный софт

Установите утилиту AIDA64 . Откройте приложение, перейдите:

Визуальный способ

Разберите ПК. Извлеките устройство, прочитайте информацию о нем. Подробнее смотрите в статье «Как отремонтировать HDD».

Вывод

Мы рассмотрели технические характеристики жестких дисков. Используйте рекомендации, описанные в статье, чтобы не ошибиться при покупке.

Винчестер, его типы и основные характеристики🔥

Накопители информации:

• накопители на жёстких магнитных дисках;
• накопители на гибких магнитных дисках;
• накопители на компакт-дисках;
• накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
• накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Гибкие диски — это средство переноса данных между компьютерами, а жесткий диск — информационный склад компьютера.

Назначение. Накопители на жестком диске (винчестеры) предназначены для постоянного

хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Из всех устройств хранения данных, жесткие диски обеспечивают наиболее быстрый доступ к данным.

Винчестер состоит из 3-х основных блоков:
Первый блок и есть само хранилище информации — одна или несколько стеклянных дисков, покрытых с двух сторон магнитным материалом. Магнитная поверхность разделена на сектора и дорожки, а также на цилиндры — это сумма всех совпадающих друг с другом дорожек

по вертикали, по всем рабочим поверхностям.

Второй блок — механика жесткого диска, ответственная за вращение этого массива.
Третий блок включает электронную начинку — микросхемы, ответственные за обработку данных.
Характеристики. Для пользователя жесткие диски отличаются друг от друга прежде всего следующими характеристиками:

• емкостью, то есть тем, сколько информации помещается на диске;
• быстродействием, то есть временем доступа к информации, скоростью чтения и записи информации;
• интерфейсом, то есть типом контроллера, к которому должен подсоединяться жесткий диск (чаще всего — IDE/EIDE различные варианты SCSI).

Емкость диска. Основная характеристика жесткого диска — это его емкость, то есть количество информации, размещаемой на диске. Объем диска составляет до сотни гигабайт.

Скорость работы диска. Скорость работы диска характеризуется двумя показателями: временем доступа к данным на диске и скоростью чтения/записи данных на диске. Скорость чтения-записи (пропускная способность ввода-вывода) зависит не только от диска, но и от его контроллера, типа шины, быстродействия процессора и т.д. Скорость чтения данных -10-15 Мбайт/с.
Среднее время доступа — 7-9 мс.

Интерфейсы дисков. Большинство современных дисков имеет интер¬фейс EIDE, это значит, что данные диски должны подключаться к кон¬троллерам типа EIDE. Он обеспечивает подключение до четырех устройств — жестких дисков, дисководов для компакт-дисков, стримеров и др.

.

Характеристики внешних жесткий дисков — Ferralabs

Внешний жесткий диск – одно из самых востребованных периферийных устройств для компьютера. В отличие от флешки, это практически идеальный хранитель информации. Жесткие диски весьма надежны и долговечны, а стоимость мегабайта их памяти очень мала.

Внешний жесткий диск – одно из самых востребованных периферийных устройств для компьютера. В отличие от usb flash накопителя, это практически идеальный хранитель информации. Жесткие диски весьма надежны и долговечны, а стоимость мегабайта их памяти очень мала (начинается с 0,005 рубля за мегабайт). Правда, потихоньку появляются и твердотельные накопители на баз флеш-памяти, но они пока не сравнимы с жесткими дисками ни по цене, ни по объему. Попробуем привести краткое толкование основных характеристик внешних жестких дисков.

Форм-фактор. Это параметр, который определяется диаметром пластины жесткого диска, то есть самого запоминающего устройства. Чем меньше форм-фактор, тем компактнее сам диск, но тем меньший объем может он иметь. Кроме форм-фактора, объем диска формируется еще числом пластин, но чем оно больше, тем менее диск надежен. Форм фактор традиционно измеряется в дюймах. Большие настольные диски имеют форм-фактор 2,5’’ или 3,5’’, маленькие переносные – от 1’’ до 2’’.

Скорость вращения диска. Влияет на скорость диска в целом. Для внешних дисков максимальная скорость вращения – 7200 rpm, достаточно быстрыми считаются модели со скоростью 5400 rpm. Для дисков небольшого объема, предназначенных для хранение небольших файлов, объем может быть меньше.

Тип подключения – тоже влияет на скорость, но передачи данных между диском и компьютером. Самый распространенный, и вместе с тем самый медленный – universal serial bus (USB). Жесткий диск usb интерфейса может передавать данные максимум со скоростью 480 Мбит/с. Существуют и более быстрые, но менее распространенный интерфейсы.

Буфер, а вернее, его объем – еще одна характеристика, влияющая на скорость диска. В буфере хранятся самые часто запрашиваемые данные, как в кэш-памяти процессора. Объем буфера современного большого диска должен составлять 8 Мб и больше.

Скорость записи/чтения – еще один влияющий на скорость диска параметр. Меняется со временем, поэтому обычно указывают среднюю скорость записи и чтения.

Емкость диска. Один из самых важных параметров, иногда – единственный, по которому диск выбирается. Емкость внешних дисков – 8 Тб, хотя большинство пользовательских моделей – не более 1000 Гб. Диски с маленьким форм-фактором обычно бывают не больше 120 Гб.

Стойкость к ударам во время работы и в состоянии покоя – определяет максимальную перегрузку, на которую рассчитан защитный механизм жесткого диска.

Как выбрать жесткий диск?

Ниже мы рассмотрим основные критерии выбора современных жестких дисков, расскажем на что следует обратить внимание при покупке винчестера и приведем основные отличительные характеристики HDD дисков.

Содержание:

1. Выбор основного накопителя.
2. Каким объемом должен обладать жесткий диск?
3. Производительность, скорость чтения и записи.
4. Другие характеристики, на которые следует обратить внимание.
5. Почему HDD лучше подходят для статического хранения информации?

HDD жесткие диски представляют собой магнитные запоминающие устройства, которые характеризуются большим объёмом внутренней памяти, достаточной скоростью записи и считывания, а также вполне доступной ценой. История винчестеров начинается в середине пятидесятых годов прошлого века, когда были созданы первые прототипы магнитных жестких дисков, обладающих мизерными, по нынешним меркам, объёмами и громадными размерами.

Интересный факт: в начале семидесятых годов XX века, компания IBM начала разработку нового типа магнитных жестких дисков, в одном корпусе которого были объединены считывающие, записывающие головки, а также само тело диска. Проект компании получил кодовое название «30-30», означающие два модуля по тридцать мегабайт. Кодовое название «30-30» было созвучным с маркировкой популярных охотничьих боеприпасов «. 30-30 Winchester». С тех пор «винчестер» стал неофициальным названием большинства HDD накопителей.

Как правило, классические HDD устанавливаются в корпус компьютера путем подключения к запоминающему устройству кабеля питания и кабеля интерфейса SATA. Также существуют внешние жесткие диски, выполненные в виде отдельного устройства, подключаемого через USB.

В добавок к большим объёмам и доступности, магнитные накопители считаются достаточно надежными устройствами для хранения данных. Срок работы таких накопителей может достигать свыше 5-10 лет, чего более чем достаточно для домашнего использования.

Эти преимущества, сделали жесткие диски одними из самых популярных и часто встречаемых накопителей в персональных компьютерах во всем мире. Несмотря на длинную историю и популярность жестких дисков, многие пользователи задаются вопросом: «Как правильно выбрать накопитель и на что обратить внимание при покупке нового жесткого диска». С этим мы поможем разобраться ниже.

Выбор основного накопителя

Для начала следует сразу разделить понятие «жесткий диск», которое в рамках данной статьи будет применяться только к HDD дискам. Прямым конкурентом жестких дисков являются твердотельные SSD накопители, обладающие повышенной скоростью записи и считывания, но более скромными объёмами и повышенной стоимостью.

В данный момент большинство современных персональных компьютеров оборудованы двумя типами запоминающих устройств. SSD-диски, из-за своей высокой производительности, используются для установки операционной системы, программ, игр и т.д. Это позволяет получить максимальную эффективность, быстродействие и скорость работы.

В то же время, HDD-носители, из-за своих больших объёмов, надежности и доступной стоимости, применяются для хранения личных данных, вроде фотографий, видеозаписей, документов и других файлов, которые большинство времени статически хранятся на носителе.

Стоит понимать, что вышесказанное – не аксиома, и любой пользователь может применять HDD накопитель для установки операционной системы и программ (как это делалось до всеобщего распространения быстрых твердотельных накопителей), но общая эффективность системы в таком случае будет ниже, чем при использовании SSD. Именно поэтому рекомендуем сразу определиться с тем, для каких задач будет использоваться жесткий диск, поскольку его дальнейший выбор во много будет зависеть именно от этого.

Каким объемом должен обладать жесткий диск?

Сейчас на прилавках магазинов редко можно встретить жесткие диски объемами менее 500 гигабайт. Это обусловлено тем, что с развитием цифровых технологий размеры файлов и другой информации стали значительно увеличиваться.

К примеру, еще каких-то 10 лет назад, стандартный размер игр не превышал 10 гигабайт (популярный шутер 2009 года Call of Duty: Modern Warfare 2 занимает 6.52 гигабайт памяти). В данный момент размер видеоигр может достигать ста и более гигабайт (шутер Battlefield 1 со всеми установленными дополнениями занимает примерно 80 гигабайт дискового пространства).

Фотографии с большим разрешением, объёмные видеозаписи и другая информация, может занимать значительный объем, поэтому при покупке нового накопителя, лучше обратить внимание на диски объемом от одного терабайта, который уже стал неким стандартом для магнитных накопителей.

Важно! Жесткие диски объёмом более двух терабайт требуют наличия прошивки UEFI вместо стандартного BIOS, поскольку последний не поддерживает диски объёмом более двух терабайт. Накопитель будет работать в штатном режиме, но на него можно будет записать не более двух терабайт информации, независимо от его реального объема.

Чтобы узнать Вашу прошивку, следует внимательно ознакомиться с характеристиками материнской платы или самостоятельно зайти в BIOS (нередко производители называют UEFI БИОСом, чтобы не путать лишний раз пользователей), где будет присутствовать возможность настройки UEFI. Также очевидной характеристикой UEFI, отличающей его от BIOS, является поддержка курсора мыши и более удобный графический интерфейс.

Производительность, скорость чтения и записи

Определившись с необходимым объемом жесткого диска, следует разобраться со скоростью записи и считывания информации.

Данная характеристика напрямую влияет на комфорт от использования и быстродействие системы. Диски с более высокой скоростью позволяют получить практически мгновенный доступ к информации, а работа программ, игр и других утилит на быстром диске будет происходить без «подтормаживаний» и других негативных моментов.

В данный момент самыми быстрыми являются SSD диски, в то время как HDD используются для статичного хранения информации, поэтому если у Вас уже установлен SDD, можно не тратить лишние деньги на более скоростной HDD. В случае, если у Вас будет установлен один HDD, следует обратить внимание на модели с повышенной скоростью записи и считывания.

Стоит отметить, что из-за особенности конструкции HDD накопителей, диски с повышенным объемом будут иметь более высокую скорость работы, а стандартный жесткий диск объёмом 1 или 2 терабайт и скоростью вращения шпинделя 7200 оборотов за минуту (характеристика, отвечающая за скорость записи и считывания информации с носителя), будет вполне достаточным для комфортного использования в домашнем компьютере.

Другие характеристики, на которые следует обратить внимание

Из других характеристик, которые стоит учитывать при выборе жесткого диска являются:

• Кэш или объем буфера – встроенная память накопителя, отвечающая за быстродействие носителя. В доступном сегменте можно встретить носители с кэшем от 16 до 256 мегабайт. Если диск будет использоваться в виде хранилища, можно выбирать модель с небольшим объемом кэша. Если носитель устанавливается как основной, следует отдать предпочтение моделям с повышенным буфером памяти.
• Производитель – в интернете постоянно ведутся споры об производителях жестких дисков. Некоторым импонирует один производитель, другие предпочитают выбирать иную компанию. Если взглянуть на эту ситуацию не предвзято, можно понять, что большинство популярных производителей находятся примерно на одном уровне по надежности, качеству исполнения и производительности. Это не означает, что следует просто покупать самый дешевый накопитель. Это лишь наталкивает на факт, что усредненный вариант будет служить и безотказно работать на протяжении всего эксплуатационного периода.
• Уровень шума – немаловажным параметром при выборе жесткого диска является его уровень шума, который может мешать пользователю и окружающим. Каждый жесткий диск издает множество звуков, которые обусловлены наличием движущихся частей в конструкции запоминающего устройства. Если в планах стоит собрать максимально тихий компьютер, следует отдать предпочтение малошумным моделям или SSD накопителям, которые не издают звуков при работе.
• Размер – стандартный встроенный жесткий диск для настольного ПК имеет стандартный размер 3.5 дюйма. 2.5-дюймовые модели используются в ноутбуках (но их также можно подключить к материнской плате, если использовать монтажный переходник).
• Интерфейс подключения – большинство современных дисков использует интерфейс SATA, обеспечивающий высокую производительность и скорость работы накопителя. Помимо него существует IDE интерфейс, который некогда был популярен, но в данный момент утратил свою актуальность. Таким образом лучше выбирать накопитель с SATA интерфейсом.

Почему HDD лучше подходят для статического хранения информации?

Магнитные жесткие диски представляют собой надежные и эффективные носители, которые превосходно справляются с задачей «пассивного» хранения большого количества информации. Помимо этого, у пользователя всегда остается возможность дополнительно обезопасить себя от внезапного удаления данных при помощи функции «Дисковое пространство». С тем, как это сделать можно ознакомиться в статье «Как создать дисковое пространство или зеркальный том в Windows 8 или 10».

К этому следует добавить возможность восстановления данных при помощи специальной утилиты RS Partition Recovery, которая сможет в случаях случайного удаления, форматирования, уничтожения вирусами, повреждения в ходе изменения файловой системы и логической структуры накопителя и т.д.

RS Partition Recovery представляет собой продвинутый комплекс для восстановления данных с флешек, HDD дисков, SSD накопителей и карт памяти любых типов.

При помощи всего одной утилиты для восстановления информации можно быстро вернуть утерянные фотографии, видео, документы и другую ценную информацию.

Функционал RS Partition Recovery включает в себя быстрое сканирование для поиска недавно удаленной информации, а также полный анализ диска – специальная функция для поиска всех возможных для восстановления данных. Это позволяет оперативно вернуть данные или просканировать весь диск для восстановления информации, утерянной вплоть до нескольких месяцев назад. Чтобы ознакомиться со всеми особенностями и возможностями RS Partition Recovery, рекомендуем посетить официальную страницу программы.

Часто задаваемые вопросы

Это сильно зависит от емкости вашего жесткого диска и производительности вашего компьютера. В основном, большинство операций восстановления жесткого диска можно выполнить примерно за 3-12 часов для жесткого диска объемом 1 ТБ в обычных условиях.

Если файл не открывается, это означает, что файл был поврежден или испорчен до восстановления.

Используйте функцию «Предварительного просмотра» для оценки качества восстанавливаемого файла.

Когда вы пытаетесь получить доступ к диску, то получаете сообщение диск «X: \ не доступен». или «Вам нужно отформатировать раздел на диске X:», структура каталога вашего диска может быть повреждена. В большинстве случаев данные, вероятно, все еще остаются доступными. Просто запустите программу для восстановления данных и отсканируйте нужный раздел, чтобы вернуть их.

Пожалуйста, используйте бесплатные версии программ, с которыми вы можете проанализировать носитель и просмотреть файлы, доступные для восстановления.

Сохранить их можно после регистрации программы – повторное сканирование для этого не потребуется.

