Жесткий диск характеристика: Страница не найдена! | Онлайн справочник пользователя ПК

Основные характеристики жесткого диска

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.

Читайте также:
Из чего состоит жесткий диск
Логическая структура жесткого диска

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.

Читайте также: Как сделать внешний накопитель из жесткого диска

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.

Читайте также: Что означают цвета жестких дисков Western Digital

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.

Читайте также: Проверка скорости работы жесткого диска

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.

Читайте также: Способы подключения второго жесткого диска к компьютеру

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.

Читайте также: Что такое кэш-память на жестком диске

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.

Читайте также: Рабочие температуры разных производителей жестких дисков

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.

Читайте также:
Выбираем SSD для своего компьютера
Рекомендации по выбору SSD для ноутбука

Мы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.
Опишите, что у вас не получилось. Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Помогла ли вам эта статья?

ДА НЕТ

Из чего состоит и как работает жесткий диск: ликбез в 6 разделах

HDD — довольно сложно сконструированное хранилище, которое при этом отличается весьма простым принципом работы. О том, из чего состоит такой девайс, как пишет и читает данные, а также о других любопытных и полезных вещах рассказывает эта статья.

Устройство жесткого диска

Винчестер состоит из многих элементов. Так, его физическая структура представлена комплектом пластин, которые еще называют дисками. Их покрывает магнитный слой — плоттер. Вращающийся вал — шпиндель — служит соединительной деталью. Есть еще намагниченные головки. Каждая из них движется по одной из пластин, таким образом считывая и записывая информацию.

Примечание: диски обладают толщиной примерно в пару миллиметров. Их чаще всего делают из металла, но встречаются и керамические, стеклянные варианты.

Обе поверхности пластин задействованы во время записи файлов. Шпиндель крутится на одной и той же скорости. К примеру, у терабайтного WD 3.5″ SATA 3.0 он за минуту поворачивается 7200 раз.

Данные пишутся по трекам — концентрическим дорожкам. Они поделены на сектора, которые содержат конкретный информационный объем.

Инфообмен между оперативной памятью системы и накопителем происходит поэтапно и выражен кластером. Он представляет собой целое число, состоит из цепочки расположенных последовательно секторов: 1, 2, 3, 4 и т. д.

Дорожки «харда», размещенные на разных частях устройства, но которые имеют один и тот же номер, называют цилиндром.

Примечание: жесткие носители бывают двух типов — внутренние и внешние. Их механическая часть практически идентична. Отличия — лишь в интерфейсе подключения и корпусе. Внутренние аппараты подключаются по SATA, а портативные — по USB. Переносные модели заключены в корпуса, которые защищают их от внешнего воздействия.

История: Кто и как изобрел первый жесткий диск: 4 эпохи истории HDD

Принцип работы жесткого диска

Этот раздел тесно перекликается с предыдущим.

Информационные носители магнитного типа имеют довольно сложное строение, а вот принцип их функционирования довольно прост. Что нужно знать:

1. Двигатель, который вращает диск, включается при подаче питания на устройство и остается включенным до его снятия. Получается, если девайс включен в ПК, он работает, пока пользователь не выключит системник.

Примечание: если в разделе под названием «Power Management» в БИОСе был изменен параметр отключения HDD в случае отсутствия обращения к нему, то двигатель может выключить сама подсистема.

2. Каждая пара головок одета на «вилку», которая обхватывает каждый диск. Эта «вилка» перемещается над поверхностью. За это отвечает специальный серводвигатель — не шаговый, хотя такое заблуждение встречается довольно часто. 

3. У всех хдд есть запасные сектора. Схема управления аппаратом задействует их, если повреждается какой-то из основных.

Подборка: ТОП-5 лучших HDD на 2 TB – Рейтинг внутренних жестких дисков на 2000 Гб

Магнитный принцип чтения и записи информации

Информация пишется на магниточувствительный материал. Такое покрытие очень тонкое (несколько микрометров) и обладает доменной структурой.

Совет: если нужен вместительный носитель, например, для видеоигр, то трехтерабайтный WD30EFRX подойдет. Он способен передавать 1200 Мбит данных в секунду.

Такой домен является малюсенького размера областью, которая содержится в ферромагнитных образцах и намагничена однородным образом. Она отделена от соседних с ней таких же зон тоненькими переходными прослойками. Их называют границами.

Винты записывают и считывают инфо по такому принципу:

• В то время, пока действует наружное силовое поле, его линии движутся в направлении, которое соответствует доменным областям. После того, как прекращается воздействие, остаются участки, которые становятся намагниченными. За счет этого и осуществляется сохранение данных.
• Когда записываются файлы, головка формирует наружное поле, о котором говорилось в предыдущем пункте. Когда данные прочитываются, области остаточной намагниченности, которые оказались напротив, образуют в ней электродвижущую силу.
• Направленность ЭДС меняется за конкретный временной промежуток. Такой процесс представлен в виде единицы в двоичной системе. Если же ничего не меняется, процесс отождествляется с 0.
• Закрепленная на кронштейне головка движется над требуемой дорожкой. Когда диск поворачивается, она размещается как раз над нужным сектором.
• Все головки движутся в одно и то же время, при этом они считывают данные с одинаковых треков различных пластинок.

Рекомендация: если необходимо компактное переносное хранилище, подойдет вариант в обрезиненном корпусе. TS500GSJ25M3S — как раз такой.

• Внутренняя поверхность хранилища представляется размещенными подряд точечными позициями, которые представляют собой биты информации. Так как точное их местоположение нельзя определить, чтобы записать данные, нужны метки. Они наносятся заранее и играют роль навигатора. Чтобы их создать, диск и разбивается по трекам и секторам — форматируется.
• Организация доступа к данным, которые расположены на хдд, осуществляется благодаря передвижению головки по радиусу диска, а также за счет увеличения оборотов шпинделя.

Сравнение: SSD или HDD — что лучше: отличия 2 видов накопителей

Логическое устройство винчестера

Для начала работы с магнитным хранилищем нужно предварительно нанести навигационные метки. Нужно сделать разделы, определить объем каждого из них, другими словами, разметить тома.

Форматирование происходит всего на 2 уровнях. Первый — низкоуровневый, называется также физическим. Второй же — высокоуровневый, именуется логическим.

Как все происходит на 1-м уровне

В этом случае происходит деление диска на сектора, расположенные вдоль треков. Помимо этого определяются поврежденные участки, которые помечаются системой. Это нужно для того, чтобы избежать их использования при записи данных в будущем и предотвратить потерю информации. 

Каждый сектор — информационная единица, у которой есть персональный адрес — путь, который содержит номера. Указывается сторона носителя магнитного типа, трек и сам сектор на нем. Это позволяет получить доступ к информационной единице.

В таком форматировании нет необходимости для владельца: HDD уже с завода поступают в подготовленном виде.

Рекомендация: для сервера необходим быстрый, надежный жесткий, вроде вместительного 843268-B21 с защитой от кибератак.

Низкоуровневое форматирование требуется, если: 

• обнаружен сбой в нулевом треке, о котором свидетельствуют проблемы при загрузке с жесткого, но сам диск во это время доступен;
• пользователь решит установить накопитель с ранее приобретенного им ПК или лэптопа в новую сборку;
• винт был отформатирован для работы с другой ОС, например Linux;
• Hard Drive начинает работать некорректно, и базовые методы восстановления не решают проблему. 

Важно учесть, что физическое форматирование — сильнодействующей метод. При его применении информация, которая находится в памяти накопителя, стирается без возможности восстановления. Перед началом процесса лучше убедиться в том, что все важные данные перенесены на сторонний носитель. 

После такого процесса необходима разметка на логические части — тома. К примеру: С — под ПО и операционку, D — под мультимедиа и прочие файлы. Том представляет собой место на накопителе, которое работает как независимое хранилище.

По факту, в системе установлен один девайс, но поделив его на системный и пользовательский разделы, можно отформатировать при необходимости лишь одну из частей. Например, первую — для переустановки ОС без потери пользовательских данных, или наоборот: удалить все личные документы, файлы, не затрагивая программную часть.

Второй уровень

Такое форматирование — это более простой процесс, чем низкоуровневый вариант.

Один из простых способов выполнения процедуры — это загрузить с носителя специальную программку FORMAT. Еще проще — воспользоваться базовыми инструментами WINDOWS.

Что делать:

1. Войти в «Мой Компьютер».
2. Выбрать диск, который нуждается в форматировании.
3. Кликнуть мышкой (правая клавиша).
4. В появившемся меню выбрать одноименный пункт.

Интересно: защита трехтерабайтного портативного HDD Armor A60 от влаги, тряски, соответствует военным стандартам.

Такой способ — самый легкий и быстрый. Он используется, когда диск нужно просто полностью очистить. Применяя специальное ПО, можно выполнить и другие операции, которые в будущем сделают работу с информационным пространством комфортнее.

Во время высокоуровневого процесса на магнитном носителе образуется системная зона. Она включает в себя три части:

• сектора загрузки, а также таблицу разделов — Boot reсord;
• FAT — это таблицы, в которых хранятся номера дорожек, секторов с файлами;
• Root Directory — корневая папка.

Данные записываются по частям, через кластер. Накопитель может быть поделен на несколько томов или два жестких носителя можно объединить в один логический.

Совет: если необходим компактный, но вместительный внешний носитель, то настольный WDBWLG0040HBK-EESN подойдет. Он заключен в узкий 3,5” корпус, способен хранить 4 терабайта данных.

Рекомендуется создавать как минимум два раздела, но их может быть и больше. На каждый из них, исходя из общего объема накопителя, пользователь может выделить необходимое пространство. Это позволит не только хранить отдельно системные и пользовательские файлы, но отделить рабочие документы и развлекательный контент. Опять же, в случае возникновения сбоев иногда достаточно отформатировать лишь один раздел, не вмешиваясь в работу системы, и сохранить остальные данные.

Форматирование высокого уровня — финишная прямая. По завершению процесса HDD будет полностью готов работать.

ТОП-подборка: Рейтинг внешних жестких дисков на 2 TB

Характеристики винчестеров

Технические показатели устройств влияют на качество их работы, долговечность, вместительность и цену. Основные — рассматриваются в таблице.

Интересно: внутренний AL14SEB030N отличается быстротой передачи информации — до 1568 мегабит в одно мгновение, а также «живучестью» — показатель наработки двигателя на отказ составляет две тысячи часов.

Полезно: Как отформатировать жесткий диск — стандартные инструменты и 6 специальных утилит

Особенности современных винчестеров

Современные накопители по производительности и возможностям значительно выросли, если сравнивать с предшественникам. Так, если говорить о внутренних устройствах, то современный и уже ставший стандартом интерфейс SATA 3 демонстрирует пропускную способность в 6 Гбит/с, что в два раза выше, чем у моделей прошлого поколения, в которых использовался второй САТА.

Значительно увеличен максимальный объем пространства для хранения данных, кэш-память, что особенно важно при использовании магнитных носителей в профессиональных целях, когда речь идет о внушительном объеме информации и обработка данных ведется без остановки. 

Некоторые модели уже с завода оптимизированы под RAID-массивы (совокупность винчестеров). При создании дискового массива повышается уровень надежности хранения информации, возрастают показатели скорости считывания данных и записи файлов. Если по каким-то причинам один из накопителей придет в негодность, то информация будет находиться на втором жестком. Следует помнить, что при создании или удалении рейда, вся информация на HDD, входящих в массив, удаляется. По этой причине лучше заранее создать резерв.

Важно: все диски в массиве должны быть идентичны во избежание конфликтов комплектующих. Также стоит учесть, что понадобится внести изменения в настройки БИОС, да и материнская плата должна поддерживать возможность создания RAID.

Портативные магнитные носители также не отстают. Совместимость с более современными вариантами USB — 3.0 и 3.1 — положительно влияет на быстродействие девайса. Есть устройства, вроде этого StoreJet 2.5, с подключением по юсб Type-C. Пользоваться такими удобно: не придется подбирать подходящую сторону, чтобы воткнуть его в разъем. Объем буфера, собственно хранилища тоже увеличился.

Для пользователей, ведущих активный образ жизни, найдутся модели с повышенной устойчивостью к ударам. Для хранения личной информации существуют накопители типа 0A65621. Они оснащены цифровой панелью и возможностью ввода персонального пароля, без которого получить доступ к данным, хранящимся на винчестере, невозможно.

При покупке некоторых аппаратов пользователям предоставляется облачное хранилище, что позволяет моментально получить доступ к файлам из любой точки мира. Такая возможность есть у владельцев Armor A75.

Кроме того, портативные HDD можно подключать к маршрутизатору. Это дает возможность создать локальную сеть и открыть доступ к файлам для всех устройств, которые находятся внутри этой сети. За счет такой функции можно транслировать аудио- и видеоконтент, хранить на винте игры и развлекаться компанией, проходя кооперативные онлайн-хиты. Правда, это возможно, только если роутер оснащен соответствующим портом.

Строение жестких носителей представлено множеством компонентов, однако принцип работы таких хранилищ довольно прост: одна головка, которая движется по магнитным пластинам, пишет информацию, другая — считывает данные.

Инструкция: Как подключить жесткий диск к телевизору — 2 способа для двух типов HDD

Чтобы выбрать хороший магнитный носитель, необходимо учитывать его характеристики. Причем не только вместительность, но и другие показатели, которые влияют на срок службы и производительность. Также при подборе подходящего HDD, следует присматриваться к проверенным брендам: реальные параметры моделей-ноунеймов часто не соответствуют заявленным, да и с гарантийным обслуживанием могут возникнуть сложности.

Жесткий Диск Для Компьютера: Основные Характеристики

Жесткий Диск Для Компьютера: Основные Характеристики

26.12.2013 13999

---

Жесткий диск — один из важнейших компонентов компьютера, поэтому к его выбору стоит подойти основательно, будь это рабочий компьютер для офиса или домашний. Если вы задумались о покупке качественного жесткого диска, то вам нужно знать следующее. Обязательными компонентами этого устройства являются гермоблок и электронная плата. Вся механическая часть, а также предусилитель находятся в гермоблоке, на плате скомпонованы все элементы управления и контроля. Шпиндель с несколькими дисками располагается в гермоблоке (обычно это 2-6 дисков, от их количества зависит объем накопителя, а также скорость чтения/записи цифровой информации на одном диске). По современным стандартам диски изготавливают из стекла, керамики, алюминия, а для увеличения износостойкости покрывают окисью хрома, раньше использовалась не столь эффективная окись железа. Под дисками располагается двигатель, спаренный со шпинделем, работать он начинает только при подаче электрического тока на диск.

Фирмы-производители жестких дисков

Ведущими игроками на рынке производства накопителей являются Samsung, Western Digital, Seagate. Продукты от фирмы Western Digital отличаются повышенным тепловыделением, тихой работой и невероятным быстродействием. Этот вариант подойдет тем, кто приоритетным считает скорость работы. Seagate хоть и не может порадовать потрясающими скоростями работы своих накопителей, зато жесткие диски этой фирмы в эксплуатации очень стабильны, имеют пониженное энергопотребление и тепловыделение. Середнячком, а может, золотой серединой выступает Samsung, продукты этой фирмы стоят немного дешевле вышеприведенных производителей и обладают средними характеристиками при стабильной работе.

Интерфейс

Интерфейс — это проводник между компьютером, устройствами и жестким диском, с помощью него происходит подключение устройств. Также от него зависит скорость передачи данных. Существуют следующие виды интерфейса жестких дисков: ATA, SATA,SAS, SCSI, eSATA. Рассмотрим их в порядке возрастания пропускной способности информации.

Первым идет уже отживающий свое, но все еще повсеместно встречающийся ATA (IDE). Так как интерфейс старый, то и пропускная способность у него невелика — всего 150 МБ/с. Имеет широкий шлейф, что делает его не совсем удобным в эксплуатации. Более современным и самым распространенным на данный момент интерфейсом жестких дисков является SATA, он имеет несколько вариантов исполнения, обозначающихся как SATA-1, -2, -3. Скорости, соответствующие вариантам: 1 — 150 Мбайт/с, 2 — 300 Мбайт/с, 3 — 600 Мб/c. Также существует вариант этого интерфейса, рассчитанный на внешние жесткие диски, отличающийся более надежным коннектором, так как внешний жесткий диск часто приходится отключать и включать, такая модификация интерфейса называется eSATA.

Есть варианты интерфейсов с пропускной способность в 640 МБ/с — SCSI и 12 Гбит/с — SAS, но такие решения являются серверными и нецелесообразны для офисных и домашних компьютеров, так как там не требуются такие скорости. В итоге идеальным вариантом на сегодняшний день являются диски с SATA интерфейсом, они удобны в эксплуатации, производительны и относительно недороги. Стоит обратить внимание на интерфейс вашей материнской платы перед покупкой жесткого диска, проверить, есть ли там соответствующие разъемы.

Объем диска

Объем жесткого диска — это одна из самых важных характеристик. Сегодня можно купить накопитель с максимальной емкостью в 3 терабайта. По соотношению вместимости и цены оптимальным вариантом будет 2 терабайта. Но выбирать диск стоит, исходя из потребностей, объем памяти влияет на все характеристики диска. Чем больше емкость, тем больше он будет греться, потреблять энергии, тем ниже будет скорость чтения. Все это напрямую влияет на жизненный цикл накопителя.

Скорость шпинделя и кэш диска

Важной характеристикой жесткого диска является скорость обращения шпинделя и объем буфера (кэш), влияющие на производительность накопителя. Скорость обращения шпинделя стандартизирована, для ноутбуков она составляет 4.200, 5.400, 7.200 об/м, для персональных компьютеров — 5.400, 5.900, 7.200, 10.000 об/м. Есть решения для серверов, составляющие 15.000 об/м. Для домашних ПК и офисных компьютеров оптимальными являются 7.200 об/м. Кэш жесткого диска предназначен для буферизации данных между читаемыми, записываемыми данными в диске и интерфейсом. Объем кэша значительно влияет на скорость передачи информации. Чем он больше, тем меньше обращений непосредственно к жесткому диску, так как при запрашивании информации сначала опрашивается кэш жесткого диска, если информация там присутствует, то она немедленно передается компьютеру. Объем буфера существующих жестких дисков составляет порядка 8-64 мегабайт.

---

P.S. Если у вас возникли проблемы с техникой, обращайтесь в наш компьютерный сервис, либо закажите выезд компьютерного мастера.

Как выбрать жесткий диск, советы по выбору и отзывы

Тип

HDD (Hard Drive Disk) – привычный для большинства пользователей тип жестких дисков, в котором информация записывается на магнитные пластины. Такое устройство обеспечивает большие объемы винчестеров и невысокую стоимость. Однако эти диски очень чувствительны к механическим повреждениям.

SSD (Solid State Drive) или твердотельный накопитель – тип жесткого диска, в котором используется твердотельная память, обычно – это флеш-память. Имеет те же размеры и разъемы подключения, что и HDD. SSD-диск обладает определенными преимуществами – бесшумностью, меньшим потреблением энергии, более высокой скоростью передачи данных, удароустойчивостью. Недостатки – имеет ограниченное количество циклов записи, стоит дороже.

Наиболее популярна комбинация: HDD винчестер для хранения данных, а SSD – для установки системы. Таким образом достигается максимальное быстродействие системы и объем сохраненных данных.

SSHD (Solid State Hybrid Drive) или гибридный накопитель – сочетает характеристики HDD и SSD. Представляет собой жесткий диск, оснащенный твердотельным накопителем малой емкости, куда переносится наиболее часто запрашиваемая информация.

Гибридный накопитель обладает достоинствами HDD, но обеспечивает более высокую скорость передачи данных. По быстродействию и стоимости занимает промежуточное место между HDD и SSD.

SSHD-диски хороши для задач, не требующих высокой производительности (интернет-серфинг, работа с офисными программами, использование соцсетей, нетребовательные игры). Такие запоминающие устройства отлично подходят для ноутбуков.

DAS (Direct Attached Storage) или дисковый массив – носитель информации, который напрямую подключается к рабочей станции или серверу. Состоит из одного или нескольких накопителей.

NAS (Network Attached Storage) или сетевой накопитель – сервер хранения данных, подключаемый к локальной компьютерной сети. NAS – это компьютер, снабженный дисковым массивом. Применяется для оборудования домашней или офисной локальной сети.

Важно: при выборе дискового массива или сетевого накопителя обратите внимание на количество мест под HDD-диски. Этот параметр определяет общую емкость запоминающего устройства. В разных девайсах количество мест варьируется в пределах 1-10 и более. Если DAS или NAS планируется установить в телекоммуникационную стойку, то следует выбирать модель, выполненную в корпусе «Rackmaunt».

Стример или внешний ленточный накопитель – применяется для резервного копирования и архивирования информации. Стример функционирует по принципу кассетного магнитофона.

Назначение и тип установки

В зависимости от назначения жесткие диски (винчестеры) можно разделить на несколько классов:

Для настольных компьютеров – применяются в персональных компьютерах. HDD или SSD винчестеры шириной обычно 3.5 дюйма.

Для серверов – используются для серверных систем или отдельных серверов. Ширина таких устройств 2.5” или 3.5”, они считаются самыми быстрыми и надежными, но в то же время очень шумят.

Для ноутбуков – особенностями таких жестких дисков являются пониженные тепловыделение и уровень шума. Сегодня в ноутбуки чаще всего устанавливают SSD-винчестеры.

Внешние жесткие диски – используются как дополнительные устройства для хранения информации. Представляют собой диск шириной 3.5″ или 2.5″ и контроллер для подключения к нужному порту.

Внешние диски подразделяются на две категории:

• мобильные – работают от USB-порта, по принципу действия напоминают флешку, но превосходят ее по емкости, а зачастую и по скорости чтения/записи данных;
• стационарные – оснащены блоком питания и подключаются к розетке. Такие диски вместительнее мобильных аналогов, но массивнее. Стационарные внешние диски могут шуметь во время работы. Поставить после предложения «Представляют собой диск шириной 3.5″ или 2.5″ и контроллер для подключения к нужному порту».

Важно: док-станция поможет облегчить подключение к ПК или телевизору внешних жестких дисков. Данный гаджет особенно полезен, если жесткие диски часто приходится подключать, отключать и заменять.

В отдельных ультрабуках и планшетах применяются твердотельные накопители, изготовленные в новом форм-факторе M.2 (2242, 2260, 2280, 22110). Подобные модели характеризуются высокой производительностью и дороговизной.

Иногда можно встретить накопители шириной 1.8” – подобные девайсы чаще всего относятся к внешним.

Важно: перед покупкой диска для ультрабука, учитывайте толщину накопителя. Отдельные модели данных лэптопов не совместимы с винчестерами толщиной более 7 мм.

• Жесткий диск 3.5″
• Внешний диск 2.5″
• SSD жесткий диск 2.5″

Скорость

HDD-диски – для этого типа дисков важной характеристикой является скорость доступа – среднее время доступа к единице информации. Показывает, насколько быстро механизм жесткого диска может позиционировать головку чтения/записи над нужной дорожкой информации. Чем выше скорость доступа, тем меньшее время понадобится, например, для записи большого количества файлов.

У SSD—дисков нет механических движущихся частей, поэтому указывают скорость чтения и скорость записи. Чем выше оба эти показателя, тем быстрее будет работать система, поставленная на такой жесткий диск, и тем скорее будут копироваться файлы. Скорость чтения всегда выше, чем скорость записи.

При выборе SSD-диска следует помнить: его скорость работы зависит от объема. Чем больше объем, тем выше скорость работы. Минимальный рекомендуемый объем – 128 Гб. Обычно пользователи выбирают SSD-диски емкостью до 1 Тб.

Скорость работы жесткого диска может зависеть от разных параметров.

• Для HDD дисков указывают скорость вращения шпинделя, от 5400 до 15000 об./с. Следует помнить, что чем она выше, тем сильнее нагревается устройство. Для настольных компьютеров достаточно приобрести диск с скоростью вращения – 5400 или 7200 об./с, свыше 7200 – это преимущественно SAS жесткие диски для серверов.
• Для любого типа жесткого диска играет роль объем буфера – чем больше, тем выше скорость доступа к данным на жестком диске. На данный момент наиболее популярный объем 64-256 Мб для HDD-дисков, от 256 Мб – для SSD-дисков.
• Интерфейс подключения – обычно именно способ подключения жесткого диска определяет скорость доступа к данным, т.е. превысить пропускную способность интерфейса невозможно.

Емкость

Физический объем диска, указывает на то, сколько информации вы можете на него записать. Измеряется обычно в гигабайтах (Гб), однако емкость современных моделей жестких дисков указывается уже в терабайтах (Тб). 1 Тб=1024 Гб.

С данной характеристикой зачастую все просто: чем больше емкость, тем лучше. На сегодняшний день существует возможность получения максимального объема до 18 000 Гб. Такую емкость обеспечивает внешняя система из нескольких накопителей. Максимальная емкость одного жесткого диска – 16 Тб. У SSD-диска этот параметр значительно ниже и составляет обычно 4 Тб.

Для повышения надежности и экономии средств рекомендуется приобрести два накопителя по 2 Тб. Обычно для домашнего пользования вполне достаточно жесткого диска объемом от 600-2000 Гб, в зависимости от того, какую информацию вы планируете хранить.

Важно: из двух моделей, имеющих сопоставимую емкость (500 Гб и 1000 Гб, 1000 Гб и 2000 Гб) выгоднее приобретать более вместительный накопитель, поскольку он обойдется дешевле в пересчете на цену 1 Гб информации.

Флэш-память у SSD

Вся память жесткого диска условно представляет собой «ячейки», в которых хранится информация. Различия между типами флэш-памяти состоят в количество бит (информации) в одной ячейке, скорости записи/считывания, а также надежности этой памяти.

SLC – самый старый тип. В одной «ячейке» хранится один бит информации. Самая долговечная и высокоскоростная памяти. Однако очень дорогая. Используется обычно в системах, где есть особые требования к надежности, например, в банковских серверах.

TLC – одна «ячейка» – это три бита информации. Оптимальный вариант сочетания цены и долговечности. Для примера, винчестер на 128 Гб сможет непрерывно проработать около 5-6 лет (приблизительно! сроки зависят от ежедневной нагрузки).

MLC – в одной «ячейке» два бита информации. Самая долговечная память, стоит дороже TLC. Тот же жесткий диск 128 Гб проработает на несколько лет больше.

QLC – самый новый тип. В одной ячейке хранится бита информации. Подобная память является самой дешевой, но по надежности уступает TLC.

eMLC – такая память используется в SSD-дисках для корпоративного сегмента. Эти устройства дешевле SLC-накопителей и производительнее стандартных MLC-дисков.

Можно встретить твердотельные накопители MLC 3D NAND, TLC 3D NAND, QLC 3D NAND, V-NAND. Они отличаются от предыдущих типов трехмерной структурой (ячейки расположены на чипах в несколько слоев, а не в одном). Такая технология позволяет увеличить емкость, производительность и надежность SSD-дисков. Чаще всего встречаются твердотельные накопители на TLC 3D NAND.

При выборе типа флэш-памяти следует определиться с назначением SSD-накопителя. Если это системный диск, то стоит взять винчестер MLC небольшого объема для максимальной надежности. Для современных игр лучше купить диск побольше, но на TLC-памяти: скорость доступа к информации будет отличной, а особой ценности файлы установленных игр собой не представляют.

Интерфейсы подключения

IDE – на сегодняшний день это устаревший разъем, используется в некоторых старых моделях жестких дисков. Максимальная скорость передачи данных – 133 Мб/с.

SATA – пришел на смену интерфейса IDE. Существует несколько стандартов данного разъема – SATA 1.5Gb/s, 3Gb, 6Gb, скорость передачи данных – до 178 Мб/с, 357 Мб/с, 715 Мб/с соответственно, все стандарты совместимы между собой. При подключении устройств с разными версиями SATA скорость будет ограничена наименьшим из них. Начиная с версии SATA 3Gb/s, возможно «горячее» отключения диска. Данный интерфейс используется в накопителях для ПК и для ноутбуков, в некоторых моделях серверных жестких дисков.

• micro SATA (mSATA) – вид интерфейса SATA для подключения твердотельный накопителей в ноутбуках и в некоторых материнских платах ПК.

SAS – высокоскоростной и надежный интерфейс, предназначенный в основном для серверных жестких дисков. Обеспечивает максимальную пропускную способность – до 600 Мб/с. SAS-диски считаются наиболее производительными, поэтому их цена выше.

USB – универсальный интерфейс для подключения устройств, две версии – USB 2.0 и более новая USB 3.0, обеспечивают скорость передачи данных до 572 Мб/с (USB 3.0). С помощью этих разъемов подключаются, как правило, внешние HDD.

FireWire – высокоскоростной интерфейс для подключения внешних HDD, обеспечивает непрерывный поток данных. Существует новая версия FireWire 800, обеспечившая большую скорость передачи данных – до 95 Мб/с.

Выбирая жесткий диск, обязательно убедитесь, что в вашем компьютере есть необходимый разъем для подключения.

Другие характеристики

Ударостойкость – уровень чувствительности жесткого диска к ударам. Если накопитель планируется использовать в качестве переносного, то на данную характеристику следует обратить внимание. Различают ударостойкость при хранении (от 75 до 3000 G) и при работе (от 3-3000 G). Чем выше уровень данной характеристики, тем лучше жесткий диск защищен от внешнего воздействия.

Потребляемая мощность – чем ниже мощность, тем меньше энергии потребляет жесткий диск. Данный параметр важен зачастую для жестких дисков в ноутбуках, т.к. питание идет от аккумулятора.

Защита от влаги и пыли – повышает стойкость жесткого диска к названным факторам. Такая опция особенно важна для внешних жестких дисков.

Уровень шума – влияет на комфорт эксплуатации жесткого диска. Современные модели работают довольно тихо: 20-28 дБ (спящий режим), 23-33 дБ (чтение и запись данных).

Наработка на отказ – позволяет приблизительно оценить срок службы накопителя. Единица измерения – миллионы часов (млн. часов). Чем больше этот показатель, тем лучше, поскольку девайс дольше проработает.

Материал корпуса внешних жестких дисков – представлен следующими вариантами:

• пластик – сочетает низкую стоимость, малый вес и прочность, достаточную для нормальных условий эксплуатации;
• металл – прочнее и красивее пластика, но тяжелее;
• прорезиненный – повышает стойкость диска к ударам. Запоминающее устройство в прорезиненном корпусе сложнее выронить из рук.

Оснащение

Интерфейс Ethernet – наличие разъема для подключения сетевого кабеля. Подключенный таким образом жесткий диск может быть доступен всем пользователям сети.

WiFi – наличие встроенного модуля WiFi для беспроводного соединения с другими устройствами, например, с компьютером.

Адаптер питания – также присущ внешним дискам, так как некоторым моделям для полноценной работы требуется питание от сети.

Кнопка резервного копирования – облегчает создание копии для восстановления данных.

Режим экономии энергии – пригодится для ноутбуков, поскольку снижает расход заряда батареи.

Подсветка – играет декоративную роль.

Теплоотвод – снижает нагрев накопителя и тем самым продлевает срок его эксплуатации.

Чехол – защищает жесткий диск от пыли, грязи, царапин.

Поддержка

Шифрование данных – защищает информацию на жестком диске от несанкционированного доступа (для работы с данными нужно ввести пароль). Пригодится, если на накопителе хранятся конфиденциальные сведения. Шифрование полезно и в случае кражи или пропажи внешнего накопителя либо диска от ноутбука, поскольку злоумышленнику будет сложно получить доступ к зашифрованному содержимому.

NCQ – увеличивает быстродействие HDD-, SSD-, SSHD-накопителей, имеющих интерфейс SATA. Такая функция актуальна для серверов.

Advanced Format – формат разметки области хранения информации на современных жестких дисках. Такие модели выгодно отличаются от устаревших накопителей повышенной емкостью и производительностью. Правда, жесткие диски с технологией Advanced Format не подходят для компьютеров, в которых установлены старые ОС, например, Windows XP.

Производитель

Самый важный критерий выбора жесткого диска – надежность. Несомненными лидерами среди производителей являются бренды WD (Western Digital) и Seagate. Это самые качественные винчестеры, процент бракованных или вышедших из строя единиц у них минимальный. Следующими необходимо отметить марки Toshiba, Hitachi, а также Samsung. Их модели можно купить при острой необходимости, однако стоит обязательно изучить отзывы.

Продукция остальных производителей жестких дисков не вызывают особого интереса, стоит при этом почти также как и лучшие винчестеры. Если же необходимо купить модель марки «второго эшелона», то можно выбрать бренды ADATA, Dell, GoodRAM, HP, Intel, Kingston, Lenovo, SanDisk, Transcend, Verbatim, Silicon Power.

Среди сетевых накопителей картина чуть иная: брендов таких дисков немного. Самыми качественными будут Synology, QNAP, а также модели Seagate.

Жесткий диск что это такое? Характеристики жестких дисков. Что такое жесткий диск компьютера? Чем пишется информация на винчестер

При обсуждении компьютеров не редко используются такие термины как жесткий диск, винчестер или HDD. Эти термины обозначают один из основных компонентов современного компьютера, который используется для хранения всех данных пользователя. В данной статье вы узнаете, что такое жесткий диск, почему его называют винчестером, а также как правильно выбрать этот компонент.

Как выглядит жесткий диск без крышки.

Жесткий диск – это устройство для хранения данных, которое работает на основе магнитной записи. В этом устройстве данные записываются на слой ферромагнитного материала, нанесенного на поверхность алюминиевого или стеклянного диска.

В жестком диске используется один или несколько таких дисков, которые зафиксированы на общей оси. В процессе работы устройства эти диски вращаются с большой скоростью (5400 оборотов в минуту или больше), при этом над диском находится магнитная головка, которая считывает и записывает информацию на диск.

Жесткий диск – достаточно чувствительное устройство. В случае возникновения большой перегрузки, например, из-за удара, он может легко выйти из строя. Эта уязвимость особенно актуальна во время работы устройства. Это связано с тем, что при производстве жесткого диска используются минимальные допуски. Например, расстояние между считывающей магнитной головкой и поверхностью диска, который вращается во время работы, составляет всего 10 нанометров.

Сейчас жесткие диски понемногу вытесняются . В отличие от жестких дисков твердотельные накопители не имеют движущихся частей и благодаря этому значительно надежней, они не так сильно боятся ударов и перегрузок. Кроме этого, твердотельные накопители работают . Это позволяет быстрее включать компьютер и запускать программы.

С другой стороны, стоимость хранения 1 гигабайта данных на SSD-накопителе намного выше. Так, жесткий диск на 1 терабайт сейчас стоит около 50 долларов, в то время как 1 терабайт на SSD стоит не меньше 200 долларов. Поэтому жесткие диски все еще являются основным устройством для долговременного хранения данных, производители настольных компьютеров и ноутбуков продолжают встраивать их в свои устройства.

Но, со временем, стоимость твердотельных накопителей будет снижаться и в какой-то момент они полностью заменят жесткие диски. Сейчас же SSD чаще всего используют в паре с жестким диском. На SSD-накопитель записывают операционную систему и программы, а на жесткий диск пользовательские файлы.

Что такое винчестер

Как выглядит жесткий диск.

У жесткого диска есть несколько альтернативных названий. Например, не редко для его обозначения используется аббревиатура HDD, которая расшифровывается как hard disk drive, что можно перевести как накопитель с жестким диском. Еще одно возможное название – винчестер. Это неофициальное сленговое название, появившееся еще в 70-е годы.

Согласно одной из версий, жесткий диск начали называть винчестером из-за сотрудников компании IBM, которые разрабатывали жесткий диск модели 3340. При создании данного устройства инженеры использовали краткое обозначение «30-30». Данное обозначение указывало на то, что жесткий диск состоял из двух модулей по 30 мегабайт. При этом, оно совпало с названием винтовочного патрона.30-30 Winchester для популярной винтовки Winchester Model 1894. Из-за этого совпадения жесткий диск и начали называть винчестером.

Такое название хорошо прижилось и широко использовалось до конца 90-х годов. Позже, оно начало выходить из употребления. Сейчас в США и Европе жесткий диск больше не называют винчестером, но в странах СНГ это называние все еще используется.

Выбор жесткого диска

Для того чтобы не ошибиться с важно четко понимать, для чего этот диск будет использоваться. Во-первых, нужно определиться с типом жесткого диска. Сейчас существуют внешние и внутренние жесткие диски. обычно имеют защитный корпус и USB интерфейс, который позволяет подключать этот диск к компьютеру как обычную флешку. Такой тип дисков обычно используют для переноса или резервного копирования данных. Внутренние жесткие диски обычно оснащаются интерфейсом SATA и предназначаются для установки внутрь компьютера.

А во-вторых, нужно выбрать форм-фактор. Современные диски выпускаются в двух вариантах: 2.5 и 3.5 дюйма. 2.5 дюймовые версии устанавливаются в ноутбуки, а 3.5 дюймовые в настольные компьютеры. Внешние жесткие диски также могут быть как на 2.5, так и 3.5 дюйма. Внешние диски на 2.5 дюйма более компактные и не требуют дополнительного питания, в то время как внешние диски на 3.5 дюйма предлагают больший объем за ту же цену.

После того как вы определились с типом и форм-фактором жесткого диска, можно смотреть на объем и другие характеристики. Например, очень важны такие характеристики как скорость вращения шпинделя и объем кэша. Чем они выше, тем быстрее будет работать накопитель. Также важен производитель жестких дисков, сейчас самые качественные модели выпускают компании Western Digital и Seagate.

HDD — это устройство для хранения данных — накопитель на жестких магнитных дисках. «HDD» — аббревиатура от английского словосочетания Hard Disk Drive. Другие названия HDD: жесткий диск, винчестер, НЖМД, винт, хард, жестянка, жестяк.

Для чего нужен HDD

HDD используется для хранения информации. Информация, находящаяся на жестком диске, называется данными. Данные на диске организованы посредством файловой системы и представляют собой файлы.

HDD — это память компьютера. Не путайте с оперативкой. Жесткий диск — энергоНЕзависимая память, оперативная память — энергозависима.

Винчестер сейчас — основное устройство хранения информации и если у вас есть компьютер, значит, есть и винт.

Принцип работы HDD

Жесткие диски, то есть HDD, работают аналогично устройству, о котором уже все давно забыли, — «проигрывателю», с вращающимся диском и иглой для проигрывания музыки. Преобразующие элементы (головки чтения/записи), используемые в винчестерах, аналогичны головкам чтения/записи, которые используются в видеомагнитофонах и кассетных стереомагнитофонах для доступа к информации на магнитном носителе.

В жестких дисках информация храниться на вращающейся металлической или стеклянной пластине, покрытой магнитным материалом. Как правило, диск состоит из нескольких пластин, соединенных общим стержнем — шпинделем. Каждая пластина — это что-то типа виниловой пластинки с записью, воспроизводимой проигрывателем. Информация обычно храниться с обеих сторон пластины.

Когда диск вращается, элемент, называемый головкой, считывает или записывает двоичные данные на магнитный носитель. Информация на диск записывается с использованием какого-либо метода кодирования, коих имеется превеликое множество. Метод кодирования и плотность записи определяется контроллером диска.

Не углубляясь дальше в описание принципа работы HDD, можно сказать, что жесткий диск — это, по сути, супер-проигрыватель с кучей (а может и всего одной) грампластинок внутри. Хотя, конечно, по сложности устройства, проигрыватель с ним и рядом не валялся.

Прошлое и будущее HDD

Самый первый HDD был разработан фирмой IBM в начале 70-х годов.

В 1983 году с выпуском первого компьютера IBM PC/XT в жизни тысяч новоиспечённых, пока ещё диких пользователей появился винчестер от фирмы Seagate Technology. Интерфейс первых накопителей на жестких дисках, разработанный Аланом Шугартом (основателем фирмы Seagate Technology), на протяжении многих лет фактически был стандартом для HDD. В дальнейшем разработки фирмы Seagate легли в основу интерфейсов ESDI и IDE. Шугартом также разработан интерфейс SCSI, используемый сейчас во многих современных компьютерах.

Кстати, сейчас жесткие диски компании Seagate являются самыми продаваемыми в Европе. Да и в России кто не знает знаменитых Барракуд?

Важнейшим направлением в развитии технологии жестких дисков всегда являлось увеличение их (накопителей) ёмкости. Прогресс в этой области особенно подстёгивает непрерывно растущие требования программного обеспечения. Увеличение ёмкости накопителей возможно либо за счет увеличения размеров самих накопителей либо посредством повышения плотности хранения данных. Предел увеличения размеров HDD достигнут, предел плотности хранения данных — ещё нет. Но осталось недолго.

Нужно знать

1. HDD — сложная штуковина для хранения информации

2. Жесткий диск недолговечен и при постоянной эксплуатации вряд ли проживет более трёх лет

3. Жесткий диск крайне нежелательно носить (куда-то), вертеть в руках и вообще вынимать из корпуса компьютера. Винчестер очень чувствителен к вибрации!

4. Внутреннее устройство HDD очень сложное. Если вы когда-то ходили в кружок юных радиолюбителей, это совсем не значит, что теперь можете ремонтировать винчестеры. Для ремонта жестких дисков требуется не только паяльник!

5. Любителям ковыряться в железе нужно помнить, что, вскрывая гермоблок диска, вы тем самым ставите крест и на информации и на самом винчестере

6. По безопасности хранения, носители информации можно расположить в таком порядке (с возрастанием опасности потери данных): голова, бумага, винчестер. Не храните важную информацию на HDD! А если приходиться — постоянно делайте резервное копирование!

7. Если информация на жестком диске по каким-либо причинам не доступна, не пытайтесь её восстановить! Вероятнее всего вы только окончательно её уничтожите — лучше обратитесь к профессионалам. Восстановление информации — это вам не хухры-мухры!

8. Слово «HDD» является ругательным и в приличном обществе не употребляется, характеризует нечто (мягко говоря) ненадёжное, недолговечное и отвратительное

Приветствую всех читателей блога . Многих интересует вопрос — как устроен жесткий диск компьютера. Поэтому я решил посвятить этому сегодняшнюю статью.

Жесткий диск компьютера (HDD или винчестер) нужен для хранения информации после выключения компьютера, в отличие от ОЗУ () — которая хранит информацию до момента прекращения подачи питания (до выключения компьютера).

Жесткий диск, по-праву, можно назвать настоящим произведением искусства, только инженерным. Да-да, именно так. Настолько сложно там внутри все устроено. На данный момент во всем мире жесткий диск — это самое популярное устройство для хранения информации, он стоит в одном ряду с такими устройствами, как: флеш-память (флешки), SSD. Многие наслышаны о сложности устройства жесткого диска и недоумевают, как в нем помещается так много информации, а поэтому хотели бы узнать, как устроен или из чего состоит жесткий диск компьютера. Сегодня будет такая возможность).

Жесткий диск состоит из пяти основных частей. И первая из них — интегральная схема , которая синхронизирует работу диска с компьютером и управляет всеми процессами.

Вторая часть — электромотор (шпиндель), заставляет вращаться диск со скоростью примерно 7200 об/мин, а интегральная схема поддерживает скорость вращения постоянной.

А теперь третья, наверное самая важная часть — коромысло , которое может как записывать, так и считывать информацию. Конец коромысла обычно разделен, для того чтобы можно было работать сразу с несколькими дисками. Однако головка коромысла никогда не соприкасается с дисками. Существует зазор между поверхностью диска и головкой, размер этого зазора примерно в пять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса!

Но давайте все же посмотрим, что случится, если зазор исчезнет и головка коромысла соприкоснется с поверхностью вращающегося диска. Мы все еще со школы помним, что F=m*a (второй закон Ньютона, по-моему), из которого следует, что предмет с небольшой массой и огромным ускорением — становится невероятно тяжелым. Учитывая огромную скорость вращения самого диска, вес головки коромысла становится весьма и весьма ощутимым. Естественно, что повреждение диска в таком случае неизбежно. Кстати, вот что случилось с диском, у которого этот зазор по каким то причинам исчез:

Так же важна роль силы трения, т.е. ее практически полного отсутствия, когда коромысло начинает считывать информацию, при этом смещаясь до 60 раз за секунду. Но постойте, где же здесь находится двигатель, что приводит в движение коромысло, да еще с такой скоростью? На самом деле его не видно, потому что это электромагнитная система, работающая на взаимодействии 2 сил природы: электричества и магнетизма. Такое взаимодействия позволяет разгонять коромысло до скоростей света, в прямом смысле.