Ресурс современных жестких дисков. Longread о внезапном / Overclockers.ua

В прошлый раз мы рассмотрели этапы борьбы за господство в «дисковой» подсистеме твердотельных накопителей и традиционных жестких дисков. Там же мы коротко осветили нюансы ресурса твердотельных накопителей. Сегодня мы попытаемся рассмотреть вопрос практической надежности дисков жестких. Казалось бы, несколько запоздало, но не будем забывать, что ближайшие не менее чем 10–20 (а скорее всего и гораздо больше — об этом мы еще поговорим) лет этот вид продуктов будет гарантированно доступен на рынке в массовом сегменте по причине наличия немаленьких ниш, где скоростные достижения твердотельных накопителей избыточны, а хранимые данные относительно холодны. Да и перспективные объемы жестких дисков в ближайшее время твердотельным накопителям по адекватным ценам не догнать.

Теоретизировать на этот счет можно, конечно, долго. Можно вспоминать явно неудачные решения производителей, например, с чересчур частой парковкой головок или особо громкие изделия, но основной критерий в вопросе констатирования, как мне кажется, должен быть статистически-прикладным, особенно на фоне того, что в отличие от ситуации с SSD, найти утвержденные современные стандарты выносливости для классических винтов вряд ли получится.

Вопросы классификации

Напомним, что внешне и физически современные актуальные жесткие диски бывают по форм-фактору в основном 2,5″ и 3,5″. Исполнение бывает как внутренним, так и внешним.

Внутри мобильных внешнеподключаемых накопителей лежат обычные 2,5-дюймовые жесткие диски, которые в большинстве случаев можно достать и подключить к ноутбуку или десктопу напрямую, если те обладают нужными интерфейсами. И наоборот — можно положить в такой карман подходящие по толщине имеющиеся диски, сделав их мобильными и внешнеподключаемыми.

В случае с 2,5 дюймами встречается толщина 12,5, 9,5, 7 и даже 5 мм. Электрически они будут совместимы, но физические размеры, как понимаем, будут отличаться. Выглядит вот так:

Контактные группы одинаковы, но толщина разная. 2,5-дюймовые варианты жестких дисков чаще используются в портативной технике. Чем тоньше ноутбук, тем более внимательно надо смотреть, какой толщины накопитель предусмотрел туда изготовитель. Тонкие диски в места для толстых поставить не проблема — они часто продаются с утолщителями в виде пластиковой рамки, чтобы не болтались в посадочных местах для более толстых коллег. В отсутствии рамки проложить их можно чем угодно — хоть картоном по углам. А вот более толстые затолкать в места для худых не выйдет — будьте внимательны!

Были и 1,8- и 1,3- и даже 1-дюймовые Microdrive в формате Сompact flash II — вообще левшовые практически изделия. Но это уже история, т.к. в ультракомпактном сегменте всех разогнал привычный флэш.

Типы интерфейсов

Интерфейсы сегодня в быту бывают SATA и все еще IDE, в профессиональном использовании есть и SAS. В вопросы параллельности и последовательности, а также понятия шин в рамках этого материала погружаться не будем.

IDE, он же АТА, они же аббревиатуры от Integrated Drive Electronics и Advanced Technology Attachment, растет корнями из 90-х и уже уходит в прошлое. Новых массовых материнских плат с ним не делают уже лет 10 наверно, но в наличном парке его еще полно. Пропускает 133 мегабайт в секунду и выглядит разъемом конкретно вот так на накопителе. Крайнее слева — питание, справа — данные. И соответственно на материнской плате. Подключается плоским шлейфом обычно серого или черного цвета. Вот таким.

Рассмотрели мы это чисто для исторической справки.

Мейнстримом же сегодня является SATA. Типично для 2,5- и 3,5-дюймовых решений выглядит вот так:

Справа контактная группа питания, слева — данных. Вид: накопители вверх дном. Между собой совместимо. Подключается как на картинке.

Ревизии и пропускные способности мы рассмотрели в прошлый раз и здесь останавливаться не будем. Отметим только, что есть разновидности типа eSATA для внешних устройств и slimline SATA для компактных внутренних. И да — SATA заточен под горячую замену, т.е. на ходу без перезагрузки. Разве что в диспетчере устройств может понадобиться нажать кнопку «обновить» в случае Windows.

Существуют переходники для питания и возможностей подключить IDE в SATA и наоборот, но мы не об этом.

SAS это Serial Attached SCSI и используется в основном в профессиональной сфере, обратно совместим с SATA и имеет пропускную способность 12–24 Гбит в секунду. Выглядит похоже на SATA, но разъемом отличается. Обороты большие — до 15000, коррекция ошибок, multipath — как «в лучших домах Парижу и ЛондОну», но дорого и в быту не воткнуть. А еще греется так, что на некоторые модели радиаторы килограммовые нужны.

Но вернемся к вопросу.

Проблемы технологий

Сегодняшние массовые жесткие диски находятся на излете традиционных технологических возможностей. Плотность данных на одну рабочую пластину можно увеличить только принципиально новыми технологиями, а толщину самого «блина» уменьшать для дальнейшего увеличения их числа в сборке все сложнее. Кроме того, поднимать обороты шпинделя к многотысячным высотам в теории конечно можно, но за этим должны будут успеть остальные участники забега и при этом не упираться в воздух, который в ряде линеек уже меняется на гелий. Увеличивать количество блоков головок, вспоминая прошлое, тоже неслабая инженерная задача, учитывая все изложенное. Да и пост-SCSI в виде SAS в SOHO приземлять никто не спешит, правда это дорого и по факту почти устарело морально. Но не в этом направлении, похоже, пойдет индустрия.

Если коротко, то совокупность проблем развития жестких дисков изложена в тройке взаимоисключающих параграфов, которая вполне научно называется трилеммой. Суть примерно такова — для увеличения плотности записи нужно уменьшать записываемые области на носителе и соответственно размеры головок вкупе с материалами, из которых все изготавливается, но при этом ухудшаются как магнитные свойства таких миниатюрных областей, так и возможности маленькой головки, в том числе по их стабильному разборчивому чтению. Чтобы решить последнее надо увеличивать первое, а общая задача изначально требует как раз обратного. Т.е. кольцевая.

Но НИОКР не стояли на месте и их результаты сконцентрировались вокруг вполне конкретных и реализуемых предложений для достижения поставленной задачи увеличения объемов жестких дисков. Часть из них еще в разработке, а что уже и рынку показывали. Основной тренд — полировка магнитных технологий подходами локального нагрева в процессе записи и создание инфраструктуры для системы в целом, с учетом новых вводных. Но среди оставшихся производителей традиционных «винтов» единства в видении перспектив нет. Т.е. направление в целом одно, а вот пути достижения вроде бы похожих целей — технически отличаются.

Термомагнитная схватка трех ёкодзун

В ближайшем будущем мы, вероятнее всего, увидим для решения трилеммы магнитной записи соединения следующих подходов. Тон будут задавать, несомненно, термомагнитные концепции. Основных сегодня известно две. Это HAMR — Heat-Assisted Magnetic Recording — запись с, в прямом смысле, подогревом! А мы помним, что по чисто физическим причинам в случае наличия подогрева намагничивать для записи бита можно меньшую площадь и делать это с меньшими энергозатратами, т.е. одновременно с достижением нужной плотности и головке легче работать и ее саму проще делать в части подбора материалов и электромагнитных характеристик. Продвигается Seagate. Тематическое видео производителя не песня, но посмотреть можно.

Второй подход называется MAMR — Microwave Assisted Magnetic Recording — тоже про нагрев, но иным способом, спинтронным, прости Господи, осциллятором на базе ну очень маленького аналога того, что массам понятно как микроволновая печка. Поддерживается WD и Toshiba. Видео куда более информативное и его можно глянуть по ссылке.

Оба подхода, как видим, по сути, про нагрев, но разными способами и второй способ совместим с гелием, а первый — не очень, т.к. сильно греть гелиевую герметичную среду лазером или подобным, это как варить сгущенку в закрытой банке. Может, конечно, какие-то принципиально новые лазерные технологии подвезут в перспективе, но пока это так.

Масленица

Следующим системным элементом эволюции HDD будут «блины потоньше». Здесь, конечно, все и так предельно тонко, но уменьшая толщину отдельного блина в типичный корпус их можно поместить больше. Даже +1 блин — это существенное увеличение общей емкости, а на фоне еще и увеличения плотности — так вообще хорошо. Один из главных черенков этого рынка Showa Denko K.K. из Японии предлагает пластины, способные нести около 2 терабайт на штуку в случае 3,5-дюймового типоразмера накопителя. Восемь блинов в сборке — реальность вчерашнего дня, в лабораториях прототипы на 12! Немцы гарантируют.

Почему прозрачные? Так блины бывают на основе алюминия и стекла.

Стекло пожестче и не менее главный черенок, но уже, в том числе, медицинского рынка — Hoya из той же Японии — уже пиарит предложения стеклянных вариантов толщиной аж до 0,38 мм! Обе иллюстрации выше — их творчество. Причем тут они? Они с оптикой хорошо работают, а под жестко-стеклянные блины для винчестеров целый дополнительный завод в Лаосе к Вьетнамскому и Таиландскому построят. Гарантирует уже Xinhua. К слову — почти весь рынок «стекла» для 2,5″ жестких дисков — за Hoya.

HELIUM

Гелий (но не вакуум, хотя и такие смельчаки есть! — в паспортах на жесткие диски максимальные высоты работы указывают именно по этой причине) станет мейнстримом, хотя и существует с 2012 года. Он менее плотный, чем воздух или азот, и в его среде сборке на высоких оборотах крутиться легче. Ну и головкам проще быстрее перемещаться. О гелии и вакууме мы еще поговорим.

Горячие головы

Головки, как проистекает из вышеизложенного и будет подтверждено ниже, будут инновационнее, меньше и их, возможно, станет больше, как у Conner Peripherals «Chinook».

Современное видение многоголовочности от Seagate выглядит примерно так (даже анимация есть):

Если картинка от Seagate основана на реальных планах и прошивки таких дисков смогут распределять данные на сборки пластин, которые работают с физически независимыми блоками головок, то фактически мы получим спарку дисков в одном корпусе с RAID 0 подобной логикой работы. В итоге скорости могут возрасти пропорционально количеству блоков головок, т.е., в данном случае, вдвое: что линейные, что 4К-блоками. Правда скорости работы с 4К на уровне 1–2 мегабайт никого не спасут, зато линейные будут вполне себе ничего для технологии и достаточные для своих ниш.

Уголок футуролога

Отдельные футурологи, правда, предсказывают возможность имплементировать в жесткие диски технологии магнитного туннелирования на базе содержащих наномагнитные вкрапления углеродных нанотрубок. Почитать можно по ссылке. Выглядит как-то вот так:

Ничего непонятно, но очень интересно (с). Особенно непонятно как это внедрять на практике.

А кто-то пишет про накопители на голографических технологиях и даже технологиях ДНК! Но это пока все в отдаленной перспективе даже у научников, не говоря уже о реальных образцах.

RPM

С оборотами вопрос открыт т.к. эта часть механики жесткого диска обуславливает требования к остальному тандему и способностям интерфейсов. 15 000 об/мин освоены, но насколько можно взять бОльшую высоту со стабильными результатами — пока непонятно. Тут важно понимать, что малейший дисбаланс сборки на 15000+ оборотах кончит мотор очень быстро. С другой стороны, в силу физики, скорость потока данных на внутренних и внешних частях блина при одинаковых оборотах шпинделя будет хорошо так разной. Еще неплохо бы понимать — а выдержит ли тонкий стеклянный блин или сборка из восьми таких пластин на высоких оборотах вибрацию вообще без разрушения? И это мы еще не коснулись привода головок, которому тоже неплохо бы не отставать. В общем, тут комплексная задача, как сказано, для всего тандема и обороты в ней стоят на последнем месте.

Страничка изобретательства и рационализации

Тандема… хорошее слово. Об этом даже патент от 2004 года есть.  Туда бы еще диагональных блоков независимых головок, блины намазать нанотрубками, гелий, черепицу, совместимый калорифер и будет полный стимпанк. Правда с надежностью что будет — подумать страшно.

Черепица = SMR

Тут самое время вспомнить про черепичную запись — технология давно в тираже, но там есть нюансы, которые не позволяют внедрять это дома. В англоязычных источниках эта дискотека известна как SMR (Shingled Magnetic Recording). Суть примерно следующая — на пластину стандартного типового физического размера записать поплотнее как можно больше дорожек. Причем тут черепица? А дорожки предлагается чтобы они частично перекрывались. Естественно, чтобы писать тонкие, как sin в армейском анекдоте про комара, дорожки надо иметь соответствующую по размеру головку, а перед этим еще технологии ее таковой сделать с нужными магнитными характеристиками. Но вот совсем микроскопические головки индивидуально делать тяжело, зато записать сразу несколько дорожек — можно. Условно соотношение обычной традиционной дорожки на пластине жесткого диска и дорожки в случае технологии черепичной записи можно визуализировать так (здесь и далее используем инфографику, любезно опубликованную, Microsemi):

Синим — пишущая головка и традиционная дорожка, зеленым — ширина ридера инновационных дорожек. Почему нарисована одна дорожка — смотрим ниже т.к. это же одновременно и ключевой косяк затеи.

Вот так условно выглядит записанное. Именно условно, т.к. на практике там начинается почти черная магия для рядового потребителя, и мы тешимся самоуспокоением, что, типа, знаем как оно устроено. Привет вам, мистер Кларк.

В общем, головка вспахивает, т.е. намагничивает сразу несколько дорожек. И вроде все достаточно понятно, но все равно имеется проблема. В силу физических особенностей технологии эту прелесть удобно использовать только для последовательной записи т.к…. перезаписать дорожки выборочно и поштучно, внезапно, нельзя. Точнее можно, но для случайной записи там будет серьезное усложнение процедуры, с которым разберемся внимательней. Т.е. в принципе можно, но ходом — нельзя.

Итак, записанное в несколько дорожек головка SMR диска и сотрет аналогично — т.е. коллективно, т.к. записывающая головка — она же стирающая. Такой себе комбайн с широким столом.

Выглядит вот так и по версии когда-то еще Hitachi — ниже.

Т.е. чтобы записать оранжевый фрагмент надо физически перезаписать дорожки в ширину пишущей головки в обязательном порядке. Чтобы выполнить задачу надо считать фрагмент, где-то на уровне какого-нибудь DRAM буфера разложить его на нужное и ненужное. Присовокупить к нужному новый участок данных. Собрать до кучи и отослать через головку на место для кучной записи. Будет хорошо, если новый фрагмент в целом виде меньше стираемого. Если нет, то дописывать придется фрагментарно (что вызовет проблемы, о которых ниже) или в идеале в место после физического конца данных на таком диске. Чисто в теории контроллер может поискать, где там есть свободные места, но в реальности это вызовет системный паралич. Конечно, МСМК по комбинаторике сейчас не понимают в чем проблема. Но ее с математической точки зрения и не будет — логически это все несложно. А вот провернуть затею на конкретном электро-механическом уровне займет физическое время и расчетные ресурсы плюс возможные издержки на коррекцию ошибок. Т.е. на случайной записи «вертерство» будет еще похлеще обычного HDD. Seagate произвел тестирование накопителя Archive 8TB на SATA3 на Debian. Результат случайной записи выглядит примерно так:

Леденящий душу пик провала до лютых 3! (именно три, 1+1+1 шт.) IOPS мы видим после исчерпания буферов на нагрузке случайной записи с глубиной очереди 1, правда, более чем через минуту, что несколько снижает уровень драматизма, но и верхние пики объективно не фонтан.

Если же просто стирать случайные данные (считали, убрали ненужное, записали назад нужный остаток), то получаются проплешины, которые для нормальной записи в будущем надо обрабатывать и уплотнять процессом, похожим на дефрагментацию и фоново. Это очень похоже на TRIM в SSD — и там и тут надо подготовить поле для прямой записи в возможную ширину без дополнительных телодвижений в процессе, но в силу механической природы жёсткого диска быстро это сделать не получится, да и общая нагрузка сильно возрастет — такой себе аналог усиления записи. В идеале вообще все уплотнить так, чтобы писать новое в физический конец имеющегося, но это связано с физической же обработкой больших массивов данных со всеми вытекающими. Состояние диска, когда новая запись идет в чистое пространство вообще или в чистое подготовленное после уплотнения и сбора мусора пространство, иногда называют FOB — fresh out of box или новый из коробки — и это, по сути, идеальные условия для такого рода записи. Просматривается некоторая аналогия с SSD.