Четвертая часть — сам жесткий диск, это то, куда записывается и откуда считывается информация, кстати их может быть несколько.

Ну и пятая, завершающая часть конструкции жесткого диска — это конечно же корпус, в который устанавливаются все остальные компоненты. Материалы применяются следующие: почти весь корпус выполнен из пластмассы, но верхняя крышка всегда металлическая. Корпус в собранном виде нередко называют «гермозоной». Бытует мнение, что внутри гермозоны нету воздуха, а точнее, что там — вакуум. Мнение это опирается на тот факт, что при таких высоких скоростях вращения диска, даже пылинка, попавшая внутрь, может натворить много нехорошего. И это почти верно, разве что вакуума там никакого нету — а есть очищенный, осушенный воздух или нейтральный газ — азот например. Хотя, возможно в более ранних версиях жестких дисков, вместо того, чтобы очищать воздух — его просто откачивали.

Это мы говорили про компоненты, т.е. из чего состоит жесткий диск . Теперь давайте поговорим про хранение данных.

Как и в каком виде хранятся данные на жестком диске компьютера

Данные хранятся в узких дорожках на поверхности диска. При производстве, на диск наносится более 200 тысяч таких дорожек. Каждая из дорожек разделена на секторы.

Карты дорожек и секторов позволяют определить, куда записать или где считать информацию. Опять же вся информация о секторах и дорожках находится в памяти интегральной микросхемы, которая, в отличие от других компонентов жесткого диска, размещена не внутри корпуса, а снаружи и обычно снизу.

Сама поверхность диска — гладкая и блестящая, но это только на первый взгляд. При более близком рассмотрении структура поверхности оказывается сложнее. Дело в том, что диск изготавливается из металлического сплава, покрытого ферромагнитным слоем. Этот слой как раз и делает всю работу. Ферромагнитный слой запоминает всю информацию, как? Очень просто. Головка коромысла намагничивает микроскопическую область на пленке (ферромагнитном слое), устанавливая магнитный момент такой ячейки в одно из состояний: о или 1. Каждый такой ноль и единица называются битами. Таким образом, любая информация, записанная на жестком диске, по-факту представляет собой определенную последовательность и определенное количество нулей и единиц. Например, фотография хорошего качества занимает около 29 миллионов таких ячеек, и разбросана по 12 различным секторам. Да, звучит впечатляюще, однако в действительности — такое огромное количество битов занимает очень маленький участок на поверхности диска. Каждый квадратный сантиметр поверхности жесткого диска включает в себя несколько десятков миллиардов битов.

Принцип работы жесткого диска

Мы только что с вами рассмотрели устройство жесткого диска, каждый его компонент по отдельности. Теперь предлагаю связать все в некую систему, благодаря чему будет понятен сам принцип работы жесткого диска.

Итак, принцип, по которому работает жесткий диск следующий: когда жесткий диск включается в работу — это значит либо на него осуществляется запись, либо с него идет чтение информации, или с него , электромотор (шпиндель) начинает набирать обороты, а поскольку жесткие диски закреплены на самом шпинделе, соответственно они вместе с ним тоже начинают вращаться. И пока обороты диска(ов) не достигли того уровня, чтобы между головкой коромысла и диском образовалась воздушная подушка, коромысло во избежание повреждений находится в специальной «парковочной зоне». Вот как это выглядит.

Как только обороты достигают нужного уровня, сервопривод (электромагнитный двигатель) приводит в движение коромысло, которое уже позиционируется в то место, куда нужно записать или откуда считать информацию. Этому как раз способствует интегральная микросхема, которая управляет всеми движениями коромысла.

Распространено мнение, этакий миф, что в моменты времени, когда диск «простаивает», т.е. с ним временно не осуществляется никаких операций чтения/записи, жесткие диски внутри перестают вращаться. Это действительно миф, ибо на самом деле, жесткие диски внутри корпуса вращаются постоянно, даже тогда, когда винчестер находится в энергосберегающем режиме и на него ничего не записывается.

Ну вот мы и рассмотрели с вами устройство жесткого диска компьютера во всех подробностях. Конечно же, в рамках одной статьи, нельзя рассказать обо всем, что касается жестких дисков. Например в этой статье не было сказано про — это большая тема, я решил написать про это отдельную статью.

Нашел интересное видео, про то, как работает жесткий диск в разных режимах

Всем спасибо за внимание, если вы еще не подписаны на обновления этого сайта — очень рекомендую это сделать, дабы не пропустить интересные и полезные материалы. До встречи на страницах блога!

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

Что такое жесткий диск

По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:
Жесткий диск (винт, винчестер, накопитель на жестких магнитных дисках, НЖМД, HDD, HMDD) — запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.
Используются в подавляющем большинстве компьютеров, а также как отдельно подключаемые устройства для хранения резервных копий данных, в качестве файлового хранилища и т.п.
Чуть-чуть разберемся. Мне нравится термин «накопитель на жестких магнитных дисках«. Эти пять слов передают всю суть. HDD — устройство, предназначение которого длительное время хранить записанные на него данные. Основой HDD являются жесткие (алюминиевые) диски со специальным покрытием, на которое при помощи специальных головок записывается информация.
Не буду рассматривать в деталях сам процесс записи — по сути это физика последних классов школы, и вникать в это, уверен, у вас желания нет, да и статья совсем не о том.
Также обратим внимание на фразу: «произвольного доступа» что, грубо говоря, означает, что мы (компьютер) можем в любое время считать информацию с любого участка ЖД.
Важным является тот факт, что память HDD не энергозависима, то есть не важно подключено питание или нет, записанная на устройство информация никуда не исчезнет. Это важное отличие постоянной памяти компьютера, от временной (ОЗУ).
Взглянув на жесткий диск компьютера в жизни, вы не увидите ни дисков, ни головок, так как все это скрыто в герметичном корпусе (гермозона). Внешне винчестер выглядит так.
Думаю что такое HDD вы поняли. Идем дальше.

Для чего компьютеру нужен жесткий диск

Рассмотрим что такое HDD в компьютере, то есть какую роль он играет в ПК. Понятно, что он хранит данные но, как и какие. Здесь выделим такие функции НЖМД:
— Хранение ОС, пользовательского ПО и их настроек;
— Хранение файлов пользователя: музыка, видео, изображения, документы и т.д;
— Использование части объема жесткого диска, для хранения данных не помещающихся в ОЗУ (файл подкачки) или хранение содержимого оперативной памяти во время использования режима сна;
— Как видим, жесткий диск компьютера не просто свалка из фотографий, музыки и видео. На нем хранится вся операционная система, и помимо этого ЖД помогает справляться с загруженностью ОЗУ, беря на себя часть ее функций.

Из чего состоит жесткий диск

Мы частично упоминали о составных жесткого диска, сейчас разберемся с этим детальнее. Итак, основные составляющие HDD:
— Корпус — защищает механизмы жесткого диска от пыли и влаги. Как правило, является герметичным, дабы внутрь та самая влага и пыль не попадали;
— Диски (блины) — пластины из определенного сплава металлов, с нанесенным с обеих сторон покрытием, на которое и записываются данные. Количество пластин может быть разным — от одной (в бюджетных вариантах), до нескольких;
— Двигатель — на шпинделе которого закреплены блины;
— Блок головок — конструкция из соединенных между собой рычагов (коромысел), и головок. Часть ЖД, которая считывает и записывает на него информацию. Для одного блина используется пара головок, поскольку и верхняя, и нижняя часть у него рабочая;
— Устройство позиционирования (актуатор) — механизм приводящий в действие блок головок. Состоит из пары постоянных неодимовых магнитов и катушки, находящейся на конце блока головок;
— Контроллер — электронная микросхема управляющая работой HDD;
— Парковочная зона — место внутри винчестера рядом с дисками либо на их внутренней части, куда опускаются (паркуются) головки во время простоя, чтобы не повредить рабочую поверхность блинов.
Такое вот незамысловатое устройство жесткого диска. Сформировалось оно много лет назад, и никаких принципиальных изменений в него уже давно не вносились. А мы идем дальше.

Как работает жесткий диск

После того, как на HDD подается питание двигатель, на шпинделе которого закреплены блины, начинает раскручиваться. Набрав скорость, при которой у поверхности дисков образовывается постоянный поток воздуха, начинают двигаться головки.
Данная последовательность (сначала раскручиваться диски, а затем начинают работать головки) необходима для того, чтобы за счет образовавшегося потока воздуха, головки парили над пластинами. Да, они никогда не касаются поверхности дисков, иначе последние были бы моментально повреждены. Тем не менее, расстояние от поверхности магнитных пластин до головок настолько маленькое (~10 нм), что вы не увидите его невооруженным глазом.
После запуска, в первую очередь происходит считывание служебной информации о состоянии жесткого диска и других необходимых сведениях о нем, находящихся на так называемой нулевой дорожке. Только затем начинается работа с данными.
Информация на жестком диске компьютера записывается на дорожки которые, в свою очередь, разбиты на сектора (такая себе разрезанная на кусочки пицца). Для записи файлов несколько секторов объединяют в кластер, он и является наименьшим местом, куда может быть записан файл.
Кроме такого «горизонтального» разбиения диска, есть еще условное «вертикальное». Поскольку все головки объединены, они всегда позиционируются над одной и той же по номеру дорожкой, каждая над своим диском. Таким образом, во время работы HDD головки как бы рисуют цилиндр.
Пока HDD работает, по сути он выполняет две команды: чтение и запись. Когда необходимо выполнить команду записи, происходит вычисление области на диске куда она будет производится, затем позиционируются головки и, собственно, выполняется команда. Затем результат проверяется. Кроме записи данных прямо на диск, информация также попадает в его кеш.
Если контроллеру поступает команда на чтение, в первую очередь происходит проверка наличия требуемой информации в кеше. Если ее там нет, снова происходит вычисление координат для позиционирования головок, дальше, головки позиционируется и считывают данные.
После завершения работы, когда питание винчестера исчезает, происходит автоматическая парковка головок в парковочных зоне.
Вот так в общих чертах и работает жесткий диск компьютера. В действительности же все намного сложнее, но обычному пользователю, скорее всего, такие подробности не нужны, поэтому закончим с этим разделом и пойдем дальше.

Виды жестких дисков и их производители

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

1. Для ноутбуков — основной параметр — размер устройства в 2,5 дюйма. Это позволяет им компактно размещаться в корпусе лептопа;
2. Для ПК — в этом случае также возможно использование 2,5″ жестких дисков, но как правило, используются 3,5 дюйма;
3. Внешние жесткие диски — устройства, отдельно подключаемые к ПК/ноутбуку, чаще всего выполняющие роль файлового хранилища.
Также выделяют особый тип жестких дисков — для серверов. Они идентичны обычным ПКшным, но могут отличаются интерфейсами для подключения, и большей производительностью.

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

Характеристики жестких дисков

Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:

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

Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как:

Скорость передачи данных;
— Количество операций ввода-вывода в сек.;
— Уровень шума;
— Надежность;
— Сопротивляемость ударам и т.д;
На счет характеристик HDD это все.

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

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

По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:

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

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

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

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

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

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

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

Для чего компьютеру нужен жесткий диск

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

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

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

Из чего состоит жесткий диск

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

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

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

Как работает жесткий диск

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Виды жестких дисков и их производители

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

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

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

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

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

Характеристики жестких дисков

Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:

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

Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как.

Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

Жесткий диск компьютера является местом для длительного хранения информации. В характеристиках компьютера обозначают как HDD (англ. Hard Disk Drive). На компьютерном сленге его называют «винчестером» или «винтом». Еще можно услышать название «хард». Название «винчестер» он получил по аналогии с популярным карабином Winchester, в котором использовался патрон «30-30 винчестер». Первый жесткий диск для персонального компьютера был размечен на 30 дорожек, каждая из которых имела 30 секторов, отсюда и пошло название «винчестер». Жесткий диск – это энергонезависимый компонент в компьютере, т.е. при отключении питания записанные (сохраненные) данные не стираются.

Устройство жесткого диска.

Данные сохраняются на одной или нескольких алюминиевых или стеклянных круглых пластинах (дисках), покрытых магнитным слоем. Диск(и) находятся на шпинделе и вращаются с большой скоростью, а блок подвижных магнитных головок считывает или записывает данные на поверхность пластин.

Диск(и) с блоком головок заключены в металлический корпус для защиты от пыли и механических воздействий. На корпусе находится электронная плата, которая управляет работой винчестера – так называемый контроллер. Все это устройство представляет единый блок, который располагается в специально отведенном для него месте « » и подключенный к материнской плате специальным кабелем.

Основные характеристики жесткого диска.

Рассмотрим основные характеристики жесткого диска, которые необходимо знать .

Объем HDD . Наверное, самая важная характеристика, которая определяет максимально возможный объем для хранения информации. Обозначается в гигабайтах (Гб) и терабайтах (Тб). Современные жесткие диски имеют объем от 320 Гб и до 4 Тб.

Как начинающему пользователю определиться, какой объем HDD ему нужен? При выборе компьютера следует исходить из ваших потребностей. Если только для офисного применения (набор текстов, печать, интернет, хранение и обработка фото…), то достаточно жесткого диска объемом 320-500 Гб. Для игр, просмотра фильмов, прослушивания музыки нужен больший объем — от 500 Гб и до максимума. Фильм в формате Blu-Ray может занять до 45 Гб, а современные игры становятся все более прожорливыми, например GTA 5 требует 65 Гб места на диске.

Скорость вращения. Еще одна важная характеристика, влияющая на производительность жесткого диска. Чем быстрее вращаются пластины, тем быстрее доступ и запись данных на них. Скорость вращения измеряется в оборотах в минуту (об/м или rpm от англ. rotate per minute). Для применения в персональных компьютеров производятся жесткие диски с 5400 об/м и 7200 об/м. Жесткие диски, имеющие скорость вращения 7200 об/м предпочтительней, но их стоимость дороже и шумнее чем диски с 5400 об/м.

Размер кэша или кэш память . Кэш жесткого диска – особый вид оперативной памяти (буферной памяти), в которой хранятся часто используемые данные. За счет того, что данные берутся из электронного кэша с высоким быстродействием, а не из относительно медленного механического носителя, то производительность HDD вырастает. Чем больше размер кэша, тем меньше обращений к диску. Размер буферной памяти измеряется в мегабайтах и в современных жестких дисках составляет 16-128 Мб.

Все вышеперечисленные характеристики указываются в прайс-листах компьютеров в магазине, и теперь вы легко сможете сориентироваться при выборе.

Поделиться.

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

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

Что такое жесткий диск

По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:

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

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

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

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

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

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

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

Для чего компьютеру нужен жесткий диск

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

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

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

Из чего состоит жесткий диск

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

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

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

Как работает жесткий диск

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Виды жестких дисков и их производители

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

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

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

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

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

Характеристики жестких дисков

Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:

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

Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как.

Жесткий диск, или винчестер, является основной и очень важной частью компьютера. На нем хранится не только операционная система, которая управляет компьютером, но и вся информация клиента или нескольких клиентов. Зачастую бывает, что ценность информации во много раз превосходит не только стоимость самого жесткого диска, но и компьютера в целом. Поэтому безопасность информации во многом зависит от качества и надежности такого накопителя. Современный жесткий диск выглядит так, как показано на рисунке.

Что такое винчестер?

Итак, что же все-таки представляет собой накопитель, от работоспособности которого зависит благополучие и хорошее настроение его хозяина? На самом деле жесткий диск — это высокотехнологическое оборудование, которое занимается хранением цифровой информации даже в то время, когда компьютер выключен.

Если говорить точнее, то винчестер состоит из нескольких магнитных дисков, на которые с помощью магнитной головки наносится и считывается информация. Эти головки вместе с магнитными дисками находятся в вакууме, что позволяет накопителю работать без влияния внешней среды на процесс записи и считывания информации.

Какие типы винчестеров бывают?

Итак, мы выяснили, что жесткий диск — это накопитель информации для компьютера. Теперь давайте разберемся, какие типы HDD бывают. В первую очередь следует отметить, что винчестеры можно разделить на две категории:

• Внешние накопители, которые могут подключаться к любому компьютеру через USB-интерфейс. Чем-то они напоминают флешку, только больших размеров. Специального программного обеспечения таким винчестерам не нужно.
• Внутренние HDD накопители устанавливаются внутри компьютеров и имеют специфические разъемы как для питания, так и для передачи информации.

Внутренние HDD также делятся на несколько категорий. Существует несколько признаков, по которым можно классифицировать жесткий диск. Это физический размер винчестера. Существует три типоразмера:

• 5,5 дюймов. Обычно винчестеры такого типоразмера используют в стационарных компьютерах, где свободного места достаточно много.
• 3,5 дюйма применяют в основном в ноутбуках, где место ограничено, а объем памяти необходим большой.
• 2,5 дюйма используются в ультрабуках, где место очень ограничено.

Еще одним признаком, по которому классифицируют накопители, является протокол обмена данными между винчестером и компьютером. Какие протоколы может использовать жесткий диск? Они бывают следующими:

• IDE — старая версия протокола, которая использовалась в основном на компьютерах и ноутбуках до 2000 года.
• SCSI — современник IDE, более скоростная версия управления накопителем, которая использовалась в основном в серверных машинах. Требовала специальных драйверов для пользования такими винчестерами.
• SATA — современная версия протокола, имеющая несколько вариантов и обладающая высокой скоростью записи и считывания информации. Используется практически во всех современных компьютерных системах.

Проблемы винчестеров

Одно из самых пугающих сообщений, которое можно увидеть на экране, говорит о том, что компьютер не видит жесткий диск. Почему это так пугает пользователей компьютеров? При такой неисправности устройство не загружает операционную систему, соответственно, практически никаких действий, предусмотренных этой системой, произвести невозможно.

Что может вызвать такую неисправность? Самой простой проблемой, приводящей к такому результату, является нарушение целостности шлейфов питания или интерфейса системы. Зачастую попадание пыли или грязи внутрь такого разъема приводит к появлению этой неисправности. И большинство опытных пользователей не особенно пугаются при появлении такого сообщения, а просто перестыковывают разъемы питания и интерфейса. Эта надпись может выглядеть примерно так, как показано на фото выше.

Не виден жесткий диск для BIOS

При возникновении такой неисправности, первое, что необходимо определить, — является ли данная проблема физической или программной. Как это выяснить? После появления сообщения о том, что компьютер не видит жесткий диск, необходимо перегрузить машину и войти в BIOS. Что такое BIOS? Это программа, которая записана в ПЗУ материнской платы компьютера. Она загружается еще до операционной системы и определяет периферийные устройства, с которыми будет работать материнская плата. Для загрузки BIOS необходимо нажать соответствующую клавишу на клавиатуре, обычно это кнопка DEL или F2. После входа в BIOS можно увидеть следующую картинку.

На этом фото видно, что BIOS не обнаружил на компьютере жестких дисков. В этом случае могла возникнуть проблема, описанная выше, и компьютер, будучи отсоединенным от шлейфа питания или интерфейса, невидим для BIOS. С другой стороны, любая неисправность в плате управления винчестером приведет к такой проблеме. При этом если и удастся решить эту проблему, то только в соответствующем сервисном центре. Самостоятельно в домашних условиях ее устранить практически невозможно.

Windows 7 не видит винчестер

Но бывают случаи, когда жесткий диск видим для BIOS, а операционная система не загружается либо идет постоянная перезагрузка Windows. В каких случаях это происходит? Тогда, когда при работе с операционной системой произошло удаление одного из системных файлов или при перезаписи произошла ошибка, и файл читается неправильно. Также может произойти физическое повреждение винчестера, царапина или скол поверхности диска. Если в этом месте находился один из системных файлов, то операционная система не сможет его прочитать и выдаст, как говорят системные администраторы, синий экран смерти, который предлагает перезагрузить систему. Если ошибка повторится, то лучше обратиться к системному администратору. Иногда такие программные ошибки достаточно легко исправить без переустановки операционной системы. Но случается так, что они являются фатальными, и исправить их можно только с помощью полной переустановки системы. Для решения такого рода проблем обычно используют системные утилиты, которые занимаются восстановлением программных ошибок. Что это за программы?

Программные ошибки жестких дисков

Для восстановления программных ошибок существует достаточно много программ, которые можно разбить на две категории. К первой относятся утилиты, которые находятся внутри системы, и ими можно воспользоваться после полной загрузки операционной системы. Таковыми являются наборы программ по обслуживанию винчестеров.

К примеру, как обслужить жесткий диск Windows 7? Произвести обслуживание вашего накопителя можно прямо из программы. Для этого достаточно зайти в «Мой компьютер» и в нем выбрать диск, который хотим обслужить. Нажимаем на вкладку «Свойства» и видим следующую картинку, представленную на фото выше.

Программы по обслуживанию жестких дисков

Как видно на картинке, пользователю предлагается три утилиты:

• Проверка на наличие ошибок.
• Архивация диска.

Ошибки исправляет только первая программа, а остальные просто обслужат этот диск. Но существуют программы, которые работают без операционной системы. Преимущество таких утилит в том, что они могут обслужить диск даже тогда, когда операционная система не загружается. К примеру, одна из таких программ имеет название FDISK и разработана компанией Microsoft как утилита обслуживания дисков до установки операционной системы. Ее применяют опытные пользователи компьютерной техники Norton Disk Doctor, и таких программ на самом деле достаточно много, поэтому выбор во многом зависит от предпочтений конкретного человека. Перед установкой «Виндовс» с жесткого диска его желательно обслужить подобной программой и исправить возможные ошибки.

Восстановление винчестеров

Зачастую многие пользователи сталкиваются с проблемой восстановления данных на проблемном жестком диске. Как уже писалось выше, нередко информация, хранящаяся на нем, ценится гораздо больше, чем сам винчестер. Поэтому работа по восстановлению потерянных данных является не только ценной, но и высокооплачиваемой. Многое зависит от того, как исчезла информация. Важно помнить то, как «Виндовс» с жесткого диска удаляет информацию.

Операционная система не стирает информацию, которую хочет убрать пользователь. Она просто удаляет оглавление винчестера, которое позволяет найти данную информацию. Такое оглавление называется FAT-таблицей. И если после этого на тело жесткого диска Windows 10 другая информация не записывалась, то ее достаточно легко восстановить. Существует множество программ, способных выполнить эту работу. По отзывам многих пользователей, одной из лучших является Acronis Recovery Expert.

Резервное копирование жесткого диска

Как бы там ни было, быть постоянно под угрозой того, что ценная информация находится в опасности, не желает ни один пользователь. Поэтому прилагаются усилия для того, чтобы свести риски к минимуму. Что можно сделать? Резервное копирование полезной информации винчестера в целом или сектора жесткого диска помогает решить эту проблему.

Какие способы резервного копирования существуют?

• В ручном режиме. Пользователь самостоятельно выбирает, какую информацию и когда программа будет сохранять. Некоторые компании в собственных офисах предпочитают производить резервное копирование данных в конце рабочей смены. Но при этом существует опасность утери информации, которая накопилась в течение дня.
• Резервное копирование в автоматическом режиме. При этом в программу вкладывается то, как часто и что должно копироваться и сохраняться.
• Создание зеркального RAID-массива, который параллельно на другом жестком диске сохраняет всю информацию с основного винчестера. При выходе из строя последнего можно легко воспользоваться зеркалом.

Выбор жесткого диска

Уделяя большое внимание сохранности информации, не стоит забывать и о выборе компании-изготовителя жесткого диска, а также технических параметрах, характеризующих качество этого винчестера. Если говорить о бренде производителя накопителя, то стоит выбрать более известную компанию, хотя такой жесткий диск будет стоить немного дороже. Некоторые пользователи предпочитают фирму Seagate.

Если говорить о технических параметрах, то при всех равных условиях стоит обратить внимание на скорость чтения и записи информации. Иногда эти данные помогут сделать выбор в пользу того или иного винчестера.

Подведем итог

Итак, жесткий диск — это накопитель очень ценной и важной информации в компьютере. Поэтому необходимо приложить массу усилий для того, чтобы выбрать качественный винчестер. Также следует позаботиться о регулярном обслуживании вашего устройства. Кроме этого, важно обратить внимание на безопасность информации, если таковая есть на вашем компьютере. Если вы приложите все эти усилия, то ваш жесткий диск будет долго служить вам, а информация на нем будет в полной сохранности. Работа вашего устройства находится полностью в ваших руках, поэтому примите все меры для нормального его функционирования.

Один из основных узлов любого компьютера – это жесткий магнитный диск, который используется в качестве накопителя постоянной информации.

Это устройство имеет несколько «неформальных» названий: хард-диск, винчестер или «винт».

Почему жесткий диск называют винчестером?

Винчестерами жесткие компьютерные диски начали называть в США в 70-х годах ХХ века. Тогда компанией IBM был выпущен первый аналог современных жестких дисков: устройство, состоящее из двух шкафов, внутри которых располагались магнитные диски емкостью 30 Мб каждый.

Маркировалось оно надписью «30х30» — точно такая же надпись присутствовала на винтовке известной фирмы «Winchester». Сначала жесткие диски называли «винчестерами» в шутку, но вскоре название прочно закрепилось за ними и стало почти официальным.

Как устроен винчестер компьютера?

Принцип устройства жесткого компьютерного диска остается неизменным в течение нескольких десятков лет. Конечно, технические детали претерпели серьезные изменения, но главные черты конструкции остались такими же, как и сорок лет назад.

Винчестер представляет собой несколько тонких стеклянных либо алюминиевых дисков, на поверхность которых нанесен тонкий слой диоксида хрома. Диски закреплены строго параллельно друг другу на шпинделе и закрыты алюминиевым корпусом. Кроме того, внутри корпуса находится блок магнитных головок.

Электродвигатель приводит диски в движение, и они начинают вращаться с постоянной скоростью. Возникающие потоки воздуха удерживают головки на некотором расстоянии от поверхности дисков, благодаря чему на ней не остается царапин или потертостей.

Верхний слой жесткого диска служит для записи и считывания информации. Эту работу выполняют магнитные головки, которые перемещаются над поверхностью дисков, находя нужные положения по специальным меткам на диске.

Конечно, диаметры современных винчестеров значительно уменьшились по сравнению с первыми моделями, а информационная емкость, наоборот, возросла в сотни тысяч раз. Однако первые винчестеры имели примерно такое же принципиальное устройство.

Запись информации на винчестер

Процесс записи и чтения информации основан на двоичном коде: наличии либо отсутствии сигнала. Зашифрованный таким образом информационный блок, преобразованный в колебания электрического тока, подается на блок магнитных головок винчестера.

Головки находят нужный участок диска и преобразуют колебания тока в колебания магнитного поля. При этом на поверхности диска создаются микроскопические участки: одни намагниченные, другие – не намагниченные. Двоичный код записи таким образом оказывается перенесенным на винчестер.

Процесс считывания информации выглядит аналогичным образом: блок магнитных головок проходит над нужным участком диска, и благодаря наличию колебаний магнитного поля, генерируемого поверхностью диска, в головках то возрастает, то уменьшается электрические напряжение.

Считанная информация поступает в , где обрабатывается и выводится на экран. Монитор показывает нам текст или изображение, которое хранится на жестком диске.

Форматирование жесткого диска

Процесс форматирования жесткого диска напоминает стирание информации со школьной доски. Магнитные головки полностью уничтожают все, что было ранее записано на диске, и разбивают его поверхность на секторы для новых записей. Совершенно новые диски тоже подвергаются форматированию: это необходимо для упорядочения процесса записи и чтения.

Представление информации на винчестере

Информация записывается на винчестер не беспорядочно, а в виде окружностей (дорожек), расположенных одна в другой. Винчестер состоит из нескольких дисков, и каждая головка «отвечает» за одну сторону одного диска, но все они перемещаются одновременно на одну и ту же глубину.

Поэтому информация записывается сразу на несколько дисков, дорожки которых образуют цилиндрическую поверхность. Диски разбиваются на секторы, причем одна дорожка сектора содержит 512 байт.

Логическое представление информации отличается от ее физического размещения. Во время форматирования винчестер разбивается на так называемые логические диски, каждый из которых обозначается латинской буквой. Размер каждого логического диска назначается произвольно, по желанию владельца компьютера.

Такое представление информации выбрано для удобства пользователей. Для перевода логических координат в физические существует специальный транслятор, расположенный в корпусе винчестера.

Доброго всем времени суток, мои дорогие друзья и читатели. Мне друг один рассказывал, что когда он работал еще в видеосалоне, то пришла к нему бабуля лет 70-80. Подошла к другу и сказала, что ей нужен «ХАДЭДЭ». Друг как бы сразу не понял и переспросил, мол хадэдэ? Она повторила еще раз, но когда увидела, что друган не вкуривает, то достала бумажку и сказала, что внук сказал ей купить ХАДЭДЭ.

На той бумажке было написано HDD 160 GB. Ну друг усмехнулся и сказал, что это жесткий диск для компьютера и направил их в другой магазин. Но удивляет больше не это. Как внучок мог вообще послать свою бабушку за жестким диском? Ну с дуба что ли рухнул?

Но я к чему клоню? Давайте я вас всё таки расскажу, что такое HDD в компьютере. Тогда у вас точно не будет вопросов, если вы захотите купить его себе.

HDD (Hard Disk Drive) — жесткий диск вашего компьютера. Вы можете услышать в разговорах и альтернативные названия этого устройства, например «Винчестер», «Винт», «Хард», «Жесткий» и т.д. Устройство это нужно для хранения вашей информации, кроме того на него устанавливается операционная система, в которой вы работаете. Т.е. без жесткого диска вы за компьютером особо ничего не поделаете.

Жесткий диск является долговременным источником памяти и после отключения питания вся информация остается на нем, в отличие от быстрой оперативной памяти. Поэтому вы можете всегда хранить на нем свои файлы, фотографии, музыку и т.д. Но конечно это устройство, поэтому не стоит забывать о для большей безопасности.

Я уже слышу вопрос «А почему же его называют винчестером? Это же стрелковое оружие!». Действительно, что может быть общего у устройства хранения информации и ружьем? Дело в том, что в 1973 году небезызвестная компания IBM выпустила жесткий диск модели 3340, но для созвучия его стали именовать просто «30-30», что означало два модуля по 30 мегабайт каждый.

Руководитель Кеннет Хотон нашел созвучие 30-30 в знаменитой винтовке. Дело в том, что патроны к этой винтовке имели такую же маркировку 30-30, где первая цифра означала размер калибра в дюймах (0.30 — 7,62 см), а вторая цифра означала вес пороха в гранах (это не опечатка, а мера веса), который засыпался патрон (30 гран — это примерно 1,94 грамма).

Для удобства и решено было использовать такое название в качестве сленга. Правда у американцев этот сленг уже давно не используется, а у нас еще пока не вышел из обихода, хотя чаще его можно слышать в сокращенной названии «Винт».

Устройство жесткого диска

Внешне эта штуковина выглядит как небольшая прямоугольная коробочка, но внутри ее находятся несколько магнитных дисков на одном шпенделе, которые внешне чем-то похожи на CD. И конечно же присутствует некая считывающая головка, которая и бегает по этим магнитным пластинам, считывая всю информацию. Ну естественно есть и другие составляющие, но думаю, что это всё уже детали.

И работа эта чем-то похожа на работу проигрывателя грампластинок, только считыватель без иголки и не прикасается к магнитным дискам, хотя расстояние между ними просто ничтожное.

Основные арактеристики жесткого диска

Объем

Объем вашего харда определяет, сколько информации вы сможете хранить на нем. Со временем размеры памяти на новых жестких увеличиваются, так как в этом есть реальная потребность. Если на моем первом компьютере объем был 40 ГБ и мне хватало с головой, то теперь у меня на компьютере 2000 ГБ и половину я уже забил. Конечно часть можно удалить без слез).

Но есть одна хитрость. Производители пишут размер, например 500 ГБ, но когда вы подключите винчестер к компьютеру, то увидите там гораздо меньший объем, где-то 476 ГБ. А куда же делось 24 лишних ГБ? Да всё очень просто.

Производители округляют размеры величин, мол 1 ГБ — это 1000 МБ, 1 МБ — это 1000 КБ, и т.д. Получается, что они вам продают диск объемом 500 миллионов байт и если разделить на 1000, а потом еще на 1000, то получится 500 ГБ.

Но ведь в 1 ГБ на самом деле не 1000, а 1024 МБ, так же как и в 1 МБ не 1000, а 1024 КБ. В итоге получается, что мы 500 миллионов делим на 1024, а потом еще на 1024 и получаем наши 476 ГБ с копейками. У меня на диске размером 2 Террабайта сжирается порядка 140 ГБ. Нехило, да? В общем теперь будете знать.

Скорость вращения

Производительность жесткого диска определяется также скоростью вращения шпинделя. И чем больше эта скорость, тем больше производительность диска, но тем больше требуется энергозатрат и больше вероятность отказа.

Для ноутбуков и внешних ЖД чаще всего используют скорость 5400 оборотов в минуту, так как это действительно целесообразнее для этих устройств. Скорость обмена информацией меньше, зато меньшая вероятность выхода из строя.

На стационарных компьютерах в большинстве случаях ставятся харды со скоростью 7200 об/мин. Здесь это действительно выгодно, так как на стационарниках как правило стоит более мощное оборудование, способное работать при такой скорости. Плюс ко всему компьютер постоянно подключен к розетке, а значит нехватки энергии не будет.

Существуют и большее количество оборотов, даже 15000, но здесь я их рассматривать не буду.

Интерфейс подключения

И конечно же жесткие диски постоянно совершенствуются и даже разъемы подключения у них меняются. Давайте посмотрим какие разъемы бывают.

IDE (ATA/PATA) — так называемый параллельный интерфейс с возможной скоростью использования данных до 133 МБ в секунду. Но сегодня этот интерфейс устарел и жестки с таким разъемом уже не производят.

SATA — Последовательный интерфейс, уже более современный, который пришел на замену IDE. У стандарта на данный момент есть три разных ревизии с разной скоростью передачи данных: SATA 1 — до 150 МБ/сек, SATA 2 — до 300 МБ/сек, SATA 3, до 600 МБ/сек.

USB — Этот стандарт относится к внешним переносным жестким дискам, которые подключаются к компьютеру через USB и спокойно можно работать. Плюс такого устройства в том, что вы в любой момент можете вырубить его, не отключая сам компьютер.

Есть и другие интерфейсы, например SCSI или SAS, но это уже не обязательные для простого пользования стандарты.

Форм-фактор

Меня тут недавно спросили, а что такое форм-фактор у хардов? Тут всё просто. Это всего лишь его габариты. Различают 2,5 и 3,5 дюйма. Есть конечно и другие, но ими в повседневной жизни никто не пользуется или они давно устарели.

В ноутбуки вставлют ЖД 2,5″, а в стационарные компы 3,5″. Я думаю, что вы ничего не перепутаете)

Ну вот вроде и всё, что я вам хотел поведать в этой статье. Но я уже слышу: «А почему не рассказал про SSD?». Друзья мои, про SSD надо писать отдельную статью, тем более этот вид является скоростным твердотельным накопителем. В общем обязательно про него напишу).

С уважением, Дмитрий Костин.

6 критериев выбора жесткого диска: интерфейсы, разъемы, объем, производители

Жесткий диск компьютера (HDD, hard, винчестер) – это хранилище информации находящейся на компьютере. Фильмы, рабочие документы, музыка, игры, программы все это сохраняется на винчестере и естественно перед каждым пользователем рано или поздно встают проблемы нехватки места и вопросы какой жесткий диск выбрать.

Общая информация о жестких дисках

Выбирая винчестер в первую очередь нужно иметь представление о том, какие шлейфы, разъемы и шнуры используются на материнской плате.

Далее необходимо задать себе вопрос, для каких целей нужен дополнительное устройство? Нужно ли просто хранить фильмы и фотографии на домашнем ПК или же планируется использовать компьютер для тяжелой графической работы, а возможно нужна просто средняя машина для рутинной офисной работы с документами.

Исходя из потребностей, и следует выбирать жесткий диск по таким параметрам как емкость, скорость считывания и записи, время отклика и так далее. Рассмотрим каждый параметр по отдельности и разберемся, какие значения подойдут для выполнения различных по сложности задач.

На ноутбуках и стационарных ПК используются два вида накопителей.

HDD – на магнитных дисках, имеет большой объем для хранения информации, но низкую скорость считывания. Изготавливается из стеклянных или алюминиевых пластин с нанесенным ферромагнитным покрытием. Принцип работы – магнитная запись, т.е. считывающие и записывающие головки ходят на высоте 10-12 нм. над поверхностью не прикасаясь к ней.

SSD – на основе микросхем памяти. Немеханическое устройство хранения данных, работающее, как и флеш-карта. Имеют меньший объем, но отличаются высокими показателями записи (в пять раз выше, чем у HDD) и дороговизной.

SSHD – гибридное устройство, содержащее в себе магнитные пластины и твердотельную память (микросхемы). Не получили широкого распространения из-за высокой стоимости и недостаточного объема скоростной памяти.

Винчестеры различаются по размерам:

• Для SSD и HDD устройств для ноутбуков – 2,5 дюйма;
• Для HDD и SSHD в стационарных компьютерах – 3.5 дюйма.

Интерфейсы и разъемы питания на жестком диске

Термин интерфейс используется для обозначения различных стандартов обмена данными и подходящих для данного типа подключения разъемов. Приобретая винчестер обратите внимание на то, какой тип интерфейса поддерживается вашей материнской платой.

IDE ATA – используется шлейф (40 или 80 PIN) и широкий разъем. Максимальная скорость обмена данными – 133 мб/с. Данный вид уже устарел и не применяется на современных ПК и не производится.
SATA – высокоскоростное соединение последовательного типа, осуществляется через тонкий шлейф и разъем. Скорость обмена информацией не превышает 1,5 Гб/с. Винчестеры SATA первые представители подобного рода интерфейса и уже сняты с производства, но могут быть подключены на новейшие motherboard, так как полностью совместимы с современными SATA 2 и 3.
Интерфейс SATA 2 – использует такие же разъемы, как и в первой версии, однако показатели вращения увеличены до 3 Гб/с. Совместим со всеми версиями SATA, как старыми, так и новыми.
SATA 3 – на сегодняшний день последняя версия интерфейса со скоростью достигающей 6 Гб/с. Совместим со всеми предыдущими версиями, и может быть подключен на любую системную плату с соответствующими разъемами.

Помните, что при подключении SATA 3 к интерфейсам более низких версий идет потеря до 30 % скорости передачи данных и рекомендуется к данному интерфейсу приобретать материнскую плату с соответствующей версией разъемов.

Важно: Для SATA 3 необходимы специальные шлейфы (существенно толще и имеют черный цвет), обычно идут в комплекте с Motherboard или могут быть куплены отдельно. Шлейфы от SATA и SATA 2 не обладают достаточными частотными характеристиками, хотя разъемы и совпадают.

Винчестеры отличаются не только типами интерфейсов, но разъемами для подачи питания. Для точности формулировки стоит отметить, что материнская плата и жесткий диск для передачи данных соединяются проводом именуемым шлейфом, а вот провод, подающий на винчестер электроэнергию, носит название – кабель питания.

В старых устройствах с интерфейсом IDE использовался разъем типа Molex с четырьмя контактами. При переходе на SATA первые модели винчестеров имели два типа разъемов: старый четырех контактный и современный стандарт SATA с 15-ю контактами.

Все варианты интерфейсов SATA используют именно 15-и контактный разъем для подачи питания.

Емкость диска и объем кэша

Производящиеся на сегодняшний день HDD для стационарных компьютеров, при размере 3,5 дюйма имеют объем (емкость) от 250 гигабайт до 3 терабайт (3000 Гигабайт).

Для ноутбуков размером 2,5 дюйма показатели немного ниже и составляют от 120 Гб до одного терабайта. SSD устройства вмещают в себя, в зависимости от объема, от 40 до 240 гигабайта информации.

Наиболее популярными на сегодняшний день являются винчестеры емкостью один терабайт, что позволяет вместить на ПК достаточное количество игр, фильмов и музыки не говоря уже и об обычных текстовых файлах.

Именно поэтому в офисах рекомендуется размещать ПК с винчестером не более 350 гигабайт, что с большим запасом хватит для хранения целой библиотеки документальных файлов.

Для профессиональной работы (например, с графикой или анимацией) или же для создания видео и аудио архивов потребуется винчестер емкость 3 Тб, а возможно и несколько таких устройств.

SSD диски используются только для установки системы (см. Как установить Windows на Lenovo), так как при высокой цене имеют довольно небольшие емкости, однако их скорость позволяет увеличить быстродействие системы.

Рекомендуется покупать SSD устройства от 120 Гб, хотя для установки обычного Windows может хватить и 60 Гб.

Но для операционных систем характерно увеличение требуемого места с каждой новой версией, да и программы с играми не стоят на месте, постоянно наращивая мощности и объемы (см. Какая видеокарта лучше всего подходит для игр).

Объем кэша

Кэш или буфер – это небольшая микросхема памяти, ускоряющая работу винчестера и находящаяся на плате контроллера. Современные устройства имеют объем кэш-паямяти 32-62 мб, тогда как в старых моделях буфер обладал всего 8-16 мб памяти. Соответственно не следует приобретать HDD с кэшем менее 32 Мб.

Вращение шпинделя на жестком диске

Для упрощения объяснения этого параметра можно сказать просто – чем быстрее вращается шпиндель, тем быстрее работает диск. В среднем этот показатель варьируется в пределах от 5400 до 7200 оборотов в минуту.

Для ноутбуков показатель вращения составляет 5400 об/мин, что уменьшает потребление энергии, нагрев и шум. Для стационарных ПК рекомендуется брать модели с показателем 7200 об/мин.

Конечно же, есть модели и с более высокой скоростью вращения шпинделя (10 000- 15 000 об/мин), но они довольно шумные в работе и имеют высокую стоимость.

Не сложно догадаться, что данный параметр актуален только для HDD устройств, так как у SSD шпинделя попросту нет, ведь он работает на микросхемах.

Линейные скорости чтения/записи и время доступа

Линейная скорость считывания – основная характеристика показывающая настоящее быстродействие жесткого диска, означает скорость считывания с пластин или микросхем имеющихся данных.

У SATA показатель варьируется от 100 до 140 Мб/с. Самые низкие показатели присущи интерфейсам IDE – 40-70 Мб/с.

У HDD винчестеров линейная скорость зависит от механики и плотности записи, поэтому, чем выше показатели, тем качественней механика, а стоимость различных вариантов устройств не особо отличается.

Самый высокий показатель линейного чтения у SSD дисков от 160 до 560 Мб/с, но и стоят они намного дороже своих собратьев с низкими значениями.

Линейная скорость записи показывает c какой скоростью производится запись данных и обычно не принимается в расчет при покупке, так как этот параметр у HDD винчестеров почти всегда ниже скорости чтения.

А при приобретении SSD устройства все таки стоит посмотреть на эту цифру и желательно, чтобы совпадали скорости записи и чтения.

Время доступа – это та скорость, с которой жесткий диск отыскивает файл при его запросе программой или ОС. Этот показатель важен при работе с файлами малых объемов, так как увеличивает быстродействие системы, но не принципиален при обращении к большим массивам информации в одном файле.

У HDD дисков время доступа составляет от 12 до 18 миллисекунд, а вот у SSD – 0,1-0,2 мс.

Именно поэтому при подкупе SSD устройства можно не искать этих данных, они не указываются продавцами и по умолчанию высокие.

Производители жестких дисков

Существовало довольно много компаний выпускающих жесткие диски, но со временем часть из них перестала существовать, еще часть перепрофилировалась, а некоторые были куплены другими производителями.

В первую очередь хотелось бы развеять устоявшиеся мифы о компаниях производителях.

Жесткие диски от компании Seagate наиболее быстрые. Этот миф берет начало с того, что данный производитель действительно первым выпустил устройства с максимальной скоростью оборотов, но на данный момент у любого производителя можно найти винчестеры и с 10 000 и с 15 000 оборотами в минуту.