Картина требовала обработки напильником и именно поэтому таким дискам добавили для транзитно-буферных целей обычные области, работающие по принципу одной дорожки на всю ширину головки. Т.е. обычная технология традиционных накопителей. По логической сути это аналог SLC-кэширования в твердотельных накопителях TLC и QLC, только в нашем варианте там может храниться еще и служебная информация о том, что и где удалено и прочее. Для еще более действенного решения вопроса и DRAM-буферизацию подвезли. Добавили математики в прошивку и стало более-менее — т.е. пока буфер превышает типичное среднее задание, тормозов системой особо не ощущается, диск не «боттлнечит». Именно это и видно на иллюстрации вверху. В том случае накопитель мог иметь аж 256 мегабайт буфера, но конкретная протестированная модификация, к сожалению, указана не была. Общая характеристика «железки» по ссылке и думается, что производитель тестировал все же максимальную конфигурацию.

Естественно есть и иные ухищрения для решения описанных проблем, логический зонинг, ленточная организация и тому подобное, вплоть до модифицированных прошивок под конкретные задачи! Но в силу основной их проблемы — физической первопричины, такие подходы лишь сглаживают углы.

Все указанное недвусмысленно намекает, что, несмотря на взрослые объемы хранения SMR-накопителей, они, ввиду технологии, являются нишевыми для конкретных типов нагрузок, но в этих нишах они выступают как раз целевым образом. Например — линейная многопоточная запись-чтение без или с минимумом случайных операций. Хорошим вариантом будет дата-центр, ориентированный на чтение не сильно горячих данных. К слову, если на массиве таких дисков будет размещена база какой-нибудь социальной сети, то догадайтесь с 3 раз, будет ли кто-то реально удалять из массива случайные, скажем, фотографии, если пользователь нажмет «удалить» в профиле? Или такие фото просто перестанут отображаться пользователям, но физически останутся в массиве доступными администрации на фоне перспектив падения производительности от связанных с этим дискодвижений? Проще подвезти полуторку дополнительных дисков, чем тормозить массив случайными операциями с последующим уплотнением данных. Выражаясь более приземленно — такой дата-центр будет почти что центром однократной записи. Отчасти именно поэтому из интернета ничего нельзя удалить полностью — в ряде случаев это фактически неудобно делать, а с учетом текущих цен на растущие в объемах накопители и отсутствие наводнений с пожарами на заводах по производству HDD — вообще экономически нецелесообразно. Другим хорошим нишевым сегментом будет потоковое архивирование, например, камер наблюдения, аудиовизуальных эфиров, архивирование критических данных, которые не надо перезаписывать часто и случайно.

Минутка конспирологии

Если пофантазировать, то удобно на такой массив записать месячишко разговоров всех пользователей условного оператора мобильной связи, далее в транзитной области с помощью технологий, которые уже давно не только не секретны, а еще и обкатаны by google on youtube, например, перевести это все в txt для удобного поиска или анализа по ключевым словам и аккуратненько сложить в свободную часть массива. Исходники можно смело тереть целиком, обеспечивая FOB-запись следующего месяца. А можно и не тереть! Тогда родина будет не только слышать, знать, но и очень хорошо помнить! Доклад окончен, тов. полковник, т.е. это все, конечно же, художественный вымысел и любые совпадения с реально существующими технологиями случайны.

И зачем парнокопытным меховые музыкальные инструменты?

В итоге накопители с черепичной записью надо использовать «с поправкой на силу ветра и температуру ствола». Этим занимаются по ситуации вполне железные костыли типа HBA, которые отвечают за конкретную I/O-логику работы с таким накопителями, исполняя спецнаборы команд. В RAID такие накопители тоже можно и нужно собирать, правда, понимая специфику, но это не тема настоящего материала — главное, что вы теперь знаете немного больше вообще. Желающие могут копнуть глубже по запросу DM (самостоятельные по логике работы накопители), HA (поддержка хостом) и НМ (управляемые хостом) SMR, но столкнуться с этим SOHO-пользователю придется сильно вряд ли.

TDMR как предтеча термомагнитного будущего

Отдельно надо упомянуть, что существует и даже начала продаваться технология TDMR — Two Dimensional Magnetic Recording в форме 14 ТБ изделий от Seagate. Здесь пытаются решать трилемму в лоб — уменьшая ширину дорожек и размеры записывающей головки. Недостижимый идеал — 1 бит на магнитное зерно. Выглядит как-то так и пояснений в Cети, что удивительно, не так уж и много.

Правда с чтением выходит фигня, которую, в свою очередь, решают головкой с несколькими читающими элементами — улучшается надежность чтения с соседних дорожек и в целом сигнал получается разборчивее. Пишущая головка продолжает быть одна. В общем итоге внедрения технологии немного растет плотность записи — процентов на 10. Но важно не это. Многоголовочное чтение пластины за проход несколькими ридерами очевидно станет мейнстримом по причине необходимости для нормального извлечения плотно записанных данных. Хороший задел, но растет сложность взаимного расположения элементов, точность их исполнения и позиционирования в работе, требуется стабильность показателей во времени.

В любом случае, именно этот этап был критически нужен перед внедрением вышеописанных тепловых инноваций, т.к. своим следствием последние будут иметь именно проблемы мелкого чтения, которые и решены превентивно в TDMR. По крайней мере, начали решаться на практике.

Очень интересно о TDMR по достаточно старой, но одной из наиболее полных по теории вопроса ссылке.

Но, возможно, скорости перспективных жестких дисков будут вопросом вторичным — об этом мы еще поговорим. Первичным будет объем и… сохранение надежности.

Моторесурс HDD и пласты залегания информации о нем

Пределы механической надежности жестких дисков можно попытаться практически изучить уже сегодня, предположив, что качество изготовления компонентов как минимум в перспективе не снизится, а новые технологии не повторят судьбу 3D и прочих рыночных фейлов. Однако спрашивать об этом производителей это как выяснять вкус меда у пчел и тонкости борьбы с коррупцией у госслужащих. Поэтому мы пойдем другой дорогой и попробуем провести что-то вроде OSINT — Open Source Intelligence, т.е. разведку проблемы по открытым источникам.

Из более-менее солидных внешне публикаций по данному вопросу можно выделить три с кусочком. Это обобщённые отчеты из Carnegie Mellon University и Google. Также навстречу нашей идее, по удачному стечению обстоятельств, движется политика публичности сетевого оператора хранения данных Backblaze.com. Компания по состоянию на 2019 год располагает почти 125 тысячами жестких дисков с пробегом почти 105 млн. диско-часов и любезно публикует статистику по надежности. Важно и то, что Backblaze.com использует в своих системах, по сути, потребительские накопители (они ощутимо дешевле), которым не положено работать круглосуточно и круглонедельно — тем интереснее статистика для изучения.

Некогда компания задалась вопросом о том, а как вообще подходить к вопросу понятия надежности жестких дисков. К 2013 году была опубликована более-менее предметная статистика по этому поводу. Если коротко, то компания отчиталась, что за 4-летний пробег основного парка из тогда еще 25 000 накопителей из строя вышло 22% дисков. 78% при этом успешно продолжали крутиться. Хорошо это или плохо? Ответ на этот вопрос займет некоторое время.

146%?

Начнем с того, что по мнению Backblaze.com 100% показатель отказов это далеко не самый плохой из возможных показателей. Считают они вот как: если сферический поставщик жестких дисков в вакууме поставит вам сотню абсолютно надежных в течение полугода накопителей, а затем они хором разово и одновременно крякнут, а вам надо чтобы они работали, то придется в течение года заменить каждый дважды. Т.е. заменить надо будет 200 дисков в год и тогда ежегодный показатель отказов составит 200%. А если каждый такой условный диск проработает всего час, то по году показатель отказов составит 876000%. «Однако!» — как говаривал К. Воробьянинов, помахав рукой преподавателям статистики.

Шторм и штиль в ванне

Инженеры по надежности в своей работе используют ванноподобную кривую для иллюстрации ожидаемых уровней отказов. Считается, что отказы проистекают из трех основных факторов:

• производственных дефектов, в результате которых имеет место явление, которое известно как «детские болезни» — в этом случае количество дефектов снижается;
• случайных неисправностей — величина более-менее постоянная;
• износа — количество отказов растет по понятным (кому?) причинам.

Собранные на графике «уровень отказов/время» эти факторы образуют три участка, формирующие нечто, напоминающее ванну. Отсюда и название.

В свою очередь Backblaze.com подтверждает эту теорию цифрами, сообщая, что на 4-х летнем отрезке времени первые полтора года годовой показатель отказов колеблется в районе 5%, потом снижается на некоторое время и потом, в районе 3-летней отметки, достаточно серьезно начинает расти. Вывод — 3 года является некоей условной точкой, когда начинает сказываться износ. С износом не все однозначно, но пока мы этого не касаемся.

Рассмотрим график от Backblaze.com.

Бытовуха

Мы помним, что хлопцы крутят бытовые диски круглосуточно и попытаемся перевести все это в более понятные временные отрезки. Учитывая, что большинство офисно-домашних ПК работают в среднем часов по 8 в сутки, то практический срок начала существенного влияния износа на надежность для них можно условно отодвинуть к 9 годам. Почему условно? Потому как при домашне-офисной работе диски включаются-выключаются, имеют внешние воздействия в виде непостоянной температуры и т.п. Но показатель в 26000 часов работы, как некоего порога условной надежности — вполне статистически достоверный ориентир. Важно так же понять, что в данном случае к 4-му году рабочими в режиме 24/7 подошли почти 80% потребительских дисков, которые изначально в таком режиме производителем использовать и не предполагалось — для дата-центров предлагаются несколько иные решения по несколько иным же ценам. Именно поэтому мы и имеем возможность изучить статистику смелых, взявших на себя риски вложиться в бизнес на непредназначенных для этого изначально «железках».

Крякнут все?

В какой-то момент времени ожидаемо откажут все 100% накопителей, но когда это произойдет — ответить сложно и прямой статистики найти не получится, т.к. никто в сфере хранения данных в здравом уме и трезвой памяти не будет рисковать клиентскими данными ради ачивок, хотя там все и избыточно, и даже «тихим ошибкам» проскочить не суждено (Тихие — в смысле, что данные в теории могут быть записаны с ошибкой, но вскроется это только со временем. В дата-центрах это почти нереально по причине постоянных сверок контрольных сумм и коррекции ошибок, а вот в SOHO полно накопителей, которые числятся нормальными, а по факту могут быть очень не очень. Самый смак, когда на такие пишут бэкапы, которые заведомо не поднимутся, но вылезет боком это только в самый важный момент, что только добавит угара факту обнаружения).

Интересно также, что показать статистику по полным ресурсным испытаниям вплоть до полного выхода серии накопителей из строя компания не может и по объективным причинам — накопители устаревают морально быстрее. Так уже в 2015 году однотерабайтных жестких дисков в основном парке Backblaze.com не осталось, начался отказ и от 2-терабйтников. При этом для последних от тогда еще HGST оглашен кумулятивный показатель отказов в 1,55% в среднем на пятилетнем пробеге!

С 3-терабайтниками картина похожая, но к концу 2015-го из эксплуатации были выведены диски Seagate и приведенная статистика сильно намекает, что в модели ST3000DM001 были некоторые нюансы дизайна, материалов или сборки, т.к. кумулятивный показатель отказа по модели составил 28,3% за 2 года при максимальном количестве в парке в 4074 единицы. Увидеть бы разбор ситуации производителем. При этом HGST на большем количестве имел показатель отказов в 0,8%.

К концу 2015 года три четверти парка компании составили уже накопители на 4 TБ. Т.е. обновление парка шло достаточно быстро, пока предлагаемые рынку объемы накопителей росли.

В мире животных

Отвлекаясь немного в сторону, чтобы проиллюстрировать незримую связь бездушной техники с живой природой, отметим, что после аварии на ЧАЭС, которую героически ликвидировало население той страны под локальным руководством УС-605, где за отдельные оперативно-инженерные решения отмечены почти невиданные ранее случаи награждения одновременно внеочередными званиями и орденами (военные оценят значимость такого факта: чтобы одновременно и орден и звание) в Чернобыльской зоне де-факто сформировался природный заповедник. Изначально считалось, что живая природа, в частности фауна, на территории зоны отчуждения понесла невосполнимые утраты, но по наблюдениям через 10–15 лет оказалось, что в зоне, ввиду ее обособленности, фауна как раз наоборот — разрослась вплоть до наличия краснокнижных животных. В дальнейшем исследования показали, что хоть животные и живут в радиационно загрязнённой среде, тем не менее чувствуют себя вполне неплохо — размножаются и расширяют ареалы. Внешне складывалось впечатление, что радиация никак на них не влияет, но анализы показывали обратное. В то же время растиражированные образы ужасных чудовищ по лесам не бегали и сталкеров не кусали. Разгадка оказалась достаточно Дарвиновской — за свой естественный жизненный цикл дикие животные не успевали столкнуться с отдаленными последствиями воздействия радиации (хищная правда в том, что редкое животное в дикой природе доживает до старости и умирает по естественным причинам ввиду влияния фактора пищевых цепочек), а физически неполноценные не проходят естественный отбор в детстве. Поэтому стороннему наблюдателю кажется, что все хорошо, но на самом деле это не совсем так. Та же картина в нашем дата-центре – ввиду роста предлагаемых объемов накопителей поколения достаточно интенсивно меняются даже до наступления факторов заключительного сегмента ванноподобной кривой. Кстати, сама ванноподобная кривая, как видно из нашего отвлечения, неплохо ложится и на дикую природу с некоторым оговорками. Но вернемся к проблеме.

Мыши плакали, кололись, но продолжали есть кактус?

Поломки тоже были вполне реальной причиной вывода накопителей из эксплуатации. Антилидером рейтинга поломок оказалась опять же Seagate, но и самих дисков от них в абсолютных цифрах больше.

Мыши плакали, кололись, но продолжали есть кактус? Взаимоисключающие параграфы детектед? И да и нет. В Backblaze.com сообщают, что, несмотря на указанную статистику, уже в сегменте 4 ТБ накопителей уровень отказов оказался очень неплохим в среднем по больнице и выглядел так:

Продукты Seagate оказались предпочтительней по двум причинам:

• Они были дешевле. И на этом, в общем-то, можно ставить точку. Цена — главный критерий рынка. Но мы продолжим.
• Статистически достоверно было установлено, что SMART-показатели хорошо предсказывали выход устройств Seagate из строя. В общем-то, второе, возможно, даже важнее первого, т.к. предсказуемость поломок является большим плюсом в вопросе надежности в целом.

Напомним, что S.M.A.R.T. это относительно стандартизированная внутренняя система самодиагностики накопителей. Относительно, т.к. разные диски фиксируют неодинаковый набор типовых показателей в рамках этой самодиагностики, а отдельные пункты так вообще являются ноу-хау производителя, но основной их перечень более-менее стабилен и понятен. Читается разным ПО, например CrystalDiskInfo. Понимая суть этих показателей можно примерно оценить состояние накопителя. Это касается как HDD, так и SDD с учетом специфики устройства обоих.

Типичный возврат показателей S.M.A.R.T. самодиагностики программой по ссылке выглядит так, для тех, кто не в курсе.

Тут стоит заметить, что именно подразумевается под поломкой жесткого диска. Backblaze.com классифицирует эти события так:

• Накопитель не раскручивается либо не подключается к ОС.
• Накопитель не синхронизируется с RAID или отваливается от него.
• SMART намекает на проблемы.