Принято считать, что Western Digital – гарантия качества и надежности. Неправильно говорить о надежности предприятия, когда раньше бывали случаи, и до 50% произведенного товара возвращалось по гарантии. На данный момент ситуация в WD исправилась и качество производимой техники стало значительно выше.

Бытует мнение, что винчестеры от Samsung имеют самую низкую температуру работы, соответственно они реже ломаются и не возникает проблем с включением ноутбуков и ПК. Ранее винчестеры этой компании при невысоких температурах работали очень шумно и были ненадежными. Сейчас, после проведенной «работы над ошибками», компания улучшила качество продукции.

На данный момент качество, температура работы, скорость вращения шпинделя и производительность у всех трех компаний сравнялась, а для ответа на вопрос о надежности следует изучить статистику поломанных устройств и отзывы пользователей.

Рассмотрим популярные линейки жестких дисков от самых известных производителей.

Seagate

Компания представляет спектр моделей винчестеров рассчитанных как для простейших систем, так и для рабочих станций с высокой производительностью требующих не только большие емкости винчестера, но и мощные процессоры.

Бренд Barracuda 7200.11 и Barracuda XT с перпендикулярной записью. Из особенностей этой линейки следует отметить:

• Технология Adaptive Fly Height гарантирует стабильную производительность при чтении и записи данных.
• Функция Directed Offline Scan диагностирует диск в период, когда к нему не идет обращение.
• Функция Clean Sweep автоматически проверяет устройство при подаче питания
• Seagate SoftSonic – двигатель с малым уровнем шума и гидродинамическими подшипниками.
• Система G-Force Protection защищает диск при неправильном обращении.
• 3D Defense System – технология, разработанная самим производителем, позволяет надежно защищать данные.

Samsung

Корейская компания, уверенно продвигающая свою продукцию по всему миру. Samsung не ставит для себя цели увеличения емкости, а делает упор на снижение шумности, температуры работы и уменьшение энергопотребления, что ярко выражено в серии Spinpoint F3.

Наиболее известен бренд EcoGreen F1 Eco с различным объемом, но с невысокими значениями вращения – 5400 об/сек.

Для сведения подразделение Samsung HDD выкупила компания Seagate.

Hitachi

Один из лидеров на мировом рынке жестких дисков с целым рядом достижений и прорывов в HDD индустрии. Современный модельный ряд представлен тремя сериями.

Deskstar – большой объем накопителей при максимальной плотности записи. Для достижения таких показателей используется по 4-5 магнитных пластины.

Система HiVERT снижает энергопотребление благодаря регулируемым параметрам питания, при этом шпиндель вращается на 7200 об/мин. Имеет модуль шифрования данных основанный на алгоритме Advanced Encryption Standard.

UltraStar – серию можно охарактеризовать двумя словами скорость и надежность. Компания дает гарантию бесперебойной работы в течении 5 лет при общем времени работы 1,2 миллиона часов.

В моделях встроена функция BDE аппаратного шифрования, что позволяет защитить имеющуюся информацию от несанкционированного доступа.

CinemaStar CinemaStar – серия обладает повышенной защитой от физических воздействий, имеет тихую работу и низкую температуру и малое энергопотребление. Отличием от остальных моделей является поддержка технологии Hitachi Smooth Stream, что позволяет работать с потоковым видео.

Western Digital

Компания признанный мировой лидер по производству винчестеров с наиболее оптимальным соотношением цены и качества. Western Digital реализовала множество популярных технологий помогающих в работе дисков.

• IntelliSeek – уменьшает уровень шума, энергопотребления и вибрацию за счет оптимизации времени поиска.
• IntelliPower – точно выверяет соотношение показателей скоростей вращения, передачи данных и кэширования, что экономию электроэнергию и обеспечивает отличные эксплуатационные показатели.
• NoTouch – парковка головки диска , способствует уменьшению износа головки и надежно защищает винчестер при транспортировке.
• PMR – увеличенная плотность записи достигаемая за счет перпендикулярной записи.
• StableTrac – технология закрепляющая двигатель с двух концов, что уменьшает вибрацию, стабилизирует вращение и точно позиционирут головку во время совершения операций.

Линейка Caviar Green проигрывает конкурентам в скорости передачи данных (5400 об/мин), но при этом потребляет меньшую мощность и обладает низким тепловыделением.

WD Caviar Black – обладает высокой скоростью (7200 об/мин) в сочетании с большим объемом, что станет удачным решение для серверов и ПК высшей категории.

Серия Caviar Blue – бюджетный вариант, уступающий и по объему и по скорости, но и значительно доступней по стоимости.

Компания, занимающаяся восстановлением информации с «мертвых» винчестеров изучила более четырех тысяч и сделала выводы, в приведенной таблице сравнивая количество поломанных винчестеров с долей компании на мировом рынке.

Данные даны для жестких дисков емкостью более 1 Тб.

Наименование компании	Доля на мировом рынке (%)	Вышедшие из строя (%)	Средний срок службы (год)
Seagate	31	56,1	1,5
Western Digital	30	19,5	1.5
Samsung	9	7	1.5
Hitachi	16	5	5
Toshiba	13	9.9	2

Из приведенных данных видно, что самыми ненадежными и недолговечными стали устройства компании Seagate, а пальма первенства у японской Hitachi.

Однако, следует обратить внимание, что приведенные данные основаны на результатах исследований только одной лаборатории и не являются однозначно верными.

Принцип работы SSD дисков существенно отличается от технологий HDD и соответственно известные производители у них тоже другие. Можно порекомендовать обратить внимание на компании:

• Kingston,
• Corsair,
• Intel,
• Crucial,
• Samsung,
• Toshiba,

На цену жестких дисков оказывает влияние их емкость, а вот производители и модели не столь существенны.

Разница между брендами различных торговых марок колеблется в пределах 5-10% и пытаться сэкономить на этом не самое правильное решение.

Выбирайте нужный объем, подходящие технические характеристики и изучайте отзывы о производителях. Исходя из совокупности информации, уже можно делать выбор в пользу той или иной модели.

Полезные советы

Выбирайте HDD для сохранения личной информации, а SSD для установки ОС и сопутствующих программ.

К старым материнским платам с разъемами IDE рекомендуется приобретать новые винчестеры SATA и подключать их при помощи PSI-SATA контроллера. Это позволит сэкономить финансы и в дальнейшем переставить диск на новую материнскую плату.

Если BIOS не поддерживает UEFI, то при инсталляции операционной системы на жесткий диск емкостью 3 терабайта система «потеряет» около 700 Гб, так как просто не увидит полноценный объем

.

Линейная скорость чтения редко указывается на жестких дисках и перед покупкой той или иной модели рекомендуется изучить данную информацию самостоятельно. А вот на SSD устройствах данный параметр всегда можно найти на коробке.

Довольно часто случается, что диски начинают хуже работать из-за банального перегрева, а вот производители не комплектуют их системами охлаждения. Поэтому не следует экономить на таких системах и лучше потратить на нее 5-10 долларов, чем впоследствии менять весь диск.

Выбирайте винчестеры с системой парковки головки, это поможет продлить срок эксплуатации устройства

.

Читайте также:

• Как выбрать лучший процессор В определенный момент перед каждым пользователям компьютера становится проблема модернизации системы или покупки новой машины. Как правило, денежный ресурс для этого ограничен, но собрать […]
• 2 причины и устранение неисправности клавиатуры Утверждение, что техника, о которой заботишься, служит дольше и ломается реже справедливо и для компьютерной периферии. В особенности для механических устройств ввода. Следует регулярно […]

Каковы характеристики жесткого диска? | Small Business

Жесткие диски, также называемые жесткими дисками, хранят огромные объемы данных для электронных устройств. Количество двоичных цифр, из которых состоят данные, ошеломляет: в одном гигабайте восемь миллиардов единиц и нулей. Жесткие диски обычно характеризуются, оцениваются и классифицируются на основе таких элементов, как емкость хранилища, производительность доступа к данным и физический форм-фактор.

Запоминающие устройства большой емкости

Все жесткие диски характеризуются как запоминающие устройства большой емкости, на которых постоянно хранятся данные для использования на устройствах.Жесткие диски не выступают в качестве активных источников данных для компьютеров и других устройств; вместо этого жесткие диски используются для вызова данных в основную память устройства для использования. В то время как классификация жестких дисков изначально была исключительной для жестких дисков с механическими пластинами, появление флэш-памяти в качестве решения для хранения данных расширило эту категорию. Диск характеризуется выполняемой задачей, а не тем, как он ее выполняет.

Доступное пространство для хранения

Объем данных, который может хранить жесткий диск, является одной из его важнейших характеристик; емкость часто является единственной разницей между одинаково работающими моделями.Пространство для хранения на современных жестких дисках измеряется в гигабайтах и ​​терабайтах, и с годами его емкость экспоненциально выросла, а цена упала с тысяч долларов за мегабайт до центов за гигабайт. Жесткие диски на основе флэш-памяти стоят больше, чем жесткие диски на основе пластин, относительно емкости.

Производительность доступа к данным

Жесткие диски характеризуются скоростью чтения и записи данных. Механические жесткие диски классифицируются по тому, сколько раз в секунду вращаются внутренние диски.Однако чистая скорость не всегда означает лучшую общую производительность; механизм хранения, тип подключения и пропускная способность устройства также играют роль. Твердотельные накопители, в которых в качестве механизма хранения используется флэш-память, могут считывать и записывать данные быстрее, чем жесткие диски с механическими дисковыми пластинами. Кроме того, жесткие диски сталкиваются с узким местом в производительности, связанным с типом подключения устройства. Жесткий диск, использующий SATA I, не сможет передавать данные со скоростью более 1,5 Гбит / с, даже если устройство может получить доступ к данным быстрее.

Форм-фактор устройства и подключение

Жесткие диски также характеризуются объемом места, которое занимает устройство, и способом подключения к компьютеру. Жесткие диски используют взаимоисключающие стандарты подключения SATA, SAS, SCSI и PATA. Компьютер, использующий жесткие диски SATA, должен поддерживать стандарт SATA; эту функцию можно добавить на рабочие столы с помощью карт расширения. Жесткие диски также характеризуются размерами форм-фактора, такими как 3,5, 2,5 и 1,8 дюйма. Форм-фактор большего размера не подходит для устройства меньшего форм-фактора; однако обратное работает с монтажным оборудованием.

Ссылки

Биография писателя

Дэн Стоун начал профессионально писать в 2006 году, специализируясь на образовании, технологиях и музыке. Он веб-разработчик в коммуникационной компании и ранее работал на телевидении. Стоун получил степень бакалавра журналистики и магистра искусств в области коммуникационных исследований в Университете Северного Иллинойса.

Что такое жесткий диск (HDD)? Определение с сайта WhatIs.com

Компьютерный жесткий диск (HDD) — это аппаратное устройство с энергонезависимой памятью, которое управляет позиционированием, чтением и записью на жесткий диск, который обеспечивает хранение данных.Жесткие диски обычно используются в качестве основного запоминающего устройства в компьютере. На жестких дисках часто хранится операционная система, программное обеспечение и другие файлы, и их можно найти в настольных компьютерах, мобильных устройствах, бытовой электронике и корпоративных массивах хранения в центрах обработки данных.

Жесткий диск — часто сокращается до жесткий диск — и жесткий диск — это не одно и то же, но они упакованы как единое целое, и любой термин может относиться к целому устройству.

В компьютере жесткий диск обычно находится в отсеке для дисковода и подключается к материнской плате через кабель ATA, SATA или SCSI.Жесткий диск также подключен к блоку питания и может хранить сохраненные данные при выключенном питании.

Компоненты жесткого диска и принцип их работы

Большинство обычных жестких дисков состоят из нескольких пластин, расположенных вокруг шпинделя внутри герметичной камеры. В камере также находятся головки чтения и записи и двигатели.

Двигатель используется для вращения пластин, на которых хранятся данные, со скоростью до 15 000 оборотов в минуту (чем выше число оборотов в минуту, тем выше производительность).Во время вращения пластин второй двигатель управляет положением головок чтения и записи, которые магнитно записывают информацию на дорожки и считывают информацию с них.

Внешние жесткие диски

Большинство жестких дисков находятся внутри компьютера и работают, как указано выше. Однако частные лица также могут приобрести внешние жесткие диски. Внешние жесткие диски могут использоваться для увеличения емкости хранилища или выступать в качестве переносного места для резервного копирования данных до. Внешний жесткий диск можно подключить к компьютеру или устройству через USB 2.0 или с eSATA. Внешние жесткие диски также могут иметь более низкую скорость передачи данных по сравнению с внутренними жесткими дисками.

История жестких дисков

Жесткий диск был создан в 1953 году инженерами IBM, которые хотели найти способ обеспечить произвольный доступ к данным большого объема по невысокой цене. Разработанные дисковые накопители были размером с холодильник, могли хранить 3,75 мегабайта данных и начали поставляться в 1956 году. Memorex, Seagate и Western Digital были другими ранними поставщиками технологии жестких дисков.

Форм-фактор жесткого диска продолжает уменьшаться по мере развития технологии. К середине 1980-х годов были представлены 3,5-дюймовые и 2,5-дюймовые форм-факторы, и именно в это время они впервые стали стандартом для персональных компьютеров (ПК).

Плотность жестких дисков увеличилась с момента разработки этой технологии. Первые жесткие диски могли хранить мегабайты данных, в то время как сегодня они находятся в диапазоне терабайт (ТБ). Hitachi выпустила первые жесткие диски емкостью 1 ТБ в 2007 году.В 2015 году HGST анонсировала первый жесткий диск емкостью 10 ТБ.

Развитие технологий ГНБ

В 2013 году Seagate анонсировала жесткие диски, в которых используется технология черепичной магнитной записи (SMR). SMR увеличивает плотность хранения на жестких дисках за счет наслоения магнитных дорожек на каждом диске, а не размещения их параллельно друг другу. Он упоминается как гонт , потому что дорожки перекрываются так же, как черепица на крыше.

Компоненты жесткого диска

HGST анонсировала первый жесткий диск с гелием в 2012 году.Гелий менее плотный, холодный и легкий, чем воздух, и поэтому может потреблять меньше энергии, увеличивать плотность дисков и улучшать производительность по сравнению с традиционными жесткими дисками. В 2016 году Seagate анонсировала собственный гелиевый жесткий диск емкостью 10 ТБ.

HDD против SSD

Основной альтернативой жестким дискам в ПК и на предприятии являются твердотельные накопители (SSD). Жесткие диски сейчас начинают заменять твердотельными.

В отличие от жестких дисков, твердотельные накопители не содержат движущихся частей.Твердотельные накопители также имеют меньшую задержку, чем жесткие диски, и поэтому часто используются для хранения критически важных данных, к которым требуется быстрый доступ, и для приложений с высокими требованиями к вводу / выводу. SSD настроены для обеспечения высокой производительности чтения и записи для последовательных и случайных запросов данных. Кроме того, твердотельные накопители не хранят данные магнитным способом, поэтому производительность чтения остается стабильной, независимо от того, где данные хранятся на диске.

Однако твердотельные накопители дороже жестких дисков с точки зрения цены за гигабайт.Многие корпоративные массивы хранения данных поставляются с сочетанием жестких дисков и твердотельных накопителей для снижения затрат и повышения производительности. Твердотельные накопители также имеют установленный ожидаемый срок службы, имея конечное количество циклов записи, прежде чем производительность снизится. Этот износ происходит быстрее, чем время, необходимое для выхода жесткого диска из строя.

Жесткий диск

101 | dpBestflow

Питер Крог

Как работает жесткий диск?

Рис. 1 Внутренняя часть жесткого диска, показывающая пластину диска и головку чтения / записи.

Дисковый диск выглядит как зеркало, но на самом деле он состоит из триллионов крошечных магнитов, стоящих на концах и выстроенных по концентрическим кругам. Полярность каждого магнита может быть «вверх» или «вниз», что указывает, является ли бит 1 или 0. Головка чтения / записи движется как тонарм записи и может менять полярность магнита во время записи. data или считайте полярность при считывании данных.

Магниты на жестком диске расположены концентрическими кругами — до 250 000 колец на 3.5-дюймовый диск. Голова скользит вперед и назад со скоростью до 10 метров в секунду и должна остановиться на линии, равной 1/10 ширины человеческого волоса, а затем правильно считывать полярность каждого бита. Удивительно, что это возможно, и еще более удивительно, что это доступно.

Жесткий диск также имеет электронику для управления механизмом, для преобразования данных в формат, который может быть записан на диск, а также для исправления ошибок и анализа. Жесткие диски имеют разъем питания, который обеспечивает питание двигателя, вращающего диск, и схемы контроллера.Каждый диск также имеет интерфейс передачи данных: IDE / ATA или SATA для настольных дисков и Serial Attached SCSI (SAS) или Fibre Channel для корпоративных дисков.

Размеры жестких дисков

Жесткие диски бывают двух основных физических размеров: 2,5 дюйма и 3,5 дюйма. Эти размеры относятся к размеру пластин с данными, а не к размеру механизма жесткого диска. Традиционно 2,5-дюймовые диски используются для ноутбуков, а 3,5-дюймовые — для настольных компьютеров. В некоторых компактных настольных компьютерах также используются диски меньшего размера, чтобы обеспечить меньший форм-фактор для компьютера.

РИСУНОК 2 показывает два типоразмера обычно используемых дисков. Справа 3,5-дюймовые диски используются в настольных компьютерах и в отдельно стоящих устройствах хранения. 2,5-дюймовые диски используются в ноутбуках и портативных запоминающих устройствах. Новые 2,5-дюймовые диски также используются в высокопроизводительных устройствах хранения.

2,5-дюймовые диски обычно вращаются медленнее, что означает меньшую скорость передачи данных. Они также имеют меньшую емкость данных и более дорогие из расчета на гигабайт.У меньших дисков действительно есть несколько преимуществ в зависимости от использования.

• Они физически меньше, поэтому их можно разместить в ноутбуках и небольших портативных корпусах.

У них может быть лучшее время «поиска», поскольку считывающая головка имеет меньшее расстояние для перемещения, чем с приводом большего диаметра.

Им требуется меньше энергии для вращения, поэтому они, как правило, могут питаться от шины, что означает, что они могут получать питание от ноутбука без использования внешнего источника питания.

И поскольку они созданы для портативности, большинство из них лучше справляются с задачей «парковки головок», чем полноразмерные диски.Это означает, что они лучше переносят транспортировку или использование в движущейся среде.

Последние разработки в области 2,5-дюймовых дисков меняют способ использования малых дисков. Появился новый класс 2,5-дюймовых высокоскоростных дисков, которые можно использовать в корпоративных и серверных средах. На данный момент эти диски очень дороги за гигабайт.

Твердотельные накопители (SSD)

РИСУНОК 3 Твердотельные накопители обладают рядом преимуществ перед вращающимися дисками.

За последние несколько лет на рынке появился новый тип запоминающего устройства для компьютеров. Вместо вращающихся дисков в качестве основного хранилища используется твердотельная флэш-память. Он предлагает ряд преимуществ, особенно для использования в портативных компьютерах, а также для ускорения определенных видов хранения и доступа к данным.

Подробнее о твердотельных накопителях читайте в этом разделе

Емкость жесткого диска

Емкость жесткого диска — это количество данных, которые он может хранить.В наши дни емкость измеряется в гигабайтах или терабайтах. По маркетинговым причинам емкость, указанная в технических характеристиках накопителя, может быть рассчитана иначе, чем ваша операционная система рассчитывает объемы данных.

Например, диск, проданный как «500 ГБ», на самом деле содержит только 465 ГБ (на самом деле число 500 — это гибибайты, а число 465 — гигабайты. Вам не приятно, что вы спросили?) Windows продолжает эту практику, но Mac OS 10.6 и позже изменил способ расчета размера в соответствии с практикой производителей.

Для большинства фотографов мы обычно советуем приобретать диски максимальной емкости, которые могут вам понадобиться, по крайней мере, на следующие 6-12 месяцев (если вы используете систему RAID, вам понадобится более длинный диск. сроки — может быть, два года — из-за сложности модернизации). Использование меньшего количества приводов позволяет сэкономить место, потребляемую мощность и тепловыделение. Кроме того, управлять дисками будет проще, если их меньше.

Для фотографов и видеооператоров, работающих в больших объемах, проблема может быть значительно более сложной.Потребности в хранилище для отдельных проектов легко увеличиваются до сотен гигабайт или терабайт. Если вы находитесь в такой ситуации, приобретение емкости жесткого диска может напоминать модель, которая использовалась во времена ленты или пленки. Вместо того, чтобы хранить общий архив, вам, возможно, придется учитывать стоимость хранения в цене каждого проекта и покупать приводы / ленты / диски для каждого задания.

Также возможно, что вам потребуется использовать модель сети хранения данных (SAN) для хранения, когда серверы корпоративного класса управляют большим многоуровневым пулом хранения.

ПОДРОБНЕЕ О SAN В ЭТОМ РАЗДЕЛЕ

Что мне делать: большие диски или маленькие?

Один вопрос возникает снова и снова. Что лучше: иметь основное хранилище на дисках большего размера (меньше) или на дисках меньшего размера (больше)? Если вы выбрали большие диски, сбой одного диска может привести к повреждению большого количества файлов, поэтому может показаться, что вы получите большую защиту с большим количеством дисков меньшего размера. Мы не согласны.

Все ваше цифровое хранилище должно быть настроено так, чтобы сбой одного диска не уничтожал единственную копию любых файлов.Вы должны сделать резервную копию образов на дополнительное устройство, если хотите их сохранить.

Если вы используете меньшее количество дисков большего размера для хранения, вы упростите процесс отслеживания дисков, а также процесс периодической проверки целостности ваших данных. Вы также будете тратить меньше энергии на то, чтобы они продолжали вращаться, и сэкономили на хранилище или на рабочем столе. Кроме того, диски большего размера, вероятно, будут новее и быстрее.

Скорость вращения жесткого диска

Согласно спецификации, каждый жесткий диск имеет скорость вращения диска, измеряемую в об / мин.Чем быстрее накопитель, тем выше его пропускная способность, поскольку головка считывает и записывает биты с большей скоростью.