О последнем детальнее. Показателей много, но важными назначили пять:

• SMART 5 — Reallocated_Sector_Count.
• SMART 187 — Reported_Uncorrectable_Errors.
• SMART 188 — Command_Timeout.
• SMART 197 — Current_Pending_Sector_Count.
• SMART 198 — Offline_Uncorrectable.

Например, как только 187 показатель — неисправимые ошибки — сдвигается с 0, компания планирует накопитель к замене. Так же сообщается, что пока данный показатель равен 0 накопители выходят из строя крайне редко. Статистика на иллюстрации, про 280% отказов описано выше.

Т.е. прогнозируемость отказа — чуть ли не ключевое преимущество в сфере работы с данными, что, в общем-то и понятно. Мы же с вами помним, что нечто аналогичное можно проследить и в среде твердотельных накопителей, правда там отказы происходят немного внезапнее и безвозвратнее. Ну и пока дороже в финансовом плане, чем в случае жестких дисков.

Небольшое отступление для внимательных

В вышеприведенном типичном SMART-отчете вроде не видно никаких указанных мною 187,188,197,198. На самом деле видно, но в графе ID эти идентификаторы представлены в hex т.е. шестнадцатеричной системе исчисления, где помимо цифр 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 используются еще и латинские буквы A, B, C, D, E, F. Т.е. для перевода цифр надо помнить, что в hex  A это 10, B это 11; C это 12; D это 13; E это 14 и F это 15 в десятичном понимании, именуемом dec. Можно не париться, а поискать hex2dec конвертер или наоборот и из горы онлайн-ссылок выбрать любую. Так мы узнаем, что наш 187 показатель это шестнадцатеричное BB.

В моем типичном примере этот показатель уже отличен от 0 и равен 1, что говорит о том, что диск, в общем-то, уже не колокольчик и надо подумывать о замене всего-то на 9000 часах. Но это ноутбук и соответствующая эксплуатация — так что такое можно увидеть и на 1 часе после падения со стола. С другой стороны, в таком виде он открутит еще тысяч 20 часов и не закашляет. Не увидь я эти данные, а многие могут их не увидеть вообще никогда, то и не забивал бы себе голову. Это и есть одна из форм той самой тихой ошибки, о которой выше. Их может быть много, но с ними можно и не столкнуться. Доверять критические данные без резервного хранения таким дискам, конечно, не стоит, но по факту это делают миллионы людей ежедневно, так что иногда мониторить SMART все же имеет смысл.

He2 (т.к. просто Неlium был выше)

Но двинемся по статистике дальше. 4 ТБ накопители в целом оказались существенно надежнее 3 ТБ предшественников даже в рамках одного производителя. Так «трешки» от Seagate в первый год показывали 9,3% годовых отказов, а четверки — всего 2,6%.

Однако объемы растут и скоро и этот парк уйдет в прошлое целиком, т.к. на марше у нас 8-ки, 10-ки и даже 12-ки! Однако здесь не все так однозначно. Дело в том, что в этом сегменте уже идет внедрение новых технологий в массовое производство. Мы помним, что воздух, состоящий в основном из азота и в потоке которого парят головки над блинами жестких дисков, сильно плотный для современных решений и физически является препятствием росту объемов и скоростей. Поэтому в новых моделях используют менее плотных гелий, т.к. газовая среда в гермоблоке необходима — в вакууме механика жесткого диска по традиционной модели работать не будет, головки в прямом смысле слова нуждаются в газовой среде. Такие себе экранопланы.

Вокруг гелия идут дискуссии. Некоторые считают, что обеспечить абсолютную герметичность внутри и исключить утечку гелия в массовых изделиях не удастся, что неминуемо приведет к отказам т.к. внутренняя механика таких накопителей заточена под менее плотную, чем воздух, среду. Теоретически это заявление, в общем-то, обосновано, но все будет зависеть от конкретных производственных возможностей по реальной герметизации массовых товарных накопителей, т.е. заявку эту можно подтвердить или опровергнуть только временем, а пока у нас есть статистика для изучения.

И эта статистика говорит, что текущие 8-терабайтники на воздухе не особо и отличаются показателем отказов от вариантов на гелии. Более того 8/10/12-терабайтники на гелии в целом показывают неплохую массовую статистику. Серия из 16800 штук на 12 ТБ от Seagate на более чем полутора миллионах диско-часов имеет годовой  показатель отказа чуть более 1%. Да и вообще большие диски получились пока статистически очень неплохими.

Средняя температура по больнице

Самое время посмотреть общую статистику от Backblaze.com. Это конечно не рынок в целом, но почти 107 000 накопителей, круглосуточно работающих под нагрузкой, дают основания делать хотя бы приблизительные и статистически вроде бы относительно натягиваемые на бытового или SOHO-пользователя выводы.

По актуальным моделям картина выглядит так:

Как видим для 45 млн. диско-дней годовой показатель отказов для 4-терабайтного Seagate составил менее 3%, т.е. при выборке из почти 35000 накопителей, которые постоянно нагружены работой, в год из строя выйдет менее 3 единиц. Примечательно, что средний пробег по этим цифрам составил примерно 3,5 года.

Промежуточные итоги

Важными выводами, которые делают из своей статистики Backblaze.com являются следующие:

• Для современных жестких дисков потребительского класса, нагруженных круглосуточно, порог роста числа отказов по износу приходится на 4 года.
• Выход из строя таких дисков — явление неплохо прогнозируемое по SMART.
• 1+2 для случая массива RAID дают хорошие гарантии того, что данные, хранящиеся таким образом на потребительских накопителях, делают это вполне надёжно при адекватном мониторинге ситуации.

Главным следствием из изложенного, вероятно, является тот факт, что в реальном SOHO с похожими нагрузками накопители встретятся нечасто, но там будут иные нюансы. Конечно, кто-то может сделать аналог домашнего дата-центра из старого сервера HP и подкинуть туда архив p2p-файлообмена, но даже в таком случае достичь нагрузок, аналогичных тем, что испытывают носители в Backblaze.com, можно будет далеко не всегда и уж точно не постоянно. В связи с этим срок полезной работы жесткого диска в домашне-офисных условиях вероятнее всего окажется больше, нежели описанные 4 года, особенно учитывая, что это только порог увеличения отказов по износу, а не момент, когда все диски выйдут из строя. Т.е. в реальности году к 5–6, если экстраполировать, где-то половина стартовавших одновременно накопителей будет жива. Но проводить эксперимент по долголетию с клиентскими данными на борту, как мы помним, никто не будет, и по показаниям SMART отклонившиеся от генеральной линии партии накопители будут заменены новыми, но к тому времени уже аппаратно иными участниками соревнований.

Some Like It Hot

К аналогичным выводам пришли ученые из Carnegie Mellon University. В частности, они отмечают, что в периоде после 5 лет эксплуатации необходимость замены носителей в крупных инсталляциях возрастает.

А вот ребята из Google установили, что влияние факторов температуры и нагрузки на выход дисков из строя несколько преувеличены и статистически заметны только для возрастных накопителей — т.е. после 5 лет, что несколько неожиданно и для них самих, т.к. ожидалось обратное.

Данные в части температурного режима выглядят так — максимальные проблемы у горячих дисков на 3 году работы. А мы пока заметим, что пик пришелся на более, чем 45 градусов.

Они же сообщают, что особой разницы в случае анализа потребительских и корпоративно-профессиональных накопителей не наблюдают. Последнее, в общем-то, ожидаемо на фоне вышеизложенного. Тем не менее, для 5-летних дисков показатель выхода из строя для выборки с большой нагрузкой и маленькой отличается вдвое — около 4 и 2 %, что в абсолютном выражении не катастрофично. Для новых дисков эти показатели соответственно находятся на уровнях 10 и 4 % с некоторым разбросом, т.е. можно предположить, что под нагрузкой лучше и раньше проявляются производственно-инженерные дефекты и проблемы комплектующих.

По вопросам отсутствия корреляции показателей температуры и отказов Backblaze.com в целом солидарны с предыдущим докладчиком, опираясь на статистику по 34 000 накопителям. Наличие такой связи проявляется лишь на отдельных конкретных моделях, например, Seagate ST31500541AS. Для него диаграмма выглядит так:

Для большинства же моделей жестких дисков такой связи не прослеживается. Детальнее цифры можно посмотреть по ссылке.

Например, по выборке Hitachi HDS722020ALA330 картина следующая и она, вероятно, обусловлена даже не столько конструктивными моментам, а конкретными условиями производства самой модели. Правда стоит отметить, что в случае с дата-центром особо нагреваться дискам никто не дает. Температурный режим и вентиляция там несравнимо получше, чем в типовом напольном мидлтауере с горой пыли внутри. Запомним этот момент, он нам еще пригодится.

И чё, и чё?

В целом три исследования практически промышленной эксплуатации жестких дисков показывают, что при постоянной нагрузке срок полезного их использования составляет примерно до 5 лет или 43800 часов. Не каждый диск в SOHO доживет до столь почтенного пробега. С другой стороны, эта статистика совершенно не значит, что не будет экземпляров, которые бы не прожили значительно дольше, например, тысяч 100. Но таковыми будут явно не все и в домашних условиях по первому чиху накопитель мало кто, в отличие от дата-центра, меняет. Поэтому отдельные «винты» даже с бэдами будут уверенно крутиться до победного, т.е. полного конца. В ряде случаев пользователи даже не будут подозревать о фактическом состоянии накопителя. Про «тихие ошибки» написано выше.

При этом важно, что производственные дефекты проявятся, скорее всего, на ранних сроках, покрываемых гарантией, после чего кондиционный диск открутит положенное.

Занимательно, но гарантия на некоторые твердотельные накопители, например, от Intel, тоже составляет 5 лет, Crucial также предлагает 5 летнюю гарантию и WD тоже. В случае с твердотельными накопителями понятие гарантии еще оперирует циклами перезаписи, но в общем случае условный пользователь имеет все шансы за 5 лет их не выработать.

В случае же обычных жестких дисков количество циклов записи-стирания условно считается неограниченным и механика деградирует заведомо раньше магнетизма (правда детально причины почему-то никто не поясняет, но пользователем достаточно этой расплывчатой формулировки — они, типа, поняли), т.е. внимание на это обращать смысла никакого нет, а вот на SMART — есть.

Что касается жестких дисков, то ожидать увеличения срока их полезного использования можно было бы, но не стоит.

Можно было бы потому, что совершенствуются технологии изготовления компонентов, разрабатываются новые материалы и технологические процессы их обработки, сборки изделий. Задавшись целью произвести надежный во времени жесткий диск реализовать такую цель технической проблемы сегодня не составляет, особенно если не гнаться за скоростями.

А не стоит, поскольку это никому среди производителей особо-то и не нужно. Ввиду взрывного роста генерации объемов данных человечеством (причем в основном бизнесом в части big data) актуальным выглядит вопрос скорее расширения объемов хранения, в т.ч. на единицу площади, а надежность можно перекрыть избыточностью и заменой накопителей в массивах — это быстрее, дешевле и проще, нежели создавать абсолютно надежный накопитель, который устареет морально быстрее, чем физически. Действительно, какой практический и массовый толк от работающего древнего накопителя на 2 ГБ сегодня? Еще и производители главного «железа» задают SOHO тон ежегодными сменами платформ, где новыми системными накопителями будут твердотельные, а бэкапы сольются в корпоративные облака, где проблемы технологий хранения клиентов на местах вообще не интересуют (по крайней мере, пока не прилетят черные лебеди в виде пары падений крупных облачных операторов)? Привет сюжету именно фильма, а не книги «Бойцовский клуб» — там есть релевантное.

Локальные же холодные данные можно хранить и на собственном жестком диске(ах) — они стоят сегодня беспрецедентно недорого и в случае RAID все вполне надежно, да и устареет по объему все скорее всего быстрее, чем износится, особенно в случае креативно-архивного использования.

В общем, производители 3–5 летнюю (WD Black для НЖМД) гарантию берут не с потолка и танцуют вокруг именно этой цифры, хотя на практике большинство накопителей в домашних и околопрофессиональных условиях ее перешагнет. Почему положение дел именно такое — пояснено выше: на подходе новые технологии и повышать выносливость старых никто не будет, а вот что покажут инновации — увидим уже совсем скоро.

В любом случае списывать со счетов даже текущие технологически диски еще рано и об этом наш следующий материал.

Но, one more thing, как говорят любители фруктов

Внимательный читатель уже задается вопросом — где же технические первопричины описанного, Билли? Не втирают ли нам какую-то дичь? Так много слов о ресурсе, износе и прочем, а по факту никакого технического матана! Что же изнашивается? Как это происходит?

Их есть (с), но придется несколько расширить рамки публикации. Данные опять же из открытых источников — у нас же OSINT! И в этот раз мы смотрим на точку зрения одного из трех оставшихся китов, на которых стоит рынок HDD — WD.

Коротко вспомним, что такое жесткий диск — это устройство хранения данных, основанное на магнетизме. В литой и фрезерованный корпус (шасси) помещается сборка рабочих твердых магнитных дисков, которые крутит электромотор. Над и между пластинами бегают пишущие и читающие головки на длинных коромыслах, чтобы охватить весь радиус блина. Рабочее пространство закрывается крышкой — там «чистое» в плане пыли пространство. Есть еще плата управления, шлейфы и разъем интерфейса снаружи. На плате будет электроника в виде контроллера, DRAM-буфера и т.п.

На картинке негерметичный пример. Для герметичного в случае, например, гелия принципиальнее отличия конструкции только в газообмене ну и тонкости элементов.

Итак — самый жир

WD нам сообщает, что около 70% всех проблем жестких дисков — это проблемы зазора головок и блинов. При его нарушении происходит контакт с неблагоприятными последствиями.

Сегодняшние зазоры — менее 2 нанометров! И секретный инсайд из WD постулирует, что, экстраполируя это на реальным мир, мы получим полет на самолете через все США на высоте 1 м с неравномерностью территории +/– 4 см. Не впилиться бы в секвойю, но их в нашем макроаналоге не предусмотрено. Именно поэтому жесткие диски боятся ударов.

Ботающие на английском увидели слово lubricant. Оказывается (и я гарантирую, что многие не знали), на блине жесткого диска есть монослой смазки для снижения адгезии и трения между головками и диском. Поднятие лубриканта слайдером — явление целиком нормальное в своих масштабах, но «глубоко» копать категорически нельзя, ибо будут в прямом смысле запилы рабочей поверхности.

Дело в том, что физические характеристики мономолекулярных пленок зависят от фактического количества материала и последствия копки могут быть отложенными.

Помните про магию и самоуспокоение — теперь по ходу материала вы начинаете знать еще немного больше.

Но мы продолжим. На головках и блинах используется покрытие из алмазоподобного углерода (химики намекают, что алмаз и есть углерод, но алмаз — форма, обуславливающая эксплуатационные характеристики). Сегодняшние толщины покрытий — чуть ли не менее нанометров. В случае утончения начинается рост рисков запилов, износа и даже миграции (!) магнитного материала. Если копать дальше, то мы уйдем в трибологию, что, в общем-то, очевидно. О трибологических аспектах в контексте головок и блинов жестких дисков почитать можно по ссылке.

В общем, тема поддержания достаточного просвета пары пластина-головки является чуть ли не главной в вопросах надежности современных жестких дисков. Множество факторов, на нее влияющих приведено на иллюстрации ниже:

HDI расшифровывается как HEAD-DISK INTERACTION.

Правда красиво? Все это иллюстрирует тезис о том, что новые поколения жестких дисков, ввиду усложнения, будут подвержены новым, возможно неизвестным сегодня, рискам. Инженерам действительно непросто — рынок требует бОльших объемов дата-центров. И объемы по вменяемым ценам сегодня могут дать только старые (старые ли уже?) добрые (точно не злые) жесткие (об этом в первой части) диски (внешне, правда, прямоугольные). Важно понимать, что вопросы надежности являются объектом процесса моделирования на стадии разработки и модели эти эволюционируют вместе с индустрией — иного выхода нет, иначе рынок покажет производителю филейную часть. Поэтому же в ванноподобной кривой из начала материала всегда будет первый сегмент, ответственный за т.н. «детские болезни».

О ванной за пределами IT

Первый сегмент формируется косяками в вопросах качества, материалов, ошибками инжиниринга (привет некоторым моторам группы VAG и BMW, например), а также проблемами самого производства как процесса.

Немного окинем взором мировые мемы по теме. Вначале 2000-х потребители продукции АвтоВАЗа столкнулись с проблемой вибрации руля на скорости 110 км/ч. Проблема не решалась — лучшие балансировочные станки выводили колеса в идеальный баланс, но в руль все равно било. В итоге население экспериментально установило, что если, внимание, отбалансировать колесо прямо на ступице, то проблема исчезала. Называлось это финишной балансировокой и стоило дорого, при смене колеса делать приходилось заново. Письма производителю ожидаемо не дали никакого результата, и народ вошел в исследовательскую фазу. А ларчик открывался просто — на конвейер закупили колесные диски, где диаметр центрального отверстия на 1,5 мм был больше посадочного места на ступице. На шиномонтажах колесо прикручивали со смещением, что и вызывало биение в руль идеально отбалансированного колеса. По этой же причине балансировка на ступице проблему решала, но прошли месяцы и чуть ли не годы, пока производитель прокрастинировал, а народ ломал головы. Проблему, кстати, решили сами пользователи, а не завод. Мучения c ранним двухдисковым сцеплением от VAG и радости владельцев 5-литровых V8 от BMW, употребляющих масло ведрами, вначале 2000-х — тема отдельная. Так что не только Аpple умеет накосячить с антенной, кнопками, экранами и держать покерфейс, а тут — какие-то копеечные диски.

По этим же причинам у кривой есть замыкающая часть (хотел написать — последняя, но вдруг нас читают парашютисты, КВСы, штурманы дальнего хождения и иже с ними) и, как мы слегка подсмотрели, там есть чему изнашиваться кроме мотора. Поэтому наступление периода критического роста вероятностей выхода носителя из строя называется так не случайно — в этом периоде важные накопители лучше таки менять на исправные.

Матан производителей, в отличие от приведенных выше данных, говорит о том, что время — самый плохой доктор для жестких дисков. Картинка чуть ли не из второго закона термодинамики — энтропия, т.е. процент отказов возрастает.

А вот следующим фактором вылета «винтов» производители считают… температуру.

BSOD WTFаками и его разрешение

Самое время читателям предъявить мне:

Да как так-то ? (с) Вверху же совсем обратное!

Амбивалентность ситуации разрешить было непросто, но я смог.

Графики надо читать и анализировать!

Смотрим внимательно слайды. Раз.

И два.

Если коротко, то вышеподписавшиеся охватывали вниманием иные температурные диапазоны, где влияние температуры особо-то и не проявляется. Дата-центры — не сауны с блекджеком и там с кондиционированием все в порядке.

Зато вывод WD сотоварищи постулирует о том, что вероятность отказов возрастает вдове на каждые 15 градусов Цельсия роста температуры. Заметим — это не исключает мнение предыдущих ораторов. Градусов с 50-ти начинается серьезный рост перспективы вылета накопителя. Именно перспективы, а не самих вылетов. Но почему?

В соединении с изложенным возникает и требует изучения уже вопрос влияния рабочих нагрузок на ресурс жестких дисков и это привело производителей к пониманию того, что количество переданных терабайт является параметром, напрямую связанным с надежностью. Сюрприз! Жесткие диски уже тоже имеют по этой части рамки — почти как твердотельные, почти. Пока почти.

Удивленная публика видит новый показатель живучести НЖМД — Mean Petabytes to Failure (MPbF) и производные.

Mean Petabytes to Failure (MPbF) и производные

WD предлагает график, который получился в результате тестового забега 1200 накопителей в течении 1000 часов при сильной рабочей нагрузке с коррекцией по температуре. В итоге статистически значимые данные подтверждают, что с ростом нагрузки процент отказов растет при прочих равных. И наоборот. Причем растет кратно. Из рисунка явно видно, что в абсолютном выражении эти показатели не пугают, но, тем не менее, они существуют в реальности и ее определяют для владельцев этих накопителей.

Возвращаясь к головкам, пластинам, смазке и трибологии производители осознали, что надо дорабатывать напильником и срочно. Нанометры уменьшаются и вот уже нагрев реально вызывает расширения, способные привести к нехорошим физическим последствиям. Родились идеи типа динамической высоты головок. Много матана по ссылке, а мы посмотрим наглядную агитацию про Dynamic Fly Height (DFH).

Показатели перспектив отказов изображены на иллюстрации: тут и миграция, и износ, и рост вероятности отказов в разы.

Критичным считается время близкого нахождения головок к блинам (дальше — копка и запилы!), что находится в прямейшей связи с переданными объемами информации, т.е. суммой запись+чтение.

И это только «дорожный» просвет, а еще мы помним про температуру, как причину, и переданные терабайты, как ориентир. В общем, парадигма надежности жестких дисков в последнее время меняется, и НТП этому прямо способствует. Соответственно разрабатываются новые модели определения надежности, измеряемые точки опоры этих моделей и инструментальные возможности это квантифицировать. WD, в частности, обращает внимание на деградацию головок по магнитным и электрическим измерениям, расстояния между рабочими (в т.ч. магнитными) элементами и уровень ошибок. Без нагрузки головки могут быть «поднятыми» над пластинами или запаркованными в специальном месте за пределами магнитной поверхности блинов.

Да, жестким дискам тоже отведут срок эксплуатации

Выливается все это в один важный момент — некоторое время назад (почти 10 лет, но мало кто заметил) производители жестких дисков как минимум начали оценивать теоретические рамки нагрузки для своих продуктов и сегодня имеют вполне сформированное видение по этому вопросу.

Так Seagate, например, ведет в своих дисках статистику показателя Workload Rate Limit (WRL). Это что-то вроде расчета годового пробега в терабайтах. Seagate условно отводит механическому диску некорпоративного класса 180 терабайт в год или примерно 340 мегабайт на минуту работы шпинделя в режиме чтения или записи (нагрузка в этих режимах суммируется для расчета). Компания при этом замечает, что на гарантийные обязательства этот показатель в общем случае не влияет, а рассчитывается для того, чтобы зафиксировать порог нагрузки, при котором вероятность поломок накопителя возрастает. Бытовому пользователю столкнуться с такими нагрузками вряд ли придется. Диску корпоративного сегмента по логике Seagate при этом полагается 550 терабайт на год нахождения включенным. WD ориентируется на 55 ТБ в год для настольно-мобильного сегмента, 180 — облачного, 550 — корпоративного и «топчику» для дата-центров отводит 800 терабайт в год. Как бы эти 800 освоить еще. Toshiba такие показатели именует Annual Workload Rating и, например, «Выживальщику» S300 на 4 ТБ отводит 110 терабайт годовых. Детальнее по ссылке, сноска №5. Там тоже прямо указано, что с гарантией это связи не имеет, но она у всех-то limited.

Вполне вероятно, что с прогрессом в сфере технологий, которые используются в жестких дисках, эти цифры трансформируются в нечто более близкое к количеству перезаписей ячеек твердотельных накопителей и вместо информационного триггера станут гарантийным лимитом, при выходе за который производитель откажется нести гарантию. Но все это потом, а пока считается, что целенаправленно уложить накопитель потребители за 3–5 лет не должны и многие продолжают думать, что жесткие диски остаются быть «вечными». На самом деле идею нужно разбавить еще и тем, что маркетинговый отдел любого производителя под крышку бы и механизм самоликвидации запихнул для роста продаж, а главное — возможности планирования их регулярности. Но можно оскандалиться.

Время смелых

Но можно и запихнуть! Здесь следует отметить достижение по протиранию до дыр Optane и странную позицию протирателей по этому поводу. Известные адепты протирания установили, что выходу из строя SSD предшествует начало использования запасных блоков контроллером твердотельного накопителя, что, в общем-то, очевидно, перед тем, как крякнуть, с солью можно и нужно даже запасные блоки доесть. Нюанс «Оптана» был в том, что его SMART по вылету сообщал, что запасные колеса никто не ставил и они лежат в багажнике чистенькие и пупырчатые. В соединении с тем, что Optane чуть ли не единственный накопитель, который в итоге не отвалился с концами, а перешел в режим Read-Only с сохранением доступа, указанное тревожно намекает противосамолетным прожектором в ночи, что вывод его из эксплуатации произошел не по факту износа либо поломок разного рода, а запланированно в прошивке производителем. Но поскольку пробежал он явно больше, чем было заявлено Intel в спецификации, то и предъявлять вроде как нечего.

Настораживают лишь два момента:

• «Офигеть конфетки «Тузик»!», т.е. сам факт такого не просто запланированного рассчетно, а конкретно, похоже, изначально отведенного пользователю ресурса! Optane быть может и больше выбегал, но кто ж новый купит? — песня известная.
• Где были очки протирателей, когда они смотрели на результат? И почему они так упорно игнорируют очевидное и избегают комментариев по существу? Кто бы им бинокль вручил, хотя, как в Карлсоне, папа, т.е. Intel, мог строго настрого запретить есть варенье, а именно публиковать эти наблюдения, т.к. дорогую реально железку не для этого вручали. Ну Вы понели… (с)

Я практически уверен, что если бы нашелся Skynet, способный дизассемблировать прошивку «Оптана», то мы бы получили фактические вещдоки обозначенного, но, видимо, не сегодня.

А пока и безсвинцовой (или как троллили в комментариях — безплюмбумной) пайки местами хватает.

Аннушка уже разлила масло

Пока же читатели не так много, как следовало бы, уделяют внимания продвигаемому показателю DRWPD — Disk Read or Write Per Day — т.е. допустимой суточной нагрузке, а ведь именно она в последнее время становится все более ключевой в пресс-релизах и прямо проистекает из изложенного. Именно этим показателем пытаются гримировать ситуацию с ресурсом QLC, например, в Micron.

И делают это, подводя статистику, что, мол, этот показатель падает и это если не нормально, то хотя бы в ожидаемом числится. Окно Овертона в действии.

А вот тут мы вообще в разделе Wow! That’s Cool! (надо больше восклицательных знаков) узнаем, что, оказывается, есть тренд того, что ПО больше читает, чем пишет! Там еще заливают, что read-centic!!! софт, о котором вчера еще никто в такой формулировке не слышал (а браузерный кэш так вообще смотрит на таковой как на оленя), это то, чему твердотельные накопители страх как подходят. Особенно на QLC, на фоне того, что жесткие диски-то имеют показатель рекомендуемой нагрузки, который исполняется как в ходе чтения, так и в ходе записи. А QLC-то ведь на чтение не изнашивается!

Я не знаю, что они там в маркетинговом департаменте Micron употребляют (а если верить Пелевину, то что-то таки должны), но это очень напоминает заявление Intel о лидирующей в отрасли плотности битов на ячейку! Может вторые как-то покусали первых? В любом случае у нас очередной маркетинговый WIN! Оказывается, нам всем очень не хватало QLC. А ведь их могут читать дети!

8-bit MLC в 2019

Страшно подумать, что они наколдуют под OLC — да, восьмиячеечные решения Micron выкатит уже летом, а к зиме и накопители подвезут. Вот где маркетингу придется выворачиваться наизнанку, но, как видим, фундамент залит уже сегодня — читающее ПО и изнашиваемые жесткие диски — герои будущей драмы. Ах ну да, я забыл — это же будет 8-bit MLС, в 2,(6) раза больше битов чем у лучших образцов TLC! Обережно, покращано!

Very limited warranty

Но вернемся к DRWPD жестких дисков. Учитывая изложенное нельзя исключать, что выход такого показателя за пределы установленной нормы можно в будущем признать основанием для отказа в гарантии без затрат дорогущих человеко-часов сервисов на выяснение нюансов. Т.е. здесь можно сэкономить на издержках по сопровождению гарантии. Именно сопровождению, т.к. прямая замена или отказ — дешевле, проще, снижает риски сговора инженера по гарантии с клиентом (да, было много случаев, когда в последний месяц гарантии можно было треснуть жестким диском по столу и легально обменять его на новый, а если крупно повезет, то и на бОльшего объема, если старые делать и поставлять перестали).

Теория и отчеты — хорошо, а как с наглядной агитацией?

Поэтому поводу очень кстати камрад dlinyj с Habr.com задался вопросом, как быть среднестатистическому ИТ-шнику в случае, когда кровавая гэбня, предварительно перегрызя ввод питательства в квартиру, интеллигентно выносит дверной косяк с целью  поковырять архивы анона. Архивы конечно же на НЖМД.

Методические рекомендации, используемые последними в первом приближении мало изменились со времен, когда любителей поквартирного платного просмотра «ничего» опера накрывали путем обесточивания малины. Как мы помним, из редчайшего видеомагнитофона кассету можно было достать без питания (а с учетом механизма подвода пленки к головкам число таковых вообще стремится к нулю, т.к. при обесточивании пленка на головках и оставалась растянутой), а UPS были в СССР даааааалеко не у всех. В итоге под звуки выламываемой двери и почти меметичного «лицом в пол, руки за голову» у организатора домашнего кинотеатра выхода было в основном два: а) принять неизбежное со всеми вытекающими по УК СССР (аббревиатура использована исключительно в исторической ретроспективе), б) попробовать соскочить и в отчаянной попытке выбросить вещдок в окно — авось потом не докажут откуда полет начался (с развитием советской криминологии с последним боролись путем протоколирования осмотра окон специально обученными лейтенантами и расставления в прямом смысле улавливающих сеток по траектории предполагаемого полета). Ирония судьбы — нередко аэродинамику проверяли у достаточно неплохих видеомагнитофонов небезызвестной и нами ранее упоминаемой Hitachi! Ниже классика 80-х для наглядности. Фото со Skylots.org, но еще тысячи их физически в строю.

Toshiba, впрочем, тоже встречалась. Вот она — связь времен в реальности (и это мы еще тематично не коснулись АрВида — до гигабайта цифры на час обычной видеокассеты VHS). Особой пикантности выбору придавал тот факт, что видеомагнитофон мог стоить примерно как квартира (хотя последние официально и не продавались) — нелегкий выбор, однако. Помните, в прошлом материале мы тоже приводили такое мерило для автомобильного медиа-центра Pioneer?

В общем, фабула посещения может быть любой, а результат — прогнозируемый. Поэтому человек и решил выяснить для себя как же лучше всего максимально продуктивно потратить доступные секунды до момента, пока посоны с протокольными лицами не испачкают ковер берцами, расчищая путь коллегам в штатском.

Мы, конечно же, твердотельно и нжмдшно стоим на позиции, что уголовный кодекс надо чтить, а законодательство соблюдать, поэтому опыт товарища изучим строго в академических целях. Так, одним из предложений, озвученных автором, было уничтожение потенциально компрометирующих данных на «винте» практически Торквемадовским методом, т.е. приглашением на огонек. Сжиганием, короче. Практическая часть лабы была запротоколирована и оказалась крайне эхотажной, т.к. сжигался НЖМД не просто на костре, а с подключенным питанием, т.е. с вращающимися дисками и со снятой крышкой. Торквемада совершил бы пару оборотов в гробу, поняв, насколько он недоработал в части жестокости, после изучения картинок ниже.

Итак, диск без крышки на оборотах начинают доводить до extra crispy (а вы знали, что уровни сложности в игре Blood совпадали с англоязычными названиями степеней приготовления еды термической обработкой?) газовой горелкой. Ни в коем случае, ни при каких обстоятельствах не повторяйте дома!

Еще раз обратим внимание — головки вне паркинга, блины крутятся, температура растет.

Через некоторое время термическое расширение делает свое дело, и головка начинает доставать до блина в строгом соответствии с теоретическими выкладками, озвученными выше.

Результат налицо – глубокий запил. Но это еще не все. Через 5 минут эксперимента встал и шпиндель.