2,5-дюймовые потребительские диски обычно вращаются со скоростью 4200, 5200, 5400 и 7200 об / мин. Приводы со скоростью вращения 7200 об / мин — хороший выбор на данный момент, но иногда приводы со скоростью вращения 7200 об / мин потребляют слишком большую мощность или выделяют слишком много тепла для портативных устройств, в которых они размещены. 2,5-дюймовые диски корпоративного класса в настоящее время вращаются со скоростью 10 000 или 15 000 об / мин.

3,5-дюймовые диски обычно выпускаются с моделями 5200, 7200, 10 000 и 15 000 об / мин.Модели со скоростью вращения 7200 об / мин являются хорошими универсальными приводами и обладают наибольшей емкостью. Более быстрые диски обычно используются для системных или рабочих дисков, где быстрая замена дисков увеличивает производительность таких программ, как Photoshop, которым часто приходится работать с большими файлами.

Вы также можете приобрести 3,5-дюймовые диски с регулируемой скоростью, которые обычно продаются как «энергосберегающие» или «зеленые», со скоростью вращения от 5400 до 7200 об / мин. Эти диски потребляют меньше энергии и имеют более низкую скорость передачи данных. Это делает их разумным выбором для архивов и резервного копирования в автономном режиме.

Интерфейсы жестких дисков

Жесткие диски поставляются с одним из нескольких встроенных разъемов. Когда вы покупаете диск, он указывает, какой из них встроен в диск. К пяти типам относятся ATA / IDE и SATA для накопителей потребительского уровня, а также SCSI, Serial Attached SCSI (SAS) и Fibre Channel для накопителей корпоративного класса.

Кабель ATA / IDE

В течение многих лет соединения Advanced Technology Attachment (ATA) были наиболее предпочтительным соединением для внутренних дисков в ПК.Apple использовала ATA с моделями Blue и White G3. При подключении диски ATA должны быть настроены как ведущие или ведомые. Обычно это достигается с помощью аппаратной перемычки или, в последнее время, с помощью кабеля, который может указать приводу действовать как ведущий или ведомый.

ATA также называется ATAPI, IDE, EIDE и PATA, что означает Parallel ATA. ATA все еще используется во многих компьютерах сегодня, но большинство производителей дисков переходят на SATA (Serial ATA).Если у вас есть устройства, которые все еще используют диски PATA, это хороший признак того, что вам нужно обновление.

SATA

По состоянию на 2007 год большинство новых компьютеров (Mac и ПК, ноутбуки и настольные компьютеры) используют более новый интерфейс SATA. Он имеет ряд преимуществ, в том числе более длинные кабели, более высокую пропускную способность, поддержку нескольких приводов за счет технологии умножения портов и более простую настройку. Накопители SATA также могут использоваться с оборудованием eSATA (обсуждается позже), чтобы обеспечить быструю и недорогую настройку в качестве внешнего накопителя.Большинство людей, вкладывающих средства в новые корпуса жестких дисков для хранения фотографий, должны использовать диски SATA.

SCSi / SAS и Fibre Channel

Накопители

SCSI, SAS и Fibre Channel редко используются в настольных компьютерах и обычно встречаются в дорогих системах хранения корпоративного уровня. Вы также можете найти диски SAS (вместе с необходимыми контроллерами SAS) в системах редактирования видео, где требуется максимальная пропускная способность.

Некоторые из более быстрых приводов, например Western Digital Raptors, поставляются с разъемами SAS, так что будьте осторожны, заказывая их по почте.Стандартные диски SATA могут быть подключены к контроллеру SAS, но диски SAS не могут быть подключены к стандартному контроллеру SATA.

Корпуса для жестких дисков

Теперь, когда мы рассмотрели некоторые характеристики механизмов жесткого диска, давайте посмотрим, где он может находиться. Корпусом для жесткого диска может быть сам компьютер (для внутреннего диска), внешний корпус с одним диском или внешний корпус с несколькими дисками.

Внутренние диски

Если вы используете компьютер в корпусе Tower для хранения архива, вполне вероятно, что у вас есть один или несколько пустых отсеков для дисков внутри компьютера, которые могут вместить новый диск.Некоторые преимущества использования внутренних дисков заключаются в том, что они являются самым дешевым способом добавления хранилища и занимают минимум места. Они также могут подключаться напрямую к материнской плате компьютера, что обеспечивает быстрый доступ. Один из недостатков заключается в том, что их не так просто заменить, как внешние диски.

Внешний вид одноприводного

Рис. 4 Добавление внешнего корпуса с одним диском — простой способ добавить хранилище к вашей компьютерной системе.

Если у вас нет пустого отсека для дисков или если установка нового внутреннего диска кажется слишком сложной задачей, обычно очень легко добавить внешние диски к вашему компьютеру с помощью FireWire (IEEE1394 или IEEE1394b), USB (2 или 3), Соединения Thunderbolt или eSATA.Преимущества внешних однодисковых корпусов заключаются в том, что они легко переносятся и не увеличивают нагрузку на систему охлаждения вашего компьютера. Недостатки — более высокая стоимость и лишний беспорядок.

Получить внешний вид однодискового привода можно двумя способами.

• Вы можете приобрести внешний накопитель в виде готового блока. Эти устройства предлагают быстрый и экономичный способ добавления хранилища в вашу систему, но они часто имеют более короткую гарантию, чем голые диски, и часто эти диски страдают от низкой пропускной способности.Производители часто продают свои наименее производительные диски во внешних корпусах.
• Вы также можете приобрести отдельно стоящий корпус и внутренний диск и собрать их вместе, как показано на рисунке 4. Нам нравится этот вариант, потому что он предлагает больший контроль над компонентами и потому что мы можем повторно использовать корпус, когда мы перерастаем емкость привод.

Внешние элементы с несколькими приводами

Корпуса с несколькими накопителями — отличное решение для большого архива.Хотя они больше, в них меньше беспорядка с проводкой, чем в случае нескольких однодисковых корпусов. А как только вы купили большую коробку для дисков, вы можете заполнить ее менее дорогими внутренними дисками, которые позже можно будет заменить на диски большей емкости, если потребуется дополнительное пространство. Это то, что мы сейчас предпочитаем.

На РИСУНКЕ 5 показан корпус для внешних накопителей с четырьмя отсеками. Это модель без лотка для дисков SATA. Эти устройства предоставляют простой способ увеличить объем памяти вашего компьютера.

Интерфейсы для внешних жестких дисков

Механизм жесткого диска имеет внутренний интерфейс (PATA, SATA, SAS или Fibre Channel), а корпус также имеет один или несколько внешних интерфейсов. Внешний интерфейс определяет, как дисковый корпус подключается к компьютеру. В настоящее время используются четыре основных и несколько дополнительных, которые используются в высокопроизводительных системах. На рис. 6 показан привод с тремя наиболее распространенными типами подключения.

РИСУНОК 6 На этой фотографии показан внешний накопитель со всеми наиболее распространенными интерфейсами.

USB

USB — наиболее универсальный способ подключения периферийных устройств к компьютерам. На ПК USB 2 (держитесь подальше от USB 1 из-за его низкой скорости) — хороший способ подключения внешних дисков. Пропускная способность данных в большинстве случаев составляет теоретически 30 мегабайт в секунду на одно устройство. Из-за драйверов USB в Mac OS, USB работает значительно медленнее на компьютерах Apple. Версия USB 3.0 была выпущена недавно и предлагает десятикратное увеличение теоретической производительности.Разъемы USB могут подавать питание по шине на подключенные устройства.

Несколько USB-устройств можно подключить к одному порту с помощью внешнего концентратора.

FireWire

FireWire 400 и FireWire 800 (также известные как IEEE1394 и IEE1394b) являются более современными протоколами подключения, чем USB, с теоретической максимальной скоростью передачи 50 и 100 мегабайт в секунду. Устройства FireWire могут быть подключены гирляндой, что позволяет использовать несколько дисков на одном порту. Как и USB, реализации на Mac и ПК различаются, при этом Mac, как правило, лучше использует возможности скорости, чем ПК.FireWire также может обеспечивать питание по шине для внешних накопителей, если порт FireWire является четырехконтактным, шестиконтактным или девятиконтактным. (Многие ПК имеют только четырехконтактные порты.)

Несколько устройств могут быть подключены к одному порту FireWire посредством последовательного подключения от одного устройства FireWire к другому.

eSata

eSATA — это конфигурация, которая создает соединение SATA во внешнем корпусе. Обычно это быстрое и стабильное соединение со скоростью до 150, 300 или 600 мегабайт в секунду.eSATA относительно распространен как встроенное внешнее соединение на ПК, но не встроено ни в какие компьютеры Apple. Вы можете добавить eSATA на компьютеры Apple и старые ПК с помощью карты расширения, такой как Peripheral Component Interface Express (PCIe) для настольных компьютеров и ExpressCard для некоторых ноутбуков.

Обычный eSATA не поддерживает питание жестких дисков по шине, поэтому необходимо использовать внешний источник питания. Мы начинаем видеть на рынке приводы Powered eSATA, но они встречаются редко.

eSATA часто называют «горячей» заменой, что означает, что вы можете отключать и повторно подключать разные диски, не перезагружая компьютер, но часто это не так. Конструкция хоста (способ подключения eSATA к материнской плате) определяет, действительно ли соединение поддерживает «горячую» замену.

Несколько устройств eSATA могут быть подключены к одному порту, если порт поддерживает «умножение портов».

Thunderbolt

В 2011 году Apple выпустила первые компьютеры со встроенным Thunderbolt-соединением.Этот интерфейс поддерживает несколько потоков видео высокого разрешения, а также несколько потоков быстрых данных с помощью разъема Mini DisplayPort. Стандарт Thunderbolt поддерживает внешние устройства хранения, а также внешние мониторы. Возможность подключения данных Thunderbolt основана на том же типе подключения PCIe, который используется с картами расширения на компьютерах в корпусе Tower — в основном, он предлагает прямое подключение к материнской плате для непревзойденной скорости.

Стандарт также поддерживает использование переходных кабелей, которые позволяют подключать устройства FireWire, USB и eSATA к портам Thunderbolt.На момент написания этой статьи аксессуары, кабели и периферийные устройства Thunderbolt встречаются редко, вероятно, из-за малого количества наборов микросхем Thunderbolt, необходимых для обеспечения соединения Thunderbolt.

До семи устройств (включая мониторы) могут быть подключены гирляндой к порту Thunderbolt.

Рисунок 7 Соединение Thunderbolt передает видео и данные через один крошечный разъем.

iSCSI

Internet Small Computer System Interface (iSCSI) — это метод подключения, который использует существующее оборудование Ethernet для подключения хранилища к компьютеру.Устройство iSCSI может быть подключено непосредственно к сетевому порту компьютера, или маршрутизатор или коммутатор могут подключить его. Он быстрый и гибкий, а его пропускная способность составляет около 120 МБ / с.

Обратите внимание, что для iSCSI требуется программное обеспечение «инициатор», которое управляет подключением. Некоторые устройства, такие как DroboPro, показанные на Рисунке 8, включают это программное обеспечение. Другие производители устройств iSCSI предлагают вам приобрести отдельное программное обеспечение инициатора iSCSI.

РИСУНОК 8 показывает разъемы на устройстве DroboPro.Слева направо это USB, Firewire 800 и iSCSI.

SCSI / SAS

SAS-соединения могут быть внутренними или внешними. Это быстрое соединение в основном встречается на оборудовании корпоративного уровня, таком как выделенные серверы, RAID и ленточные накопители. Пропускная способность для устройств SAS аналогична SATA 2 или 3, около 300 или 600 МБ / с.

Fibre Channel

Fibre Channel — это технология, которая перешла с суперкомпьютеров на системы хранения данных корпоративного уровня (крупные компании).Он предлагает высокую пропускную способность и возможность использования на расстояниях в несколько сотен футов. Его можно использовать как по медному кабелю, так и по оптическому волокну. Он рассчитан на скорость до 3,2 ГБ / с.

Выбор подходящего жесткого диска и подключение

Добавляя к компьютеру внешнее хранилище, вы должны убедиться, что он достаточно быстр для выполнения поставленной задачи. Иногда скорость не имеет особого значения, например, хранилище резервных копий для ваших архивных файлов. Иногда скорость будет иметь решающее значение, например, в основном хранилище для исходных видеофайлов.В большинстве случаев несложно узнать, когда скорость вашего хранилища является узким местом рабочего процесса. Скачивание и передача займет слишком много времени, иначе будет казаться, что Photoshop остановится, когда вы услышите скрежет жестких дисков.

Выбрать правильную скорость привода и его подключение не так уж сложно, но опубликованные спецификации могут вводить в заблуждение. Иногда производители будут использовать скорость порта подключения как указанную скорость устройства, когда фактический привод намного медленнее, чем это.И многие типы подключения на самом деле не соответствуют указанной скорости. USB 2, например, определяет скорость передачи 60 МБ / с. Но это действительно для двух устройств, подключенных к одному USB-порту, и почти нет ни одного устройства, которое будет работать быстрее 30 МБ / с.

Согласуйте скорость подключения со скоростью привода

Нет смысла переплачивать за быстрое соединение, если диск передает данные с небольшой долей скорости. И нет смысла настраивать быстрые диски и подключать их слишком медленным соединением.На диаграмме на Рисунке 9 показаны приблизительные скорости передачи данных для типов дисков и типов подключения.

Мбит / с и

МБ / с

Когда вы смотрите на цифры скорости привода, вы часто видите два разных обозначения, которые выглядят очень похожими. Мегабиты в секунду записываются как Мбит / с, а мегабайты в секунду обычно записываются как МБ / с. В каждом байте 8 бит, поэтому соотношение между ними равно 8: 1. То же самое с гигабитами (ГБ) и гигабайтами (ГБ). Когда b в нижнем регистре, обозначение — биты, когда оно пишется с большой буквы, это байты.Поскольку большинство из нас думает байтами, а не битами, мы будем использовать его для сравнения.

Например, FireWire 400 назван в честь количества мегабит, которое может быть передано за секунду, что составляет около 400. Разделите это на 8, чтобы получить количество мегабайт, которое может быть передано за секунду: 50. (На самом деле это просто немного меньше: 393 Мбит / с и 49 МБ / с).

Конечно, гигабайт — это 1000 мегабайт, поэтому, когда измерения превышают 1000 МБ / с, мы меняем на ГБ / с.

Обратите внимание, что существует разница между номинальной скоростью и типичной реальной скоростью.Все соединения обеспечивают более низкую фактическую пропускную способность, чем номинальные скорости — в некоторых случаях это значительно. Проверьте диаграмму на рисунке 9, чтобы лучше понять фактическую скорость.

Жесткие диски почти никогда не достигают максимальной пропускной способности

Очень сложно определить реальную скорость привода. Жесткие диски значительно замедляются при чтении или записи небольших файлов. Данные на внешних кольцах диска считываются быстрее, чем данные на внутренних кольцах. А по мере того, как диск заполняется, все замедляется еще больше.

Например, один диск со скоростью 7200 об / мин должен превзойти соединение FireWire 800, поскольку пиковая скорость передачи данных обычно превышает 98 МБ / с у FireWire 800. Но вы обнаружите, что это происходит только в редких случаях — в большинстве случаев диск будет обрабатывать данные значительно медленнее.

Файлы большего размера передаются намного быстрее, чем файлы меньшего размера

Когда вы переносите большой файл, ваш накопитель может тратить большую часть своего времени на чтение или запись данных, поэтому он работает с максимальной эффективностью.Когда вы переносите файлы меньшего размера, накопитель тратит намного больше времени на «поиск» файлов — перемещая головку в ту часть диска с данными, которая содержит файлы.

SSD-накопители

могут намного лучше справляться с небольшими файлами, поскольку не требуется перемещать части в место, где хранятся данные, но файлы меньшего размера по-прежнему замедляют работу SSD. Это связано с определенными административными издержками, связанными с чтением или записью каждого файла.

Диски большего размера обычно быстрее

Есть несколько причин, по которым диски большей емкости обычно быстрее, чем сопоставимые диски RPM меньшей емкости.

• Самое главное, что диски большего размера, вероятно, новее и, как и большинство компьютерных компонентов, новые будут быстрее из-за общего технологического развития.
• Диски большего размера также более плотные, а это означает, что головке приходится перемещаться между битами данных на меньшее расстояние. Это увеличивает пропускную способность.
• На дисках большего размера будет меньше фрагментации данных, так как будет больше места для непрерывной записи файлов. Это приводит к сокращению времени поиска.

Таблица скорости привода и соединения

В следующей таблице приведены примеры скоростей для жестких дисков.Это может помочь вам решить, какое подключение внешнего накопителя вам подходит. Обратите внимание, что это только приблизительное руководство. Он основан на общих скоростях новых жестких дисков хорошего фирменного качества.

Используйте эту таблицу, чтобы определить, какие части конфигурации вашего хранилища могут замедлять работу. Вы также можете использовать его, чтобы убедиться, что любые новые устройства хранения, которые вы покупаете, будут соответствовать пропускной способности типа подключения. (Например, высокопроизводительный твердотельный накопитель будет потрачен впустую, если он подключен к медленному FireWire 400).

Рисунок 9  На этой диаграмме показаны скорость подключения устройств хранения, типы подключений и конфигурации сети, измеренные в мегабайтах в секунду. Это типичные скорости для максимальной пропускной способности при передаче больших файлов. Передача небольших файлов будет значительно медленнее, особенно для обычных жестких дисков.

Блоки питания жестких дисков

Источник питания, который будет использовать привод, зависит от конструкции корпуса.Внутренний диск, добавленный к компьютеру в корпусе Tower, будет использовать блок питания компьютера. Это более аккуратно, потому что у вас нет кабелей питания, проложенных повсюду. Однако это приводит к перегрузке блока питания компьютера, и это может привести к сбою.

Источником питания для внешних корпусов с одним приводом обычно является блок питания, который устанавливается вне корпуса. Если вы собираетесь их использовать, старайтесь всегда покупать одну и ту же марку, чтобы у вас были заменяемые компоненты, чтобы проверить, есть ли проблема.

Блок питания для корпуса с несколькими дисками обычно находится внутри корпуса и очень похож на блок питания внутри вашего компьютера.В случае сбоя вы можете перенести диски в другой корпус и продолжить работу. (Если диски имеют конфигурацию RAID, вам нужно будет перенести их только в блок с таким же контроллером RAID.)

Приводы с питанием от шины

Переносные накопители с 2,5-дюймовыми дисками внутри часто используют кабель USB или FireWire для подачи питания на накопитель. Это действительно удобно для портативных устройств, но есть несколько предостережений. Некоторым приводам (особенно более быстрым) требуется больше тока, чем подается через порт.В этих случаях привод либо не устанавливается полностью, либо может исчезнуть, когда потребляемая мощность станет слишком большой. К сожалению, единственный способ проверить, работает ли диск с вашим компьютером, — это подключить его и попробовать.

Есть еще одно предостережение, о котором следует помнить при использовании приводов с питанием от шины. Слишком большое потребление тока может привести к сгоранию порта, к которому подключен привод. Как правило, это связано с гирляндным подключением нескольких дисков к порту FireWire портативного компьютера.Если вам нужно подключить более одного диска к одному порту, вам следует купить тот, который поддерживает внешний адаптер питания.

Статус SMART

Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (SMART) отслеживает состояние и информацию об ошибках для диска и может быть полезен при прогнозировании сбоя диска. Большинство современных компьютеров могут выдавать статус SMART для внутренних дисков, а также для некоторых дисков, подключенных к eSATA (если порт eSATA поддерживает данные SMART).Вы также можете получить доступ к необработанным значениям, если хотите получить более подробный отчет о том, насколько хорошо работает диск.

Данные SMART недоступны для дисков, подключенных через FireWire или USB.

ПОДРОБНЕЕ В РАЗДЕЛЕ ПРОВЕРКИ ДАННЫХ

РИСУНОК 8 Утилита SMART — это программа, которая может считывать необработанные значения SMART с диска и предоставлять вам конкретную информацию о его состоянии.

Конфигурации томов жесткого диска

Теперь, когда мы знаем о дисках и о том, как они могут быть физически подключены, нам нужно знать о логической конфигурации.Отображается ли каждый диск как один том, как несколько разделов тома или несколько дисков отображаются как один диск?

ПОДРОБНЕЕ В КОНФИГУРАЦИЯХ ПРИВОДА

До оборудования для хранения данных
Назад к обзору оборудования для хранения данных
На SSD 101

6 различных типов компьютерных жестких дисков и интерфейсов подключения

Аппаратным компонентом, ответственным за постоянное хранение вашего цифрового контента на вашем компьютере, является хорошо известный жесткий диск.Иногда вы можете услышать термин «энергонезависимое» хранилище, что означает, что даже если вы выключите систему, жесткий диск все равно будет хранить в нем сохраненные данные.

Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Жесткие диски бывают разных размеров, типов и интерфейсов подключения. В этом контексте «размер» относится к емкости хранилища, а не к физическим размерам диска.

Вы не можете сохранять программы, изображения, документы или другие личные файлы без жесткого диска.Сама ОС установлена ​​на жестком диске.

Может ли компьютер работать без жесткого диска? Компьютер включится только без жесткого диска, но он не может работать без правильно функционирующей системы хранения.

Жесткие диски могут находиться внутри или вне компьютера. Внутренние жесткие диски подключаются непосредственно к материнской плате компьютерной системы (например, ноутбука, рабочей станции, сервера и т. Д.).

Напротив, внешние жесткие диски подключаются к системе с помощью проводного интерфейса, такого как thunderbolt или USB-кабель.

В этой статье мы обсудим и объясним различные типы компьютерных жестких дисков, а также различные типы интерфейсов, используемых для подключения жесткого диска к остальной части компьютерной экосистемы.

Начнем с трех самых популярных типов жестких дисков.

1. Жесткие диски

HDD — это аббревиатура от Hard Disk Drive. Жесткие диски существуют уже давно, и их основная характеристика заключается в том, что они имеют движущиеся / механические части, а также используют технологию магнитного хранения.

Более полувека жесткие диски были основными носителями информации в компьютерах. Со временем технология жестких дисков эволюционировала с точки зрения скорости и емкости.

Например, жесткие диски, изготовленные 50 лет назад, были больше по физическому размеру, медленнее и имели гораздо меньшую емкость, чем нынешние.