Вероятнее всего по аналогичной причине — технологические допуски цилиндрических соединений (или как там правильно назвать ситуацию с электромотором) не подразумевали такого сближения рабочих элементов. На этом интересующий нас эффект достигнут, но для гурманов — ниже продолжение эксперимента.

А тут филармония решила продолжить концерт в три смычка.

Результат получился с ассоциациями.

Таким образом, теория нашла подтверждение ускоренными ресурсными испытаниями.

Мгновение современной криминологии для киберполицейских

В этот момент из аудитории должен прозвучать настойчивый вопрос о том, не ошибся ли докладчик, сообщая о методике подготовки к заходу в помещение с искомыми носителями — точно ли надо отключать свет? Отойдя от темы, заметим, опять же академически, что отключение питания должно, помимо факторов внезапности и психологического давления, исключить в общем случае возможность подозреваемого уничтожить данные электромеханическими методами — программно, дрелью (хоть есть и на батарейках, но не у каждого), магнитным полем, микроволновкой, в случае с оптическими носителями, наконец ! Внезапность и отключение света могут дезориентировать подозреваемого и позволят выиграть оперативникам время. Правда это несет некоторые дополнительные риски — если подозреваемый несколько продвинут и искомые данные по материалам дела могут находиться на подключённом накопителе, то не исключено использование разных форм шифрования. Отключив свет в такой диспозиции, восстановить данные с хорошо и грамотно зашифрованного накопителя будет практически нереально без сотрудничества подозреваемого со следствием. При этом у подозреваемого продолжат несколько секунд быть доступными такие оффлайн-инструменты как молоток и… выкидывание в окно в надежде, что разобьется. Так что конкретное тактическое решение будет принимать руководитель следственно-оперативной группы. И совет дать команду конкретно силовой ее части физически обездвижить подозреваемого, чтобы он даже в случае UPS не споткнулся «случайно» о шнуры питания, тем самым обесточив поднятое до прихода тонких специалистов, будет не лишним.

Важно также понимать, что все вышеописанное в этом и предыдущем материале недвусмысленно намекает, что надежность современного хранения требует регулярных бэкапов. Поэтому есть некоторая отличная от нуля вероятность, что у подозреваемого могут быть резервные копии, образы, облака и прочие дублирующие источники информации. Подготовленный следователь располагает соответствующими инструментами и может выявить их местоположение для дальнейшей передачи экспертам. И эти инструменты совсем не противогаз, не швабра, не перевёрнутая табуретка и даже не отдельная комфортабельная камера с туберкулезниками в СИЗО — все это противозаконно и в тоталитарном прошлом. Сегодня следователь оперирует общечеловеческими ценностями, совестью, процессуальным кодексом и гражданской ответственностью. Впрочем, если следователь подготовлен действительно хорошо, то он может даже убедить подозреваемого передать следствию ключи шифрования, если таковое имело место. Это быстрее, дешевле и эффективнее магнитно-силовой микроскопии в случае магнитных носителей и прочих профильных прикладных технологий для носителей иных типов. Ну и криптоаналитикам не придется потеть с паяльниками. Но мы отвлеклись.

Симпозиум постановил

Таким образом, как оказывается, жесткие диски, хоть и могут долговечнее сохранять информацию, тем не менее, имеют вполне физические нюансы эксплуатации, которые становятся все более существенными с усложнением технологий. Современный жесткий диск имеет хороший ресурс передачи данных, но и он, внезапно, как и у SSD, уже имеет ограничения технологического характера, которые можно посчитать. В результате нормальной нагрузки к 5 годам работы современный жесткий диск попадет в зону риска выхода из строя, хотя проработать дома или в офисе может гораздо дольше — и 50000 и даже 100000 часов. Последнее во многом таки зависит от нагрузки и температур в силу используемых в самих дисках решений. Не забываем про вибрации, скачки напряжения и непоказательность датацентровой статистики — там все по-другому. А пока жесткие диски являются безальтернативными по емкости и цене за гигабайт хранения. Поэтому на рынке они будут существовать очень долго, и уже практически завтра мы увидим предложения на 50–100 и даже 200 терабайт в изделии, правда все это будет потихоньку смещаться в ниши, где такое железо обеспечит решение более конкретных и узких задач. Это нормальное, нужное сегментирование рынка и все категории потребителей сосредоточатся именно на тех продуктах, которые будет лучше всего соответствовать именно их потребностям по приемлемой цене. Ведь никто же не пытается сравнивать МАЗ-537 с легковым седаном, хотя технически оба автомобили и на обоих можно сгонять за «пыгом». В случае SSD потребитель получил еще одну инновационную возможность обеспечить конкретные сегменты быстрым накопителем, т.е. гибкость в подходе к конфигурированию конкретных аппаратных решений стала еще выше.

Поэтому вот этот товарищ только издалека присматривается к ситуации, трезво осознавая, что время его роли в этой постановке наступит еще не скоро.

Не стоит так же забывать, что есть немало технологий, способных продлить жизнь жестким дискам. Некоторые из них еще не вышли за пределы лабораторий и неизвестны вне среды узких специалистов, а некоторые уже пытаются быть представленными общественности предприимчивыми стартаперами (слово-то какое к нам из маркетинга подвалило!). Так, например, ребята из L2Drive на серьезных щах заявляют о вакуумных 3D-технологиях в традиционных жестких диска. Т.е. прямым текстом предлагают откачать все газы из гермокамеры с блинами и головками.

Если у них взойдет, то и покрытия дисков с головками можно будет упразднить, и смазку защитную не добавлять, и проблемы газовой среды внутри накопителя решить, что крайне важно для термомагнитных перспектив, и… расстояния еще сильнее уменьшить. Правда мы помним, что это как раз один из главных взаимоисключающих параграфов надёжности сегодня на фоне еще и термодинамики. На это стартаперы отвечают тем, что в безгазовой среде они смогут легче активно управлять зазором блин-головка. С другой стороны, все прелести, если таки взойдет, можно будет внедрить и без award winning-уплотнения. Правда, в числе участников междусобойчика числятся аж два прямым текстом, как они себя сами позиционируют, серийных предпринимателя, что для нашего уха звучит несколько необычно и в такой формулировке даже как-то невольно вспоминается известная тема композитора Игоря Назарука (если вам больше 25, то вы ее, скорее всего, знаете). Еще двое — выходцы из WD и решительно непонятно почему там эту идею не взялись внедрять, особенно на фоне продвигаемой MAMR.

В любом случае этот пример говорит о том, что идеи еще будут и общий НТП будет этому, несомненно, способствовать.

Вторым главным следствием из прочитанного является тот факт, что слепо доверять публикациям из любых источников (и этой в первую очередь) без критического их осмысления (в комментариях) не стоит — они могут быть совершенно достоверны по сути, но нерелевантны в конкретных условиях. Ложное понимание описанной «магии» может вылиться в убытки как финансовые, так и имиджевые. Последние нередко дороже.

В этом ключе хотелось бы также напомнить, что на трилемму и достижения инженеров-физиков есть обратный компенсаторный механизм маркетологов, который как никогда тематичен.

А в случае с особо эффективным внедрением новых технологий инженерами и соответствующим падением цен на накопители традиционного типа может и какое наводнение произойти, пожар на худой конец. Это очень бодряще действует на графики цен оптовых поставок.

Глобально это выглядело вот так и сильно подправило линию тренда цены за гигабайт:

Однако при наличии всего-то трех производителей этого может и не понадобится, о чем нам крайне толсто намекают изготовители памяти закладкой учебника по конкуренции в разделе «Олигополия».

По этому поводу вот прямо на днях недвусмысленно в TrendFocus намекнули, что поставки традиционных НЖМД по итогам года несколько упали в потребительском секторе. Общую ситуацию сглаживает Enterprise, но на фоне закрытия WD аж трети своих заводов по обычным «винтам» (на самом деле одного из трех, но «трети» звучит драматичнее) цены могут и подрасти. О чем там кто и с кем мог договариваться пусть анализирует и моделируют антимонопольщики. А мы смотрим свежую статистику.

Дополнительно отметим, что 5-летняя гарантия на потребительские решения в сферах HDD и SDD намекает, что эти технологии еще неизбежно пересекутся.

Титры

Спасибо дочитавшим до конца более 76000 знаков с пробелами. Теперь вы знаете больше. И Вы, тов. полковник, тоже.

Свои отзывы и предложения прошу оставлять в комментариях. Возможно, я что-то не осветил в стремлении к лапидарности или кто-то с чем-то не согласен, и мы вместе повысим образовательный уровень наш и тех, кто эту статью найдет в поиске в будущем.

Основные характеристики жестких дисков — Информатика, информационные технологии

Эволюция персональных компьютеров связана с изменениями накопителей на жестких дисках. Первые PC не имели таких накопителей, в компьютерах PC XT эти устройства уже использовались, а в PC/AT жестким дискам придавалось особое значение.

Наименование диска – жесткий – подчеркивает его отличие от гибкого диска: магнитное покрытие наносится на жесткую подложку. Термин жесткий диск (hard disk) используется, в основном, в англоязычных странах. Первый накопитель на жестких дисках был создан в 1973 г. по технологии фирмы IBM и имел кодовое обозначение “30/30” (двусторонний диск емкостью 30 + 30 Мбайт). Это кодовое обозначение совпадало с обозначением калибра легендарного охотничьего ружья “винчестер”, использовавшегося при завоевании Дикого Запада. Такие же намерения были и у разработчиков жесткого диска; наименование “винчестер” получило широкое распространение.

Устройство накопителей на жестких дисках

В настоящее время как основными производителями, так и дочерними фирмами выпускаются несколько десятков типов накопителей на жестких дисках. Зачастую используются оригинальные конструкционные материалы, имеются отличия в расположении узлов, но принципы работы большинства накопителей одинаковы (рис. 3.6).

Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите только прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех.

Рис. 3.6. Основные элементы накопителя на жестких дисках

Дисковод – устройство, которое содержит механизмы для вращения магнитного диска и перемещения головки чтения и записи по его поверхности.

Головка считывания/записи – магнитная головка, позволяющая осуществлять чтение и запись данных на диск.

Внутри корпуса находятся все механизмы и некоторые электронные узлы.

Механизмы – это сами диски, на которых хранится информация, головки, которые записывают и считывают информацию с дисков, а также двигатели, приводящие все это в движение.

Диск представляет собой круглую металлическую пластину с очень ровной поверхностью, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Технология его нанесения близка к той, которая используется при производстве интегральных микросхем.

Количество дисков может быть различным, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Принцип записи в общем схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и “запомнить”.

Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Для наглядности представьте себе, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности.

Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Для того чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности.

Головки перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя и как бы “плывут” на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. Держатель головки представляет собой крыло, парящее над поверхностью, благодаря тому, что поверхность увлекает с собой частицы воздуха, создавая таким образом набегающий на крыло поток. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками.

Дорожка – концентрическое кольцо на поверхности магнитного диска, на которое записываются данные.

Сектор – деление дисковых дорожек, представляющее собой основную единицу размера, используемую накопителем. Секторы обычно содержат по 512 байтов.

Совокупность дорожек, расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами.

Число дисков, головок и дорожек накопителя устанавливается изготовителем исходя из свойств и качества дисков. Изменить эти характеристики нельзя. Количество секторов на диске зависит от метода записи. В одном секторе располагается 512 байт (в системе DOS). Зная эту величину, всегда можно рассчитать общий объем накопителя:

V = C · H · S · B,

где C – количество цилиндров; H – количество головок; S – количество секторов на дорожку; B – размер сектора.

Описанное выше разбиение называется низкоуровневым (LowLewel) форматированием. Такое форматирование нижнего уровня чаще всего выполняет изготовитель, используя специальные программные средства (например, Speed Store или Disk Manager) или команды DOS. Перед первым использованием дисков необходимо произвести их логическое форматирование – специальным образом инициализировать их (с помощью программы format).

Хранение и извлечение данных с диска требует взаимодействия между операционной системой, контроллером жесткого диска и электронными и механическими компонентами самого накопителя.

Электроника жеcткого диcка cпрятана в нижней части винчеcтера. Она раcшифровывает команды контроллера жесткого диска и передает их в виде изменяющегоcя напряжения на шаговый двигатель, перемещающий магнитные головки к нужному цилиндру диска. Кроме того, она управляет приводом шпинделя, стабилизируя скорость вращения пакета дисков, генерирует сигналы для головок при записи, усиливает эти сигналы при чтении и управляет работой других электронных узлов накопителя.

Статьи к прочтению:

Основные характеристики жесткого диска

Похожие статьи:

Хранение и жесткие диски 101

Одна из наиболее важных функций вычислений — одна из наименее понятных. Жесткий диск лежит в основе любого компьютера, и все же многие потребители не осознают сложности различных компонентов, из которых состоит жесткий диск. Давайте заглянем внутрь накопителя и объясним некоторые основы, пока мы исследуем различные типы накопителей и способы их использования.

Внешние и внутренние диски

Прежде всего, если вы хотите хранить данные, вам понадобится жесткий диск.Внутренние жесткие диски — это диски, которые помещаются внутри настольного компьютера, ноутбука, корпуса или массива серверов — в основном, они предназначены для установки в компьютер или сервер. Если вы хотите заменить жесткий диск «внутри» настольного компьютера или ноутбука, вам потребуется внутренний жесткий диск. Некоторые люди используют серверы для хранения нескольких внутренних жестких дисков, обычно для бизнес-приложений, работающих на большие расстояния. Мы немного поговорим о внутренних жестких дисках, используемых внутри корпусов или массивов NAS.

Внешние жесткие диски работают немного иначе.Внешний жесткий диск обычно предназначен для портативности. Большинство компактных ультрабуков в наши дни имеют ограниченное пространство на жестком диске. Портативный внешний жесткий диск может дать вам дополнительное пространство для хранения, в котором вы так остро нуждаетесь, особенно при доступе к фото, видео или аудиофайлам. Портативные внешние накопители легко помещаются в кейсы, сумки и рюкзаки. Некоторые внешние накопители (называемые флеш-накопителями или флэш-накопителями) могут поместиться даже в кармане или на связке ключей. Эти флэш-накопители имеют гораздо меньшую емкость (128 ГБ — это норма, хотя некоторые производители, как сообщается, преодолевают барьер в 1 ТБ), но они гораздо более портативны.

Тип и механика

Так что же делает жесткий диск хорошим? А в чем разница между жестким диском, флешкой и твердотельным накопителем?

Традиционный жесткий диск

Традиционный жесткий диск состоит из очень тонких пластин материала, покрытых магнитным носителем, на котором данные хранятся в виде магнитных шаблонов. Каждая пластина на жестком диске может хранить миллиарды бит данных, а три или более пластин накладываются друг на друга.Шпиндель, который проходит через центр каждой пластины, вращает пластины с невероятной скоростью (от 5400 до 15 000 оборотов в минуту), в то время как головки чтения / записи на каждой стороне пластины считывают данные. Головка не должна касаться пластин, иначе диски сломаются, что приведет к потере данных. Что это значит для тебя? Диск, движущийся со скоростью 5400 об / мин, очевидно, не получает доступ к пластинам (и данным) так быстро, как тот, который движется со скоростью 7200 об / мин.

Какие недостатки у традиционного жесткого диска? Диски со скоростью 15 000 об / мин обычно зарезервированы для серверов бизнес-приложений, где скорость и стабильность имеют первостепенное значение.Также следует проявлять особую осторожность при работе с любым агрегатом со шпиндельным приводом. Падения и удары могут нарушить работу вращающегося привода, что приведет к неисправности. Выделение тепла всегда является проблемой, как и вес — традиционный жесткий диск может увеличить вес любого портативного компьютера.

Твердотельные накопители

Твердотельные накопители (SSD) представляют собой относительно новую и все более популярную технологию. Почему? Что ж, SSD использует флэш-память, что означает, что информация хранится в ячейках на поверхности диска, и доступ к ней осуществляется с помощью печатной платы (PCB).Если еще больше разбить его, в твердотельном накопителе нет движущихся частей, а это означает меньше возможностей для сбоев. Отсутствие движущихся частей означает, что тепловая подпись на SSD значительно снижена, что делает ваш Ultrabook ™ намного удобнее на коленях, чем традиционный ноутбук. Твердотельный накопитель также намного легче традиционного винтового жесткого диска, что заметно снижает вес вашего компьютера.

Внутренние твердотельные накопители

доступны во многих различных формах и размерах. Первый — 2.5-дюймовые твердотельные накопители, обычно встречающиеся в ноутбуках. Затем идет сверхтонкий 2,5-дюймовый твердотельный накопитель SATA, который тоньше, чем упомянутый ранее 2,5-дюймовый твердотельный накопитель. Поскольку ультрабуки даже тоньше ноутбуков, они обычно используют твердотельные накопители mSATA, которые меньше оба упомянутых ранее форм-фактора.Если вы хотите пойти еще меньше, есть форм-фактор M.2, который делает даже твердотельный накопитель mSATA гигантским.

Твердотельные накопители PCIe

Увеличьте скорость и производительность своей рабочей станции с помощью твердотельного накопителя PCIe (PCIe SSD).С твердотельным накопителем PCIe вы обойдете ограничения SATA и подключитесь через слот PCIe. Поскольку PCIe предлагает архитектуру «точка-точка», она обеспечивает более высокую скорость передачи данных. Это делает твердотельные накопители PCIe полезными для высокопроизводительных задач, таких как редактирование видео 4K. Твердотельные накопители PCIe можно найти в Apple Mac Pro и рабочих станциях HP Z.

Гибридные приводы

Новейшие дети в блоке хранения — это гибридные жесткие диски. Эти диски сочетают в себе емкость шпиндельных дисков и скорость твердотельных накопителей.Как? Они включают небольшой SSD, встроенный в физический жесткий диск. Этот меньший SSD обычно используется для кэширования, что позволяет вам получить доступ к вашим наиболее часто используемым программам или к тем, которые вы назначаете как программы, которые вам нужны для быстрого доступа. В кеше хранится информация, поэтому вам не придется тратить время на ее поиски, раскручивая шпиндель. Это сокращает время загрузки и время запуска программы.

Флэш-накопители USB

Другой носитель данных — это флеш-накопитель USB.Эти небольшие незаметные диски работают по тем же принципам, что и твердотельные накопители.

Они также используют технологию ячеек для стирания и записи данных с помощью так называемого транзистора с «плавающим затвором». Этот транзистор имеет два «затвора» или двухпозиционных переключателя, которые преобразуют электрические сигналы в двоичные 00 и 01. Флеш-накопители большого размера (64 ГБ и больше) стали чрезвычайно доступными. Обратной стороной является то, что флеш-накопители, хотя и бесконечно полезны, не обеспечивают большой емкости жестких дисков или даже твердотельных накопителей.А из-за их небольшого размера их очень легко потерять. Кроме того, если вы используете что-то меньшее, чем USB 3.0, скорость передачи может быть ужасной.

Емкость хранения

Так зачем нужен такой большой объем памяти? По мере того, как мы движемся к жизни, в которой полностью доминируют цифровые фотографии, видео высокого разрешения и высококачественные аудиофайлы без потерь, совершенно необходимо иметь место для всей этой информации.

Если вы собираетесь хранить всю свою цифровую жизнь на 16 ГБ на вашем смартфоне, то эта диаграмма вам не нужна.Но если вы обнаружите, что теряете драгоценные фотографии или заветную музыку из-за того, что у вас нет места для хранения, это может вас заинтересовать: ( Нажмите, чтобы увеличить)

Конечно, это лишь приблизительное значение. Размеры файлов — несжатое видео, файлы фотографий в формате RAW и аудиофайлы высокого класса без потерь, вместе взятые — определенно занимают у вас мало места для хранения. Но ты получил идею.

Решения для хранения данных

Обратите внимание, что не все внутренние жесткие диски должны физически находиться внутри вашего хост-компьютера.Внутренние жесткие диски можно продавать отдельно и хранить в корпусе, в котором обычно размещается несколько жестких дисков. В отличие от сервера, который имеет дополнительные функции аппаратного и программного обеспечения для обслуживания ваших данных, корпус — это просто оболочка, которая содержит жесткие диски и может быть присоединена к вашему главному компьютеру. Вы можете купить внутренние жесткие диски отдельно от корпуса или в наборах, которые включают корпус и жесткие диски. В некоторые корпуса уже встроены жесткие диски; для гибкости вам нужен корпус с возможностью горячей замены жестких дисков, что означает, что вы можете вставлять или извлекать жесткие диски в любое время, в то время как компьютерная система, использующая их, продолжает работать.

Существуют также массивы сетевых хранилищ (NAS). Вы храните жесткие диски на мини-сервере, и эта информация возвращается вам через домашнюю или офисную сеть. Преимущество сервера NAS — это возможный объем хранилища. Заменяя жесткие диски или добавляя к серверу NAS (некоторые из них могут содержать до 12 жестких дисков), ваши возможности хранения безграничны. Даже с небольшим домашним NAS-сервером вы можете легко хранить миллионы фотографий, огромные объемы аудио и видео и любую другую часть вашей цифровой жизни, которая тусуется по дому.Серверы NAS отлично подходят для людей, которые делятся своими цифровыми файлами с другими, поскольку вы можете получить доступ к серверу NAS через подключение к Интернету. В системах NAS может быть место как для традиционных жестких дисков, так и для твердотельных накопителей. Приобретая NAS-сервер, задайте себе эти два важных вопроса: для чего он мне нужен и сколько места для хранения мне нужно?

RAID

Еще одна вещь, которую следует учитывать при покупке жестких дисков или массивов NAS, — это безопасность. Вы хотите, чтобы ваша информация была в безопасности, вы хотите, чтобы диски были надежными, и вы не хотите возвращаться домой и обнаруживать, что критически важный диск вышел из строя, и вы потеряли всю информацию на нем.

Давайте поговорим о избыточном массиве независимых дисков или, для краткости, RAID. Проще говоря, конфигурации RAID позволяют защищать данные несколькими способами на нескольких жестких дисках.

Уровень RAID 0: чередование

Чередование может повысить скорость передачи данных на накопителе, поскольку не дублирует данные, а просто проталкивает их по конвейеру. Все диски работают на одном уровне, но ваши данные никогда не копируются.

RAID, уровень 1: зеркалирование

Mirroring делает то же самое, что и чередование, быстро проталкивая данные, но дублирует данные на другом диске, поэтому в случае сбоя диска вы всегда можете восстановить данные с незатронутого диска.

Уровень RAID 3

RAID Level 3 распределяет информацию по нескольким дискам, но использует один диск для хранения основных данных. Это позволяет вам выполнить восстановление после сбоя данных, но только в случае отказа одного диска (он восстанавливается с использованием «фрагментов» данных с других дисков. Однако, если выходит из строя более одного диска, вы можете потерять все данные. Требуется аппаратное ускорение на главной машине.

RAID, уровень 5: распределенная четность

Хотя этот уровень похож на уровень 3, этот уровень лучше всего использовать для данных, распределенных небольшими порциями.Большие потоки данных могут снизить производительность и безопасность.

RAID уровня 0 + 1 (также известный как RAID 10)

Комбинация уровней RAID, к тому же самая дорогая. Один диск зеркально отображается на нескольких альтернативных дисках, и информация остается в безопасности даже в случае отказа диска, если отказавший диск не является зеркальным. Например, у вас есть пульт, который управляет несколькими продуктами. Если продукт не работает, вы можете использовать другие продукты, но если выйдет из строя пульт, ничего не работает.

Скорость передачи данных

Итак, у вас есть все эти данные и отличный большой жесткий диск для их хранения. Теперь, как получить эти данные из точки А в точку Б?

Большинство внутренних дисководов, будь то жесткие или твердотельные, используют интерфейс SATA для подключения к контроллеру в вашем оборудовании. Эти интерфейсы определяют скорость и возраст вашего жесткого диска. Диски SATA I имеют пропускную способность 150 Мбит / с, скорость шины 1500 МГц и скорость передачи сигнала 1.5 Гбит / с. Это означает, что более медленный интерфейс SATA I на вашем компьютере может передавать только на этих скоростях. Более новый SATA II вдвое больше, со скоростью 300 Мбит / с, скоростью шины 3000 МГц и скоростью сигнала 3,0 Гбит / с, тогда как SATA III в четыре раза быстрее, со скоростью шины 600 МБ / с, скоростью шины 6000 МГц и скоростью сигнала 6,0 Гбит / с. Это не обязательно означает, что скорость передачи SATA III (иногда называемая SATA 6 Гбит / с) составляет 6 Гбит / с; в конце концов, ваша личная конфигурация, а также тип и объем данных, которые вы пытаетесь переместить, могут ограничивать эти скорости, но это означает, что он способен передавать на гораздо более высоких скоростях, чем его предшественники.

Внешние диски передают информацию немного иначе, используя внешний протокол, такой как USB или Thunderbolt. USB 3.0 может похвастаться скоростью передачи 5 Гбит / с, а Thunderbolt удваивает эту скорость — 10 Гбит / с. Теоретически 10 Гбит / с означает, что вы можете передать полноразмерный фильм HD менее чем за 30 секунд.

Мы говорим «теоретически», потому что достижение максимальной производительности любого протокола передачи всегда оказывается непростой задачей. Что угодно может изменить пропускную способность данных, от размеров файлов, конфигурации программного обеспечения или даже скорости обработки или оперативной памяти вашего компьютера.Если у вас есть компьютер с Thunderbolt в качестве опции, вы должны использовать его. Независимо от скорости, это было бы намного лучше, чем использование USB 2.0, максимальная скорость которого составляет 480 Мбит / с. В приведенной ниже таблице показано сравнение различных скоростей различных протоколов передачи.

Итак, теперь вы знаете все о жестких дисках, но знаете ли вы, на что обращать внимание при их покупке? Вы покупаете его в подарок или для домашнего использования? Вам нужно много места для хранения или просто дополнительное хранилище для уже переполненного ноутбука или настольного компьютера? Вам нужен доступ через вашу сеть или просто устройство plug-and-play? Когда вы сможете ответить на эти вопросы, вы окажетесь на пути к удачной покупке оборудования.

Для получения дополнительной информации о внутренних, внешних и твердотельных накопителях посетите B&H SuperStore в Нью-Йорке, поговорите со специалистом по продажам по телефону 1-800-606-6969 или свяжитесь с нами через Интернет через чат.

Поделитесь фотографией своего текущего жесткого диска в Твиттере с тегом #HardDriveWeek, чтобы получить шанс выиграть новый жесткий диск!

Портативный жесткий диск

— Характеристики Портативный жесткий диск

— Характеристики | Использование / приложения

Тема веб-сайта следующего поколения (черный, неоновый и белый цвета) — снижает нагрузку на глаза и проблемы с головной болью.

Портативный жесткий диск

---

Карманное устройство хранения данных, которое подключается к компьютеру или портативному компьютеру с помощью кабеля USB. Доступны размеры 2,5 и 3,5 дюйма.

Характеристики

• Интерфейс: Портативный жесткий диск совместим с интерфейсом USB 2.0, а некоторые — с интерфейсом USB 2.0 и 3.0, но обычно используется интерфейс USB 2.0. Диски с USB 3.0 поддерживает 10-кратную скорость передачи данных по сравнению с USB 2.0.
• Емкость хранилища: варьируется от 160 ГБ до 1 ТБ (1 ТБ = 1024 ГБ).
• Энергонезависимая память: содержимое накопителей не теряется при извлечении из порта USB или отключении питания.
• Скорость вращения: от 5400 до 7200 об / мин (оборотов в минуту) или более. Чем выше число оборотов в минуту, тем быстрее можно читать данные для повышения производительности системы.
• Поддерживает plug-n-play, горячую замену и горячую замену, что делает жесткий диск удобным и простым в использовании.
• Не требует дополнительного источника питания, так как необходимая мощность поступает от USB.
• Совместим со всеми версиями операционной системы, такими как Windows, Mac и Linux.
• Стоимость высока по сравнению с обычным жестким диском.

Приложения

• Отдельное безопасное хранилище.
• В качестве резервного решения.
• Как клонирование диска.
• Восстановление данных.
• Передача данных с одного ПК на другой.

---

Наконечник

Советы по покупке

• Максимальный объем памяти
• Скорость вращения
• Большой буфер или кэш
• Устройство Plug n Play
• Функции восстановления

CodesandTutorials © 2014 Все права защищены.

Организация жесткого диска

Организация жесткого диска

SQL и дисковое хранилище

SQL не указывает, как должно быть действие (запрос, вставка, обновление, удаление) удавшийся.Детали управляются СУБД.

Знание того, как вероятнее всего организованы данные, может помочь в построении эффективные приложения для доступа к базе данных.

---

Путь доступа

Путь доступа относится к алгоритму и структурам данных (например, индексам) используется для получения и хранения данных в таблице.

Для одного и того же оператора SQL может быть несколько вариантов путей доступа. В выбор пути доступа для использования при выполнении оператора SQL не имеет влияет на семантику высказывания.

НО, выбор может иметь большое влияние на время выполнения оператора.

---

Характеристики дисков (жестких дисков)

Способен хранить больших количества данных за небольшие деньги.

• Мегабайт (Мб) — миллион (10 ⁶ или 2 ²⁰ ) — малые и средние базы данных
• Гигабайт (Гб) — миллиард (10 ⁹ или 2 ³⁰ ) — большой базы данных
• Терабайт (Тб) — триллион (10 ¹² или 2 ⁴⁰ ) — очень большие базы данных «BIG DATA» начинается здесь
• Петабайт (Pb) — квадриллион (10 ¹⁵ или 2 ⁵⁰ ) — количество данных, генерируемых ежедневно
• эксабайт (Xb) — квинтиллион (10 ¹⁸ или 2 ⁶⁰ ) — объем цифровых данных, собранных в мире

Энергонезависимая .Память сохраняется при отключении питания.

Чрезвычайно медленнее по сравнению со скоростью процессора.

• скорость диска по-прежнему оценивается в миллисекундном диапазоне (тысячных)
• Скорость ЦП измеряется в диапазоне гигагерц или наносекунды (миллиардные доли)
Разница в
• миллион раз — процессор может из миллиона операций на каждый доступ к диску

Производительность СУБД во многом зависит от количества дисковых операций ввода-вывода операции, которые необходимо выполнить.

Буферизация кэшей дисков и можно использовать для ускорения доступа.

Твердотельные накопители (SSD)

Твердотельные накопители (SSD) заменяют жесткие диски.

Последняя проверка показывает, что твердотельные накопители примерно в 100–1000 раз быстрее, но все же> в 1000 раз медленнее, чем основная память.

Скорость доступа произвольного ввода-вывода может быть в 15 раз выше.

Системы баз данных также пытаются уменьшить проблемы с производительностью с базами данных «в памяти».Риск нестабильности в случае сбоя — используйте запись после любых изменений.

---

Структура физического жесткого диска

Механическое движение вращающихся дисков и рычага, на которое уходит так много времени. См. Время доступа ниже.

---

Страницы и блоки

И жесткий диск, и твердотельный накопитель

Файлы данных раскладываются на страниц

• Это фрагменты непрерывной информации фиксированного размера в файле (обычно кратно 512, 1024 или 2048 байтам)
• Страница — это единица обмена между вторичной памятью и основной памятью

Конструкция жесткого диска

Диск разделен на страницы размером блоков памяти; полная окружность блоков — это дорожка

• Страница может храниться в любом блоке диска

Структура SSD

• хранилище также поддерживается в блоках = размер страницы файла

Операции

Запрос приложения на чтение элемента удовлетворен:

1. Прочитать всю страницу, содержащую элемент, в буфер в DB (операция ввода / вывода привода в мс)
2. Перенести элемент из буфера в приложение (операция с первичной памятью в нс)

Заявка на изменение позиции удовлетворена

1. Прочитать страницу, содержащую элемент, в буфер в СУБД (если его еще нет)
2. Обновить элемент в буфере СУБД (нс)
3. (в конце концов) копирование страницы буфера на страницу на диске (мс)

Блоки вторичной памяти буферизуются / кэшируются , поскольку операционная система рассматривает HDD и SSD одинаково.