Характеристики жесткого диска:

Емкость запоминающего устройства — Жесткие диски имеют разную емкость запоминающего устройства.Стандарт измерения емкости жесткого диска — байт. Емкость современных жестких дисков измеряется в гигабайтах и ​​терабайтах. До 2018 года самый большой доступный жесткий диск составлял 16 терабайт.

Скорость — Скорость доступа жестких дисков определяется тем, насколько быстро данные магнитных пластин считываются и записываются при их вращении. Стандартный жесткий диск может читать / писать со скоростью около 125 Мбайт в секунду.

Тип подключения также влияет на скорость и общую производительность жестких дисков.Скорость вращения механических жестких дисков также определяется числом оборотов в минуту.

Например, жесткие диски с частотой вращения 7200 об / мин быстрее дисков с частотой вращения 5400 об / мин. Однако жесткие диски намного медленнее, чем твердотельные, как мы увидим ниже.

Тип подключения — Жесткие диски подключаются к компьютеру через SATA, параллельный ATA (PATA) или кабель передачи данных SCSI. Старые типы использовали PATA, но новые используют SATA.

Стоимость — Магнитные жесткие диски являются самыми дешевыми среди всех других жестких дисков.Из-за их низкой стоимости они в настоящее время в основном используются в качестве систем резервного копирования, поэтому вам не нужно выполнять быстрые операции чтения / записи.

Физический размер — Магнитные жесткие диски больше, чем твердотельные диски, потому что они содержат много механических компонентов.

Долговечность — Жесткие диски менее долговечны, потому что они имеют подвижные механические компоненты, а их магнитная природа со временем ухудшается.

Энергоэффективность — жесткие диски потребляют много энергии (6-7) Вт.

2. SSD-накопители

SSD в полном объеме означает твердотельный накопитель. Как следует из названия, твердотельные накопители не имеют подвижных частей, в отличие от традиционных механических жестких дисков.

Вместо этого в твердотельных накопителях используется технология флэш-памяти. Вы можете думать о SSD как о большой карте памяти, потому что оба используют технологию NAND для хранения.

NAND предполагает сохранение собранных данных и информации на микрочипах. Технология NAND позволяет твердотельным накопителям сохранять данные и вызывать их даже после выключения диска.

Характеристики твердотельного накопителя:

Емкость запоминающего устройства — Твердотельные накопители бывают разных размеров. Наиболее распространенные размеры SSD варьируются от 128 ГБ до 512 ГБ. Вплоть до 2018 года самый большой из доступных SSD имел емкость 100 ТБ!

Скорость — SSD очень быстрые. Фактически, это самые быстрые из всех жестких дисков. Стандартные твердотельные накопители могут похвастаться скоростью более 550 МБ в секунду. Твердотельные накопители обязаны своей производительностью тому факту, что у них нет подвижных частей.

Стоимость — Твердотельные накопители стоят дорого. Они стоят больше, чем магнитные или гибридные жесткие диски, но со временем их стоимость становится все ниже.

Durability — SSD-накопители долговечны. Поскольку твердотельные накопители — как следует из названия — не имеют движущихся частей, они менее подвержены механическим повреждениям от ударов или вибрации.

Энергоэффективность — твердотельные накопители потребляют меньше энергии (2–3 Вт) по сравнению с жесткими дисками.

3. Гибридные диски (HDD + SSD)

Гибридные жесткие диски сочетают в себе как жесткие диски, так и твердотельные накопители для использования магнитных пластин и флэш-памяти.

В гибридных жестких дисках наиболее часто используемые данные и информация хранятся во флэш-памяти. Остальные данные хранятся на магнитных пластинах. Намерение состоит в том, чтобы увеличить скорость и без того рентабельных жестких дисков большой емкости.

Характеристики гибридных дисков:

Емкость хранилища — Гибридные жесткие диски бывают меньшего размера, особенно SSD.

Скорость — Гибридные приводы быстрые. Они быстрее магнитных жестких дисков, поскольку используют флэш-память для быстрого доступа к данным.

Стоимость — Гибридные жесткие диски стоят больше, чем магнитные жесткие диски, но дешевле, чем твердотельные диски.

Типы интерфейсов подключения жесткого диска компьютера

В этом разделе мы обсудим различные типы интерфейсов подключения, которые используются для подключения жестких дисков к остальной части компьютерной системы (обычно к материнской плате компьютера).

Тип соединения имеет решающее значение, поскольку он определяет такие факторы, как скорость, масштабируемость и совместимость. В их числе:

1. Интерфейс SATA

Serial Advanced Technology Attachment, также известный как кабели Serial ATA (SATA), заменяет старые кабели параллельного ATA или PATA.

Кабели

SATA появились на рынке в 2003 году и с тех пор заменяют кабели PATA. В настоящее время многие компьютеры используют кабели SATA для подключения жестких дисков и оптических приводов к материнской плате.

SATA использует технологию последовательной передачи сигналов вместо параллельной передачи сигналов, которая используется жесткими дисками IDE.

Характеристики интерфейса SATA:

Скорость — Последние модели SATA (SATA III) предлагают высокую скорость чтения-записи до 600 МБ в секунду фактической пропускной способности или скорости 6 Гбит / с.

Энергоэффективность — Интерфейс SATA потребляет мало энергии.

Целостность данных — Протокол SATA обеспечивает целостность данных за счет обнаружения и исправления ошибок.

Производительность — протокол SATA может поддерживать одну очередь команд, каждая из которых содержит 32 записи.

Кабели и подключение

SATA намного проще, потому что кабели SATA более гибкие и тонкие.

Интерфейсы

SATA поддерживают большую пропускную способность, чем протоколы PATA.

2. Интерфейс SAS (SCSI)

SAS в полной мере представляет собой последовательный интерфейс SCSI (интерфейс малых компьютерных систем). Это двухточечное интерфейсное соединение, использующее последовательный протокол.Он заменяет параллельный SCSI, в котором использовалась параллельная шина.

Характеристики SAS:

Скорость — Протоколы SAS с годами совершенствовались. В 2017 году был выпущен SAS-4 со скоростью передачи данных 22,5 ГБ в секунду.

Производительность — SAS может поддерживать только одну очередь с 254 записями в каждой.

Связь — Используя расширители, SAS обеспечивает связь до 65 535 устройств.

SAS избавляется от перекоса часов.

3. NVMe

NVMe — это сокращение от Non-Volatile Memory Express. По сравнению с устаревшими интерфейсами хранения, NVMe предлагает более высокую масштабируемость, производительность и оптимизацию.

NVMe — это новейшая технология, использующая шину PCI Express (PCIe) для подключения запоминающего устройства напрямую к процессору. NVMe был создан для твердотельных накопителей, чтобы обеспечить максимально быструю интерфейсную связь твердотельного накопителя с процессором.

Характеристики NVMe:

Скорость — NVMe быстрее SATA во всех аспектах.Независимо от времени доступа к данным, скорости чтения-записи или операций ввода-вывода в секунду, NVMe превзойдет самую быструю модель SATA. Например, NVMe с SSD может обеспечивать пропускную способность до 32 гигабайт в секунду.

Производительность — NVMe может поддерживать до 64 000 очередей.

Заключительные слова

Цифровые запоминающие устройства и технологии памяти сильно изменились за последние полвека. Эта эволюция привела к увеличению скорости передачи данных и, как следствие, к повышению производительности как жестких дисков, так и их интерфейсов.

Реальность такова, что устройства хранения развиваются, и традиционные жесткие диски постепенно выводятся из употребления и скоро будут полностью заменены гораздо более быстрыми твердотельными накопителями, соединенными с новейшей технологией интерфейса NVMe.

Характеристика рабочей нагрузки на уровне дискового накопителя

Характеристика рабочей нагрузки на уровне дискового накопителя

Алма Риска	Эрик Ридель
Seagate Research	Seagate Research
1251 Waterfront Place	1251 Waterfront Place
Питтсбург, Пенсильвания 15222	Питтсбург, Пенсильвания 15222
Алма[email protected]	[email protected]

В этой статье мы представляем характеристику рабочих нагрузок дисковых накопителей, измеренных в системах, представляющих предприятие, настольные компьютеры, и среды бытовой электроники. Мы заметили, что общими характеристиками всех трассировок являются бездействие дисковода и пиковая нагрузка. Наш анализ показывает, что большинство характеристик, включая скорость поступления запросов на диск, время отклика, время обслуживания, производительность WRITE и размер запроса зависят от среды.Однако такие характеристики, как ЧТЕНИЕ / ЗАПИСЬ соотношение и схема доступа зависят от приложения. Жесткие диски стали универсальной формой постоянного хранилища только , которая обеспечивает надежность, высокую производительность и широкий спектр форм-факторов и возможностей, который наилучшим образом соответствует потребностям высокодинамичных и постоянно меняющихся вычислительных сред. В настоящее время решения для хранения данных востребованы не только в традиционных компьютерных системах, таких как высокопроизводительные серверы, настольные компьютеры и ноутбуки, но также из очень быстрорастущего сектора бытовой электроники.

Мы подчеркиваем, что очень важно различать среду, в которой работают дисководы, потому что традиционно разные Аппаратное обеспечение используется в различных средах. Например, высокопроизводительные диски SCSI используются в корпоративная среда, в то время как диски ATA / IDE используются в настольных компьютерах / ноутбуках и бытовой электронике среды [2]. Понимание характеристик рабочей нагрузки для каждой среды руководит принятием решения о поддержке конкретного приложения с помощью подходящего оборудования.

Поскольку хранилище является самым медленным процессором в компьютерной системе, точная характеристика нагрузки ввода-вывода позволяет эффективно оптимизация хранения [1,6,14], что ориентирован на конкретные требования вычислительной среды. При описании рабочих нагрузок ввода-вывода в центре внимания всегда находились большие высокопроизводительные многопользовательские компьютерные системы [11,13] из-за критичности приложений, работающих там, таких как базы данных, Интернет-службы и научные приложения. Тем не менее оценивается поведение файловых систем. в различных средах в [12].Рабочая нагрузка файловой системы в персональных компьютерах охарактеризован в [16] и в частности для рабочих станций Windows NT в [15]. С помощью характеристики рабочей нагрузки, которую мы представляем здесь, мы намерены охватить все вычислительные среды, в которых используются современные дисковые накопители, например, предприятия, настольные ПК и бытовая электроника. В отличие от всех предыдущих работа [11,12,13] при отслеживании системы хранения нам не нужно изменять программный стек, поскольку измерения проводятся вне системы путем подключения анализатора SCSI или IDE к шине ввода-вывода и перехвата электрические сигналы.

Наши следы измеряются на уровне диска или на уровне контроллера RAID-массива. в различных системах, включая веб-серверы, серверы электронной почты, игровые консоли и персональные видеомагнитофоны (PVR). Этот набор трассировок на уровне диска представляет большинство рабочих нагрузок ввода-вывода. Следы измеряются как в производственных, так и в контролируемых системах. В контролируемые системы, только сценарий, по которому работает приложение контролируется. Все измерения были проведены в течение 2004 календарного года на современном оборудовании. системы в то время.

Наша оценка, как правило, согласуется с предыдущими работами [5,12,13] о зависимости от приложения характеристик нагрузки ввода-вывода. Мы наблюдаем, что соотношение ЧТЕНИЕ / ЗАПИСЬ, доступ шаблон и обработка трафика WRITE зависят от приложения. Однако большинство характеристик различаются только в зависимости от окружающей среды. Окружающая обстановка зависимые характеристики включают скорость поступления запросов на диск, время обслуживания, время отклика, последовательность и средняя длина интервалов простоя. Мы замечаем, что CE имеет тенденцию быть более изменчивым. среда, когда речь идет о характеристиках рабочей нагрузки, чем рабочий стол или корпоративные.Несмотря на зависимость рабочей нагрузки от конкретных приложений и сред, Есть характеристики, описывающие общую рабочую нагрузку ввода-вывода, которые остаются согласованными через приложения и среды. Один из них скачкообразная нагрузка. Мы наблюдаем, что рабочая нагрузка на уровне диска является скачкообразной. аналогично сети [10], Веб-сервер [4] и трафик файловой системы [8]. Поскольку оценка скачкообразной нагрузки дискового накопителя имеет решающее значение для разработки точные генераторы синтетической рабочей нагрузки дисковых накопителей [5] и прогнозы поведения системы хранения [7], мы количественно оцениваем и показывают, что прерывистость проявляется на уровне дисковода почти во всех вычислительные среды.

Остальная часть этого документа организована следующим образом. В В разделе 2 мы объясняем среду измерения и укажите формат трассировки. В Разделе 3 мы представляем общую характеристику данных трассировки. В разделе 4 представлен подробный анализ взаимоприбытия. процесс запечатлен по нашим следам. В разделе 5 мы обсудить характеристики процесса обслуживания в наших трассировках. Мы завершаем разделом 6, где мы Подведем итоги.

В этой статье мы охарактеризуем рабочие нагрузки дисковых накопителей с точки зрения к различным вычислительным средам, классифицированным на основе их требования к сложности, приложениям и производительности:

Предприятие , которое включает компьютерные системы высокого класса, где система хранения часто состоит из RAID-массивов и поддерживает такие приложения, как Интернет, базы данных и серверы электронной почты.

Настольный компьютер , в том числе персональные компьютеры с одним диском диски, поддерживающие однопользовательские приложения.

Бытовая электроника — CE , включая бытовую электронику устройства, у которых есть диск для хранения данных. К устройствам CE относятся видеомагнитофоны, игровые консоли, MP3-плееры и цифровые камеры.

Таблица 1: Общие характеристики. Следы обозначены приложение, специально поддерживаемое системой хранения.

След Enviro № из Длина № из R / W Автобус Ср. Автобус Ср. Ср. / Макс. — номер Диски Треб. % Холостой ход Режим простоя Внутр. Респ. Время QL Интернет ЛОР 1 7.3 часа 114 814 44/56 96% 274 мс 13,06 мс 1/16 Эл. Почта ЛОР 42 25 часов 1 606 434 99/1 92% 625 мс 13,28 мс 3/9 Разработка программного обеспечения. ЛОР 42 12 часов 483 563 88/12 94% 119 мс 8.62 мс 2/7 Учетные записи пользователей ЛОР 42 12 часов 168 148 87/13 98% 183 мс 12,82 мс 3/8 Рабочий стол 1 СТОЛ 1 21 час 146 248 52/48 99% 1000 мс 3,08 мс 1/1 Рабочий стол 2 СТОЛ 1 18 часов 159 405 15/85 99% 506 мс 2.63 мс 1/1 Рабочий стол 3 СТОЛ 1 24 часа 29 779 44/56 99% 402 мс 2,64 мс 1/1 PVR A CE 1 20 часов 880 672 95/5 89% 72 мс 9,77 мс 1/1 PVR B CE 1 2.8 часов 138,155 54/46 82% 60 мс 8,20 мс 1/1 MP3 CE 1 2,2 часа 40 451 69/31 18% 37 мс 5,71 мс 1/1 Игровая консоль CE 1 1,4 часа 33 076 83/17 95% 142 мс 1.08 мс 1/1

В связи с действующими соглашениями о неразглашении следы оцениваются в этой статье, мы не будем подробно объяснять системы измерения. Однако отметим, что наше предприятие следы измеряются в производственных системах. Это значит, что владелец системы разрешил нам проводить измерения, пока система работала в обычном режиме. За исключением веб-сервера, все другие корпоративные системы являются многодисковыми. системы, сконфигурированные в RAID-массивы.Все измеряемые корпоративные системы состоят из дисководов SCSI. В случаях, когда длина трассы меньше 24 часов, измерение проводится в рабочее время. Фактически в течение 25 часов отслеживания электронной почты наибольший всплеск нагрузки приходится на ночное резервное копирование. В настоящее время мы не проводили измерений в корпоративной базе данных. системы, и это категория приложений, которой не хватает в нашей сбор следа.

Следы рабочего стола измеряются на ПК сотрудников (инженеров), работающих под Windows или Linux, пока они запускают свои повседневные приложения.Следы КЭ измеряются в контролируемых системах (т. Е. Сценарий приложение устанавливается инженером, выполняющим измерения). У нас есть две записи PVR, измеренные на PVR двух разных поставщиков. Трасса « PVR A » работает всю ночь; он записывает двухчасовые шоу непрерывно, периодически воспроизводит шоу и одновременно очищает медиа. Аналогичным образом « PVR B » воспроизводит и записывает одновременно в диапазоне от 3-х часов. Трасса « Игровая консоль » измеряется на игровой консоли во время игры.След в формате MP3 измеряется в сетевой системе с 3 плеерами. и песни размером 10–20 ГБ LBA. Все измерены настольные системы и системы CE состоят из дисководов ATA / IDE

Все трассы измеряются с помощью анализатора SCSI или IDE, который перехватывает Шина ввода-вывода электрические сигналы и хранит их. Сигналы декодируются позже. время для создания окончательных трассировок. Выбор анализатора позволяет отслеживать коллекцию без изменения программного стека целевой системы и не влияет на производительность системы.

Запись трассировки для каждого запроса время прибытия и время отправления в масштабе 1/100 миллисекунды. Поскольку средний срок службы запрос одного диска составляет несколько миллисекунд, степень детализации Время прибытия и отправления является точным для целей нашей оценки. Кроме того, каждая запись трассировки содержит длину запроса в байтах, первая номер логического блока запрашиваемых данных, тип каждого запроса, (например, READ или WRITE), идентификатор диска (когда измерения выполняются в массив дисков) и длину очереди на диске.Длина следов варьируется от одного часа до нескольких часов, а продолжительность количество запросов в трассировках колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионы.

Из расширенного набора трасс, который у нас есть, мы выбрали несколько репрезентативные, чтобы упростить презентацию. Таблица 1 перечисляет все трассы, которые мы оцениваем в этой статье, и их основные такие характеристики, как количество дисков в системе, длина трассы в часах, количество запросов в трассировке, соотношение ЧТЕНИЕ / ЗАПИСЬ, Простоя шины ввода-вывода, средняя продолжительность интервалов простоя, среднее время отклика на диске, а также средняя и максимальная очередь длина на приводе (по каждому поступающему запросу).

Важное наблюдение из таблицы 1 — диски простаивают. Однако простой автобуса (который измеряется по нашим следам) не означает, что в системе ввода-вывода нет невыполненных запросов. Например, если глубина очереди диска равна единице, то очередь происходит в файле. система, и часто шина простаивает менее 1 мс между одним диском завершение запроса и поступление нового запроса на диск. Выявление простоя дискового накопителя важно, когда дело доходит до планирование фоновых действий, таких как очистка, очистка кеша, и выключение диска (для экономии энергии).Обратите внимание, что разные фоновые действия предъявляют разные требования к праздность. Очистку и очистку кеша можно выполнить за интервалы от десятков до сотен миллисекунд, выключение должно быть срабатывает при простоях с интервалами более нескольких секунд или минут. Наши трассировки показывают, что процент интервалов простоя больше, чем 200 мс составляют в среднем 20%, 50% и 35% всех интервалов простоя не менее 1 мс на предприятии, настольном компьютере и CE среды соответственно.

Среднее время отклика (см. Таблицу 1) во всех системах составляет всего несколько миллисекунд. Для трассировок предприятия время ответа — это сумма времени ожидания в очереди. и время обслуживания (до 16 запросов ставятся в очередь на измеряемом SCSI диски). Для трассировки рабочего стола и CE, поскольку нет очереди, время отклика приблизительно соответствует времени обслуживания жесткого диска, в разумных пределах.

Шаблон доступа (т. Е. Позиция запроса) является одним из наиболее распространенных. важные характеристики рабочих нагрузок дисковода, потому что это связанные с процессом обслуживания диска.В целом считается, что корпоративная среда и среда рабочего стола работают в основном при случайных рабочих нагрузках (т. е. запросы распределяются равномерно по (и поперек) поверхности диска). Случайные рабочие нагрузки предъявляют высокие требования к обслуживанию, поскольку дисковое плечо должно искать от одного трека к другому. С другой стороны, рабочие нагрузки последовательного ввода-вывода, часто связанные с потоковое видео / аудио на различных устройствах CE, требуется только умеренная голова движения и, как следствие, невысокие требования к обслуживанию. На рисунке 1 показаны схемы доступа для трех из следы таблицы 1.Как и ожидалось, шаблон доступа для предприятия более случайный, чем для настольных ПК и CE очень последовательна. Обратите внимание, что диапазон доступные LBA охватывают все доступное пространство на диске, указывая, что (по крайней мере, для предприятий и настольных ПК) диски работают почти на полную мощность, и доступ к большинству данных осуществляется во время период измерения

Рисунок 1: Шаблон доступа (доступ к LBA во времени). Горизонтальные линии указывают на последовательные обращения к диску.

Разработка программного обеспечения.
Настольный 2
PVR B

Мы видим, что в корпоративных системах степень последовательности между ЧТЕНИЕМ и ЗАПИСЕЙ отличается. ЗАПИСИ более последовательны чем ЧИТАЕТ, потому что различные кеши на пути ввода-вывода объединяйте небольшие записи для повышения производительности. Мы измеряем степень последовательности как долю запросов от поток ввода-вывода, который является полностью последовательным (т.е. конец LBA запроса — это начните LBA для последующего) и покажите его в Рисунок 2 только для трасс предприятия. Следы CE имеют последовательность в два раза больше, чем у корпоративных трассировок, и здесь опущены из-за нехватки места.

Рисунок 2: Последовательность трафика в корпоративной среде. Мера — это часть полностью последовательных запросов к общее количество запросов на ЧТЕНИЕ, ЗАПИСЬ и то и другое.

Таблица 2 показывает статистику по размер запроса.Обратите внимание, что средний размер запросов варьируется. а их изменчивость (измеряемая через коэффициент вариации) неизменно низка. По всем следам общее размер запроса составляет 4 КБ (третий столбец в Таблица 2), кроме потоковой передачи видео и игровой консоли, которая выдает 128 КБ Запросы. Самый большой измеренный размер запроса — 128 КБ. хотя и в разработке программного обеспечения, и в электронной почте следы повторения (всего 5 на трассу) запросов, превышающих 128 КБ (но не более 244 КБ).

Таблица 2: Среднее значение и коэффициент вариации размеров запроса.Третий и четвертый столбцы показать два наиболее распространенных размера в КБ и их соответствующие порция для каждого следа.