---

Время ввода-вывода для доступа к странице на жестком диске

Задержка поиска — время позиционирования головок над цилиндром , содержащим страница (средн. = ~ 10-20 мс)

• Это механическое движение чрезвычайно трудно сделать быстрее
• Никогда не следовал закону Мура

Задержка вращения — дополнительное время для вращения пластин, чтобы начало блока, содержащего страницу, находится под заголовком (avg = ~ 5-10 мс).Это зависит от скорость вращения диска.

• 1/2 оборота — средняя задержка вращения
• 7200 об / мин = 120 об / сек
• 1/120 сек / об * 1/2 = 1/240 = 4,17 мс

Время передачи — время, в течение которого пластина должна повернуть блок, содержащий страницу (зависит от размера блока и скорости вращения диска) над головками чтения / записи

Задержки = задержка поиска + задержка вращения
Общее время доступа = Задержки + время передачи

Цель — минимизировать среднюю задержку и уменьшить количество переводов страниц

SSD

имеют простое время доступа = (местоположение + передача) в микросекундах.

---

Уменьшение задержки

Стратегия : Хранить страницы, содержащие соответствующую информацию, близко друг к другу.

• Обоснование : Если приложение обращается к данным x, оно, скорее всего, сделает следующий доступ данные, относящиеся к x с высокой вероятностью
• «принцип локальности»
• часто эти данные могут встречаться в другой таблице — данные таблицы не обязательно соблюдается принцип локальности
• , когда вводится дисковый блок, соответствующая информация уже может быть в буфере

Компромисс размера страницы:

• Большой размер страницы — данные, относящиеся к x, хранятся на той же странице; следовательно, дополнительные переноса страниц можно избежать
• Маленький размер страницы — уменьшить время передачи, уменьшить размер буфера в основной памяти
• Типичный размер страницы — 4096 байт

---

Уменьшение количества переносов страниц

Эти концепции рассматриваются в курсе операционных систем и не зависит от баз данных; Эти идеи могут принести пользу любой потребности в переносе диска..

При передаче блока принесите с собой больше блоков.

Сохранение кеш-памяти недавно использованных страниц в основной памяти: дисковый кеш (программное обеспечение ОС) против кеш-памяти L1 / L2

Цель : запрос страницы может быть удовлетворен из дискового кеша вместо реальный диск

В конце концов кеш диска заполняется. Нам нужно очистить страницы, когда кеш заполнен

• Какие страницы очищать? например, используйте алгоритм LRU (наименее недавно использованный)
• Записывать чистое / грязное состояние страницы (выбирать чистые страницы вместо грязных, потому что их не нужно записывать обратно на диск)
• Грязные страницы также являются показателем занятости

---

Доступ к данным через кэш

При запросе записи весь блок данных на диске передается и кэшируется, даже если он не используется.Это влияет на долговечность транзакций.

Что такое жесткий диск (HDD)?

Что означает жесткий диск (HDD)?

Жесткий диск (HDD) — это энергонезависимое запоминающее устройство компьютера, содержащее магнитные диски или пластины, вращающиеся с высокой скоростью. Это вторичное запоминающее устройство, используемое для постоянного хранения данных, при этом оперативная память (RAM) является первичным запоминающим устройством. Энергонезависимая означает, что данные сохраняются при выключении компьютера.

Жесткий диск также известен как жесткий диск.

Techopedia объясняет жесткий диск (HDD)

Жесткий диск помещается в корпус компьютера и надежно закреплен с помощью скоб и винтов, чтобы предотвратить его сотрясение при вращении. Обычно он вращается со скоростью от 5400 до 15000 об / мин. Диск перемещается с ускоренной скоростью, что обеспечивает немедленный доступ к данным. Большинство жестких дисков работают с высокоскоростными интерфейсами с использованием технологии последовательного ATA (SATA) или последовательного подключения.Когда пластины вращаются, через пластины проходит штанга с головкой чтения / записи. Рука записывает новые данные на пластины и считывает с них новые данные. В большинстве жестких дисков используется усовершенствованная встроенная электроника привода (EIDE), включая кабели и разъемы для материнской платы. Все данные хранятся на магнитах, что позволяет сохранять информацию при отключении питания.

Жестким дискам требуется плата контроллера постоянной памяти (ПЗУ), чтобы указывать головкам чтения / записи, как, когда и где перемещаться по пластинам.На жестких дисках диски сложены вместе и вращаются в унисон. Головки чтения / записи управляются исполнительным механизмом, который магнитным способом считывает и записывает данные с пластин. Головки чтения / записи плавают на воздушной пленке над пластинами. Обе стороны пластин используются для хранения данных. Каждая сторона или поверхность одного диска называется головкой, каждая из которых разделена на секторы и дорожки. Все дорожки находятся на одинаковом расстоянии от центра диска. Вместе они составляют один цилиндр. Данные записываются на диск, начиная с самой дальней дорожки.Головки чтения / записи перемещаются внутрь к следующему цилиндру после заполнения первого цилиндра.

Жесткий диск разделен на один или несколько разделов, которые в дальнейшем можно разделить на логические диски или тома. Кредит для бизнеса Dell: Предлагается бизнес-клиентам WebBank, членом FDIC, который определяет квалификацию и условия кредита.Налоги, стоимость доставки и другие сборы являются дополнительными и могут отличаться. Минимальные ежемесячные платежи превышают 15 долларов США или 3% от нового баланса, указанного в ежемесячной выписке по счетам. Dell и логотип Dell являются товарными знаками Dell Inc.

* Вознаграждения начисляются на вашу учетную запись Dell Rewards Account (доступную через вашу учетную запись Dell.com My Account) обычно в течение 30 рабочих дней после даты отправки вашего заказа; Срок действия вознаграждения истекает через 90 дней (кроме случаев, когда это запрещено законом). Сумма «Текущий баланс вознаграждений» может не отражать самые последние транзакции.Посетите Dell.com My Account, чтобы узнать о наиболее актуальном балансе вознаграждений. Бонусные вознаграждения за отдельные покупки, указанные на сайте dell.com/businessrewards или по телефону 800-456-3355. Общая сумма заработанных вознаграждений не может превышать 2000 долларов в течение 3-месячного периода. Покупки в аутлетах не дают права на вознаграждение. Награды не могут быть получены или применены для ПК в качестве предметов Сервиса. Ускоренная доставка недоступна для некоторых мониторов, аккумуляторов и адаптеров и доступна только в континентальной части США (кроме Аляски). Существуют и другие исключения.Не действует для торговых посредников и / или онлайн-аукционов. Дополнительную информацию о программе Dell Rewards можно найти на сайте Dell.com/businessrewardsfaq .

* Возврат: 30-дневный период возврата рассчитывается с даты выставления счета. Исключения из стандартной политики возврата Dell по-прежнему применяются, и некоторые продукты не подлежат возврату в любое время. Возврат телевидения подлежит оплате за возврат. См. Dell.com/returnpolicy.

* Предложения могут быть изменены, не суммируются с другими предложениями.Лимит 5 единиц на заказ. Применяются налоги, сборы за доставку и другие сборы. Предложение о бесплатной доставке действует только в континентальной части США (за исключением адресов Аляски и почтовых ящиков). Предложение не действует для реселлеров. Dell оставляет за собой право отменять заказы, связанные с ошибками ценообразования или другими ошибками.

Celeron, Intel, логотип Intel, Intel Atom, Intel Core, Intel Inside, логотип Intel Inside, Intel vPro, Intel Evo, Intel Optane, Intel Xeon Phi, Iris, Itanium, MAX, Pentium и Xeon являются товарными знаками Корпорация Intel или ее дочерние компании.

© 2018 NVIDIA, логотип NVIDIA, GeForce, GeForce RTX, GeForce MAX-Q, GRID, SHIELD, Battery Boost, CUDA, FXAA, GameStream, G-Sync, NVLINK, ShadowPlay, SLI, TXAA, PhysX, GeForce Experience, GeForce NOW, Maxwell, Pascal и Turing являются товарными знаками и / или зарегистрированными товарными знаками NVIDIA Corporation в США и других странах.

Основные сведения о жестких дисках — NTFS.com

Жесткий диск — это запечатанный блок, содержащий несколько пластин в стопке.Жесткие диски можно устанавливать в горизонтальном или вертикальном положении. В этом описании жесткий диск установлен горизонтально.

Электромагнитные головки чтения / записи расположены над и под каждой пластиной. Когда тарелки вращаются, головки привода перемещаются к центральной поверхности и наружу к краю. Таким образом, головки привода могут достигать всей поверхности каждого диска.

Создание следов

На жестком диске данные хранятся в виде тонких концентрических полос. Головка привода, находясь в одном положении, может считывать или записывать круговое кольцо или полосу, называемую дорожкой.На 3,5-дюймовом жестком диске может быть больше тысячи дорожек. Разделы внутри каждой дорожки называются секторами. Сектор — это наименьшая физическая единица хранения на диске, и его размер почти всегда составляет 512 байт (0,5 КБ).

На рисунке ниже показан жесткий диск с двумя пластинами.

Детали жесткого диска

Структура старых жестких дисков (то есть до Windows 95) будет относиться к обозначению цилиндр / головка / сектор. Цилиндр образуется, когда все приводные головки находятся в одном и том же положении на диске.

Гусеницы, уложенные друг на друга, образуют цилиндр. Эта схема постепенно устраняется с помощью современных жестких дисков. Все новые диски используют коэффициент трансляции, чтобы их фактическая компоновка оборудования казалась непрерывной, поскольку именно так работают операционные системы начиная с Windows 95 и далее.

Для операционной системы компьютера дорожки имеют логическую, а не физическую структуру, и создаются при низкоуровневом форматировании диска. Дорожки нумеруются, начиная с 0 (крайний край диска) и заканчивая дорожкой с наибольшим номером, обычно 1023 (ближе к центру).Точно так же на жестком диске 1024 цилиндра (пронумерованных от 0 до 1023).

Стопка тарелок вращается с постоянной скоростью. Приводная головка, расположенная близко к центру диска, читает с поверхности, которая проходит медленнее, чем поверхность на внешних краях диска.

Чтобы компенсировать это физическое различие, дорожки около внешней стороны диска менее заполнены данными, чем дорожки около центра диска. Результатом разной плотности данных является то, что один и тот же объем данных может быть прочитан за один и тот же период времени из любого положения приводной головки.

Дисковое пространство заполняется данными по стандартному плану. Одна сторона одной пластины содержит пространство, зарезервированное для аппаратной информации о позиционировании треков, и недоступно для операционной системы. Таким образом, дисковая сборка, содержащая две пластины, имеет три стороны, доступные для данных. Данные о позиционировании дорожек записываются на диск во время сборки на заводе. Контроллер системного диска считывает эти данные, чтобы расположить головки дисководов в правильном положении сектора.

Секторы и кластеры

Сектор, являющийся наименьшим физическим запоминающим устройством на диске, почти всегда имеет размер 512 байт, потому что 512 — это степень двойки (2 в степени 9).Число 2 используется потому, что в самых основных компьютерных языках есть два состояния — включено и выключено.

Каждый сектор диска помечен заводскими данными о позиционировании дорожек. Данные идентификации сектора записываются в область непосредственно перед содержимым сектора и идентифицируют начальный адрес сектора.

Оптимальный метод сохранения файла на диске — это непрерывная последовательность, то есть все данные в потоке хранятся непрерывно в одной строке. Поскольку размер многих файлов превышает 512 байт, файловая система должна выделить секторы для хранения данных файла.3). Единственное нечетное число a секторов, из которого может состоять кластер, — 1. Это не может быть 5 секторов или четное число, которое не является показателем 2. Это не будет 10 секторов, но может быть 8 или 16 секторов.

Они называются кластерами, потому что пространство зарезервировано для содержимого данных. Этот процесс защищает сохраненные данные от перезаписи. Позже, если данные добавляются к файлу и его размер увеличивается до 1600 байт, выделяются еще два кластера, сохраняя весь файл в четырех кластерах.

Если смежные кластеры недоступны (кластеры, которые находятся рядом друг с другом на диске), вторые два кластера могут быть записаны в другом месте на том же диске, в том же цилиндре или в другом цилиндре — везде, где файловая система находит два сектора имеется в наличии.

Файл, сохраненный таким образом, считается фрагментированным. Фрагментация может снизить производительность системы, если файловая система должна направлять головки дисков по нескольким разным адресам, чтобы найти все данные в файле, который вы хотите прочитать.Дополнительное время для перемещения головок по нескольким адресам вызывает задержку перед извлечением всего файла.

Размер кластера можно изменить для оптимизации хранения файлов. Больший размер кластера снижает вероятность фрагментации, но увеличивает вероятность того, что в кластерах будет неиспользуемое пространство. Использование кластеров размером более одного сектора снижает фрагментацию и уменьшает объем дискового пространства, необходимого для хранения информации об используемых и неиспользуемых областях на диске.

Большинство дисков, используемых сегодня в персональных компьютерах, вращаются с постоянной угловой скоростью.Дорожки рядом с внешней стороной диска менее заполнены данными, чем дорожки рядом с центром диска. Таким образом, фиксированный объем данных может быть прочитан за постоянный период времени, даже если скорость поверхности диска выше на дорожках, расположенных дальше от центра диска.

Современные диски резервируют одну сторону одного диска для информации о позиционировании дорожек, которая записывается на диск на заводе во время сборки диска.

Он недоступен для операционной системы.Контроллер диска использует эту информацию для точной настройки расположения головок, когда головки перемещаются в другое место на диске. Когда сторона содержит информацию о положении трека, эта сторона не может использоваться для данных. Таким образом, дисковая сборка, содержащая две пластины, имеет три стороны, доступные для данных.

Разница между жесткими дисками и флэш-накопителями

Разница между жесткими дисками и флэш-накопителями

1.Жесткие диски:
Жесткий диск — это энергонезависимое устройство хранения данных, которое используется для расширения памяти компьютера. Как правило, он устанавливается внутри компьютера и напрямую подключается к контроллеру диска на материнской плате компьютера. Он состоит из одной или нескольких пластин, помещенных внутри герметичной крышки. Данные записываются на пластины с помощью магнитной головки, которая быстро перемещается по ним во время вращения.

2. Флэш-накопители:
Флэш-накопители не используются для длительного хранения и резервного копирования файлов, а только для быстрой передачи файлов.Флеш-накопители удобны по сравнению с жесткими дисками и могут использоваться для расширения памяти. Флеш-накопитель не требует источника питания для хранения памяти и может значительно увеличить емкость аккумулятора ноутбука.

Разница между флэш-накопителем и жестким диском:

S.	Жесткие диски	Флэш-накопители
1.	Жестким дискам требуется источник питания для хранения памяти.	Пока не нужен источник питания для хранения памяти.
2.	Жесткий диск может иметь большую емкость памяти по сравнению с флэш-накопителями.	Пока у него не такой большой объем памяти, как у винчестера.
3.	Жесткие диски недороги по сравнению с флэш-накопителями.	Пока флешки дороже винчестеров.
4.	Жесткие диски медленнее, чем флэш-накопители.	Пока флешки быстрее винчестеров.
5.	Жесткие диски потребляют больше энергии, чем флэш-накопители аналогичной емкости.	В то время как флэш-накопители потребляют до половины энергии, потребляемой жесткими дисками аналогичной емкости.
6.	Жесткие диски менее долговечны, чем флэш-накопители.	В то время как флешки более долговечны, чем жесткие диски.
7. Published in Разное Ваш комментарий будет первым Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий Имя* Email* Веб-сайт Scroll to the top