След Среднее CV Common Req. Размеры 1-й 2-я Интернет 16K 1,4 4K (55%) 64К (17%) Эл. Почта 16K 1.2 4K (60%) 8K (8%) Разработка программного обеспечения. 20K 1,2 4K (40%) 16K (17%) Учетные записи пользователей 23К 1,3 4K (43%) 8K (11%) Настольный 1 10K 1,3 4K (56%) ,5 К (20%) Настольный 2 23К 1.1 4K (41%) 64К (24%) Настольный 3 13K 1,3 4K (34%) ,5 К (20%) PVR A 5K 2,4 4K (30%) 1 К (22%) PVR B 42K 1,3 128 КБ (29%) 8K (21%) MP3-плеер 12K 1.0 4K (62%) 32 К (26%) Игровая консоль 54K 0,9 128 КБ (27%) 64К (12%)

При проектировании систем хранения данных, особенно высокопроизводительных, значительные усилия тратятся на эффективную обработку WRITE-трафика потому что это связано как с производительностью, так и с надежностью. NVRAM, в которой безопасно хранятся данные даже при отключениях электроэнергии и сбой системы, рассматривается как привлекательная функция на разных уровнях пути ввода-вывода для оптимизации обработки трафика WRITE [13].На рисунке 3 мы представляем время жизни WRITEs как функция времени для трех трасс из таблицы 1. Для каждого запроса WRITE мы отмечаем, перезаписан ли какой-либо из его блоков. снова на время следа. Если набор блоков не перезаписаны, то их время WRITE равно оставшейся продолжительности трассировки. Непереписанные блоки попадают на диагонали сюжетов в Рисунок 3. Мы наблюдаем, что корпоративные среды, такие как Трассировка электронной почты не перезаписывает данные, записанные во время измерения. период.Это указывает на то, что верхние уровни пути ввода-вывода эффективно оптимизировать WRITE-трафик на диск. Ожидается, что трассировка « Учетные записи пользователей » будет состоять из запросов, которые обновляют метаданные файловой системы и имеют строгие требования к согласованности (т. е. файловая система передает данные на диск, а не хранит их в каком-либо кешей пути ввода-вывода). Такое поведение системы вызывает часть WRITE переписывать трафик в короткие промежутки времени. На трассировках CE (см. График « PVR A » на рисунке 3), нет NVRAM для оптимизации WRITE трафика, поэтому есть много переписанных блоки во время трассировки.

Рисунок 3: Время жизни каждой ЗАПИСИ во времени. Неперезаписанные ЗАПИСИ падают по диагонали участков.

Учетные записи пользователей
Эл. Почта
PVR A

Представляем общие статистические свойства запроса. время между прибытиями (т.е. среднее значение и коэффициент вариации) в таблице 3.Обратите внимание, что трассы Enterprise и CE имеют более высокое среднее прибытие. по сравнению с настольными. Время между прибытиями постоянно меняется, а CV достигает 19, за исключением следов CE. Мы ожидаем Приложения CE, которые в основном транслируют видео / аудио, имеют низкую изменчивость времени между прибытиями.

Таблица 3: Среднее значение и коэффициент вариации времени прибытия и обслуживания наших следов.

След Время прибытия Сервис раз Среднее CV Среднее CV Интернет 229.6 6,3 6,64 0,69 Эл. Почта 56,9 9,0 5,59 0,75 Разработка программного обеспечения. 88,0 12,3 6,34 0,84 Учетные записи пользователей 246,6 3,8 6,10 0,74 Настольный 1 509,8 17,7 3,08 2.22 Настольный 2 405,0 7,0 2,63 1,98 Настольный 3 2882,2 19,2 2,64 1,97 PVR A 80,6 8,2 9,77 0,55 PVR B 72,7 1,0 8,20 1,24 MP3-плеер 195.2 2,1 5,71 2,38 Игровая консоль 148,4 3,2 1,08 0,83

Мы также ориентируемся на периодичность прибытия и оцениваем Hurst параметр, который широко используется для количественной оценки дальнодействующей зависимости и вздутие живота [3,10]. Мы используем инструмент Selfis [9] для вычисления параметра Херста. используя два разных метода (т. е. агрегированную дисперсию, и перидограмма).Подробности об этих двух методах можно найти в [3]. Мы представляем наши результаты в таблице 4. Обратите внимание, что значение параметра Херста 0,5 или больше указывает на дальность действия. зависимость [3] во временном ряду (в нашем случае ряд время между прибытием). Делаем вывод, что время между приходами на диск привода зависят от дальнего действия, потому что все значения в Таблице 4 больше 0,5. Одно из прямых последствий дальнодействующей зависимой время между прибытиями зависит от поведения очередей и насыщения, которое происходит быстрее при длительном зависимом времени, чем при независимом времени между прибытиями.

Таблица 4: Параметры Херста времени между прибытиями и расстояния поиска, вычисленные с помощью методы агрегированной дисперсии и перидограммы.

След Время прибытия Расстояние поиска Совокупное Перидограмма Агрегат Перидограмма Разница Разница Веб-сервер 0.81 0,672 0,89 0,972 Эл. Почта 0,83 0,727 0,76 0,734 User Acc. 0,75 0,782 0,78 0,758 Soft.Dev. 0,79 0,498 0,75 0,885 Рабочий стол 1 0,71 0,593 0,78 1.002 Рабочий стол 2 0,84 0,675 0,82 0,938 Рабочий стол 3 0,73 0,640 0,88 0,963 PVR A 0,86 0,614 0,87 0,873 PVR B 0,54 0,577 0,59 0,243 MP3-плеер 0.83 0,928 0,74 0,976 Игровая консоль 0,82 0,842 0,87 1,248

В этом разделе мы сосредоточимся на процессе обслуживания на диске для следов таблицы 1. Напомним, что в наших трассировках мы фиксируем только время прибытия и отправления. время на запрос. Поскольку для трассировок рабочего стола и CE нет очереди, разница между временем отправления и прибытия приблизительно соответствует время обслуживания на диске.Для трасс SCSI, где очередь присутствующих на диске, оцениваем характеристики процесса обслуживания используя данные только тех запросов, которые находят пустую очередь на диске по прибытии. Обратите внимание, что такая аппроксимация времени обслуживания не далека от настоящий, потому что нагрузка на следах нашего предприятия легкая и наиболее загруженная периоды имеют только одну заявку.

Таблица 3 показывает среднее значение и коэффициент вариации. для расчетного времени обслуживания наших трасс.Обратите внимание, что среднее время обслуживания составляет несколько миллисекунд. Обратите внимание, что резюме меньше 1 означает, что процесс имеет меньшую изменчивость, чем экспоненциальное распределение с хорошим поведением, CV которого равен 1. Корпоративная среда и среда настольных компьютеров стабильно работают в рамках среды. Трассы для настольных компьютеров имеют меньшее время обслуживания и более высокое резюме, чем трассировки для предприятий, потому что: во-первых, трассировки наших настольных компьютеров более последовательны, чем трассировки корпоративных, и, во-вторых, поскольку диски для настольных ПК работают с включенной функцией WRITE-back cache, а корпоративные диски работать со сквозным кешем WRITE.Последний легко извлекается от следов, потому что большинство ЗАПИСЕЙ на рабочем столе следят это займет меньше миллисекунды. Среда CE показывает несоответствие в среднем и CV времени обслуживания. между трассировками, что делает приложение процесса службы CE зависимым.

Мы также анализируем структуру зависимости позиций запроса, как способ понимать зависимости в процессе обслуживания и шаблоны доступа в уровень дисковода. Мы вычисляем параметр Херста для расстояний поиска (LBA) между последовательными запросами и представить результаты в таблице 4.Напомним, что для каждого запроса в трассировке мы запишите начальный LBA и размер запроса. Следовательно, мы вычисляем расстояние поиска как разница между начальным LBA каждого запроса и конечным LBA предыдущий запрос.

Обратите внимание, что расстояния поиска на всех трассах сильно зависят от дальнего действия. Количественно расстояния поиска демонстрируют более сильную дальнодействующую зависимость, чем время между прибытиями (также показано в Таблице 4). Такое поведение еще раз подтверждает, что локальность является неотъемлемой характеристикой диска. управлять рабочими нагрузками [13].Хотя корпоративные рабочие нагрузки более случайны, чем настольные или CE, в корпоративных систем, есть несколько планировщиков ввода-вывода и кешей в многоуровневой Путь ввода-вывода, который упорядочивает и объединяет запросы таким образом, чтобы расстояние логического поиска между последовательными запросами сведено к минимуму.

В этой статье мы охарактеризовали рабочие нагрузки дисковых накопителей по трем разным параметрам. вычислительные среды (например, корпоративная, настольная и бытовая электроника). Наша оценка согласуется с предыдущей работой, касающейся прикладного характера. характеристик нагрузки ввода-вывода.Мы наблюдаем, что соотношение ЧТЕНИЕ / ЗАПИСЬ, доступ шаблон, обработка ЗАПИСЕЙ зависит от конкретных приложений. Однако большинство характеристик различаются только в зависимости от окружающей среды. Характеристики, зависящие от окружающей среды, включают длину интервалов простоя, скорость поступления запросов, время обслуживания диска запроса и время ответа, последовательность рабочей нагрузки, производительность WRITE и размер запроса. Что еще более важно, есть характеристики общей рабочей нагрузки ввода-вывода. которые остаются последовательными в приложениях и средах.Один из особых Обратите внимание, это скачкообразность рабочей нагрузки (т. е. дальняя зависимость). Мы наблюдаем, что рабочие нагрузки на уровне диска, в частности, время прибытия запросов расстояния поиска и запроса зависят от большого расстояния. Дальнего действия зависимость, как мера временного местоположения во временном ряду, имеет множество последствия, в частности, когда дело доходит до прогнозирования всей системы и конкретных насыщенность ресурсами. В результате следует снимать вздутие живота. учитывается при проектировании новых систем хранения, а ресурс политики управления на различных уровнях пути ввода-вывода.Мы хотели бы поблагодарить Джеймса Дайкса, Джингли Ли и Скотта Бортона за все их усилия по сбору и синтаксическому анализу этих следов и обеспечению их доступности нам. Благодарим Кимберли Китон за прекрасное пастырское дело. нашей бумаги. Ее комментарии и комментарии анонимных рецензентов значительно улучшил представление этой статьи.

1

A LVAREZ, G., K EETON, K., R IEDEL, E., AND U YSAL, M.
Описание рабочих нагрузок с интенсивным использованием данных на современных дисковых массивах.
В Труды семинара по компьютерной архитектуре Оценка с использованием коммерческих рабочих нагрузок (2001).

2

A NDERSON, D., D YKES, J., AND R IEDEL, E.
SCSI против ATA — больше, чем интерфейс.
В материалах 2-й конференции USENIX по файлам и Storage Technologies, (FAST’03) (Сан-Франциско, Калифорния, 2003 г.).

3

B ERAN, J.
Статистика для процессов с длинной памятью .
Chapman & Hall, Нью-Йорк, 1994.

4

C ROVELLA, M. E., AND B ESTAVROS, A.
Самоподобие в трафике всемирной паутины: доказательства и возможные причины.
В документе SIGMETRICS ’96: Материалы конференции ACM SIGMETRICS 1996 г. международная конференция по измерению и моделированию компьютерных систем (1996), ACM Press, стр.160-169.

5

G ANGER, G.R.
Создание репрезентативных синтетических рабочих нагрузок: нерешенная проблема.
In Proceedings of Computer Measurement Group (CMG) Conference (декабрь 1995 г.), стр. 1263-1269.

6

G OMEZ, M. E., AND S ANTONJA, V.
Новый подход в моделировании и создании синтетического диска нагрузка.
В Труды 8-го Международного симпозиума по моделированию, Анализ и моделирование компьютерных и телекоммуникационных систем; MASCOTS’00 (2000), IEEE Computer Society, стр.199-207.

7

G OMEZ, M. E., AND S ANTONJA, V.
О влиянии скачков нагрузки на производительность диска.
В Характеристика рабочей нагрузки появляющегося компьютера приложения (2001), Kluwer Academic Publishers, стр. 181-201.

8

G RIBBLE, S. D., M ANKU, G. S., R OSELLI, D., B REWER, E. A., G IBSON, T. J., И M ILLER, E.Л.
Самоподобие в файловых системах.
In Proceedings of the ACM SIGMETRICS / PERFORMANCE Joint международная конференция по измерению и моделированию компьютерных систем (1998), стр. 141-150.

9

K ARAGIANNIS, T., F ALOUTSOS, M., AND M OLLE, M.
Удобный инструмент анализа самоподобия.
Специальный раздел по инструментам и технологиям для сетей Исследования и образование, ACM SIGCOMM Computer Communication Review 33 , 3 (2003), 81-93.

10

L ELAND, W. E., T AQQU, M. S., W ILLINGER, W., AND W, ILSON, D. V.
О самоподобном характере трафика Ethernet.
Транзакции IEEE / ACM в сети 2 (1994), 1-15.

11

O USTERHOUT, J. K., C OSTA, H. D., H ARRISON, D., K UNZE, J. A., K UPFER, M. D., AND T HOMPSON, J.Г.
Анализ файловой системы bsd unix 4.2 на основе трассировки.
В SOSP (1985), стр. 15-24.

12

R OSELLI, D., L ORCH, J. R., AND E.A NDERSON, T.
Сравнение рабочих нагрузок файловых систем.
В Протоколах Ежегодной технической конференции USENIX (2000), С. 41-54.

13

R UEMMLER, C., AND W ILKES, J.
Шаблоны доступа к диску Unix.
в Proceedings of the Winter 1993 USENIX Technical Conference (1993), стр. 313-323.

14

R UEMMLER, C., AND W ILKES, J.
Введение в моделирование дисководов.
Компьютер 27 , 3 (1994), 17-28.

15

В ОГЕЛС, Вт.
Использование файловой системы в Windows NT 4.0.
In Proceedings of the ACM Symposium on Operation Systems Принципы (SOSP) (1999), стр.Кредит Dell Business: Предлагается бизнес-клиентам WebBank, членом FDIC, который определяет квалификацию и условия кредита. Налоги, стоимость доставки и другие сборы являются дополнительными и могут варьироваться. 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 в континентальной части США (кроме Аляски).Только С. Существуют и другие исключения. Недействительно для торговых посредников и / или онлайн-аукционов. Дополнительную информацию о программе Dell Rewards можно найти по адресу 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 торговых посредников. 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.

Характеристики производительности жесткого диска

Характеристики производительности жесткого диска уже представлены в Разделе 4.2.4 Жесткие диски ; в этом разделе обсуждается вопрос более подробно.Системным администраторам важно понять, потому что без хотя бы базовых знаний о том, как жесткие диски работать, можно невольно внести изменения в вашу систему конфигурация, которая может негативно повлиять на его производительность.

Время, необходимое жесткому диску для ответа и завершения ввода-вывода запрос зависит от двух вещей:

В следующих разделах исследуются эти аспекты жесткого диска. производительность более подробно.

5.4.1. Механические / электрические ограничения

Поскольку жесткие диски являются электромеханическими устройствами, они с учетом различных ограничений на их скорость и производительность. Каждый Запрос ввода-вывода требует, чтобы различные компоненты привода работали. вместе, чтобы удовлетворить просьбу. Поскольку каждый из этих компонентов имеют разные эксплуатационные характеристики, общая производительность жесткий диск определяется суммой производительности отдельные компоненты.

Однако электронные компоненты на порядок не ниже величина быстрее, чем механические компоненты. Следовательно, это механические компоненты, которые оказывают наибольшее влияние на общую жесткость мощность привода.

	Наконечник
	Самый эффективный способ повысить производительность жесткого диска — это максимально снизить механическую активность привода.

Среднее время доступа типичного жесткого диска составляет примерно 5,6 миллисекунды. В следующих разделах эта цифра разбита на более подробные сведения, показывающие, как каждый компонент влияет на общую производительность жесткого диска. представление.

5.4.1.1. Время обработки команды

Все производимые сегодня жесткие диски имеют сложные встроенные компьютерные системы, контролирующие их работу. Эти компьютеры системы выполняют следующие задачи:

• Взаимодействие с внешним миром через жесткий диск интерфейс

• Управление работой остальных частей жесткого диска компоненты, восстанавливающиеся после любых ошибок, которые могут возникают

• Обработка необработанных данных, считываемых и записываемых в фактическую носители данных

Хотя микропроцессоры, используемые в жестких дисках, относительно мощные, поставленные перед ними задачи требуют времени, чтобы выполнять.В среднем это время находится в диапазоне 0,003. миллисекунды.

5.4.1.2. Головки чтения / записи данных

Головки чтения / записи жесткого диска работают только тогда, когда диск кружатся тарелки, над которыми они «летают». Потому что это движение носителя под головками, что позволяет данным быть прочитано или написано, время, которое требуется для носителя, содержащего желаемый сектор, чтобы пройти полностью под головой, — это подошва определитель вклада головы в общее время доступа.Этот в среднем 0,00014 миллисекунд для диска 10000 об / мин с 700 секторами на трек.

5.4.1.3. Задержка вращения

Поскольку пластины жесткого диска постоянно вращаются, когда поступает запрос ввода-вывода, маловероятно, что пластина будет точно в нужной точке вращения, необходимой для получить доступ к желаемому сектору. Поэтому даже если остальная часть диска готов получить доступ к этому сектору, необходимо, чтобы все подождите, пока тарелка вращается, переводя нужный сектор в положение под головкой чтения / записи.

Это причина того, почему высокопроизводительные жесткие диски обычно вращают свои дисковые пластины на более высоких скоростях. Сегодня скорость 15000 об / мин зарезервированы для высокопроизводительных приводов, в то время как 5400 об / мин считается достаточным только для приводов начального уровня. Этот в среднем 0,05 миллисекунды для привода со скоростью вращения 10000 об / мин.

5.4.1.4. Перемещение рычага доступа

Если в жестких дисках есть один компонент, который можно рассматривать его ахиллесова пята, это рука доступа.Причина этого что рычаг доступа должен очень быстро и точно перемещаться по относительно большие расстояния. Кроме того, движение рычага доступа не непрерывно — он должен быстро ускоряться по мере приближения желаемого цилиндра, а затем так же быстро замедлите движение, чтобы избежать перескакивание. Следовательно, рычаг доступа должен быть прочным (чтобы выжить насильственные силы, вызванные необходимостью быстрого передвижения), но также легкий (чтобы было меньше массы для ускорения / замедления).

Достичь этих противоречивых целей сложно, и это факт. показано, сколько времени занимает движение руки доступа, когда по сравнению со временем, затраченным на другие компоненты. Следовательно движение рычага доступа является основным фактором, определяющим жесткое общая производительность накопителя, составляющая в среднем 5,5 миллисекунды.

5.4.2. Нагрузка на ввод-вывод и производительность

Другая вещь, которая контролирует производительность жесткого диска, — это ввод-вывод. нагрузка, которой подвергается жесткий диск.Некоторые специфические аспекты нагрузки ввода / вывода:

• Количество операций чтения по сравнению с записью

• Количество текущих считывающих / записывающих устройств

• Расположение операций чтения / записи

Более подробно они обсуждаются в следующие разделы.

5.4.2.1. Чтение против записи

Для среднего жесткого диска, использующего магнитные носители для данных хранилище, количество операций чтения ввода-вывода по сравнению с количеством запись операций ввода-вывода не вызывает особого беспокойства, так как чтение и запись данные занимают одинаковое количество времени [1].Однако другое массовое хранилище технологиям требуется разное время для обработки операций чтения и пишет [2].

Влияние этого заключается в том, что устройства, которым требуется больше времени для обработки запись операций ввода-вывода (например) сможет обрабатывать меньше писать ввод / вывод, чем читать ввод / вывод. Посмотрел с другой стороны, запись ввода / вывода будет потребляют больше возможностей устройства для обработки запросов ввода-вывода, чем будет чтение ввода / вывода.

5.4.2.2. Несколько устройств чтения / записи

Жесткий диск, обрабатывающий запросы ввода-вывода из нескольких источников. испытывает другую нагрузку, чем жесткий диск, обслуживающий ввод-вывод запросы только из одного источника.Основная причина этого связана с тот факт, что несколько инициаторов запросов ввода / вывода могут более высокие нагрузки ввода-вывода на жесткий диск, чем при одиночном вводе-выводе запрашивающий.

Это связано с тем, что, если не считать того, что запросчик ввода / вывода является инструмент тестирования, который ничего не делает, кроме как генерирует запросы ввода / вывода как как можно быстрее, перед выполняется ввод / вывод. В конце концов, запрашивающий должен определить характер запроса ввода-вывода, прежде чем он может быть выполнен.Поскольку обработка, необходимая для принятия этого решения, требует времени, там будет верхним пределом нагрузки ввода / вывода, которую может генерировать — только более быстрый процессор может поднять его. Это ограничение становится более выраженным, если запрашивающий требует участия человека перед выполнение ввода / вывода.

Однако при использовании нескольких инициаторов запросов могут возникнуть более высокие нагрузки ввода / вывода. выдержанный. Пока доступна мощность процессора, достаточная для поддержки обработка, необходимая для генерации запросов ввода / вывода, добавление дополнительных Запросы ввода / вывода будут продолжать увеличивать результирующий ввод / вывод. нагрузка.

Однако есть еще один аспект, который также имеет подшипник. на результирующую нагрузку ввода-вывода. Это обсуждается в следующих раздел.

5.4.2.3. Местоположение чтения / записи

Хотя и не строго ограничено для множественных запросов окружающей среде, этот аспект производительности жесткого диска, как правило, показывает себя больше в такой среде. Вопрос в том, запросы, сделанные с жесткого диска, предназначены для данных, которые физически рядом с другими запрашиваемыми данными.

Причина, по которой это важно, становится очевидной, если Следует иметь в виду электромеханический характер жесткого диска. В Самый медленный компонент любого жесткого диска — рычаг доступа. Следовательно, если данные, к которым обращаются входящие запросы ввода-вывода, не требуют движение рычага доступа, жесткий диск сможет обслуживать намного больше запросов ввода / вывода, чем если бы доступ к данным был распределен по всему приводу, требуя обширного рычага доступа движение.