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».
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.
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.
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.
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.
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.
→
→
→
╔═───────────────════════───────────────═╗
│ "ВИHЧЕСТЕР" HА SCORPION"Е │
│ ДЛЯ │
│ "ЧАЙHИКОВ" │
╚═──────────────────────────────────────═╝
(c) Юрий Буравцов
Что такое - "винчестер"
и Для чего он нужен
Эти устройства похожи в одном на сами
компьютеры, в которых они устанавливаются.
Люди не понимают, как они нуждаются в них
до тех пор, пока не начнут ими пользовать-
ся. Внезапно оказывается, что эти устройс-
тва им
жизненно важно необходимы
, и эта
необходимость растёт с каждым днём их экс-
плуатации. После работы с жёстким диском
все удивляются, как это можно обойтись без
него. Он помогает увеличить быстродействие
выполнения каждодневной работы по загрузке
определённых программ. Благодаря тому, что
он позволяет организовать работу с инфор-
мацией очень быстро, существенно повысив
производительность системы, кажется, что
остальные составляющие компьютера улудшают
свои характеристики.
Мне, как члену редакции, для работы с
огромными объёмами информации винчестер
был просто жизненно необходим. До его ис-
пользования я возился с дискетами, как
когда-то давным давно - с аудио-кассетами,
где хранились различные программы для ZX
Spectrum... А вы помните это время? Какое
чувство у вас при этом возникает?
Что же такое - жёсткий диск? Рассмотрим
его более подробно.
В отличие от дисковода флоппи-дисков,
головки чтения/записи винчестера не сопри-
касаются с рабочими поверхностями диска.
Объясняется это тем, что жёсткий диск пос-
тоянно вращается со скоростью от 3600 обо-
ротов в минуту и выше, благодаря чему дос-
тигается высокая скорость обмена информа-
цией. Hо всё-таки головки находятся на
расстоянии нескольких микрон от рабочих
поверхностей диска. Поэтому пространство в
зоне обмена должно быть механически чис-
тым. Что это значит? Любая пылинка по
сравнению с расстоянием между головкой и
поверхностью кажется валуном, который спо-
собен изменить направление головки. А это,
в свою очередь, может привести к так назы-
ваемому
падению
головки. При этом магнит-
ное покрытие диска приобретает глубокую
борозду. Естесственно, на этом месте уже
обмен информацией с компьютером невозмо-
жен.
Поэтому все жёсткие диски герметически
закрыты металлическими кожухами, а внут-
реннее пространство диска заполнено инерт-
ным газом.
Я упомянул понятие
"рабочие поверхнос-
ти"
. Что это значит?
Дело в том, что современные жёсткие дис-
ки снабжены, как правило, несколькими дис-
ками
(блинами)
, расположенными один над
другим. Все они вращаются на одной оси с
одинаковой скоростью. Hесколько дисков су-
щественно повышают ёмкость всего винчесте-
ра (это ясно по определению).
Когда винчестер не работает, то головки
чтения/записи прижаты к поверхностям, а
при вращении диска создаётся воздушный по-
ток, который как бы приподнимает головки.
Поэтому в моменты старта или останова вин-
честера возможно повреждение магнитного
слоя диска. Старые модели винчестеров пе-
ред выключением питания нуждались в запус-
ке специальной программы, которая отводила
головки на неиспользуемое пространство
диска, процесс этот называется
парковкой
головок. В современных винчестерах это
происходит автоматически. Кроме того, при
толчке или любом другом неосторожном обра-
щении с винчестером может произойти смеще-
ние головок с неиспользуемой поверхности
на используемую. Поэтому современные моде-
ли винчестеров обладают
фиксатором
, удер-
живающим головки в зоне парковки на время
выключения питания.
Вообще же современная технология маг-
нитных покрытий жёстких дисков позволяет
не опасаться случайных падений головок,
т.к. сейчас покрытия настолько прочные,
что головка просто отскакивает от диска,
едва упав на него. В худшем случае выбьет-
ся лишь один сектор...
Чем ближе располагается головка к диску,
тем она более надёжно считывает информа-
цию, поэтому таким путём также достигается
повышение плотности чтения/записи.
Существует несколько типов интерфейсов
винчестеров. Hаиболее распространёнными
являются два:
IDE (Integration Drive
Electronic)
и
SCSI (Small Computer System
Interface)
. Интерфейс SCSI позволяет быст-
рее работать с массивами данных, чем IDE,
поэтому он более дорогой. В то же время
существует разновидность IDE -
Enchanced
IDE - усовершенствованная встроенная
электроника управления диском, позволяющая
использовать накопители свыше 500 МБ (ин-
терфейс IDE не позволял этого). Hа данный
момент интерфейс
E-IDE
является самым
распространённым.
При покупке винчестера стоит, так ска-
зать, "взглянуть в будущее"... Что это
значит? Это значит, что лучше всего поку-
пать надёжную вещь и достаточно большой
ёмкости. Ведь винчестер пригодится в даль-
нейшем не только на Spectrum"е, но и на
других машинах... К тому же, памяти, как,
впрочем, и денег, никогда не бывает слиш-
ком много. У меня винчестер ёмкостью 1,08
ГБ (гигабайт), из которых уже используется
ровно треть...
Кстати, пара слов о ёмкости диска. Изго-
товители устройств оперативной памяти счи-
тают, что в килобайте 1024 байта, а в ме-
габайте - 1024 килобайта. Именно этот
"двоичный" мегабайт мы и считаем за насто-
ящий мегабайт. С другой стороны, произво-
дители жёстких дисков полагают, что мега-
байт - это миллион байтов. Поэтому уста-
новленный стандартом IDE лимит на 528
МБайт в системе производителей жёстких
дисков равняется 504 "настоящим" мегабай-
там. Hе поэтому ли жёсткие диски выглядят
больше, чем они есть на самом деле?
Так что имейте ввиду.
О моделях. Hаиболее приемлимыми с точки
зрения производительности - то это
Western
Digital
и
Seagate
, компактности -
Seagate,
стоимости -
Conner
... Вообще, цены на
жёсткие диски постоянно падают, т.к. раз-
рабатываются всё новые и новые винчестеры
с большей ёмкостью. Года три-четыре назад
сенсацией были винчестеры ёмкостью 540 МБ,
сейчас же цифрой
9,1 ГБ
мало кого уди-
вишь...
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.
Любому современному компьютеру - стационарному или портативному - требуется устройство для хранения больших объемов данных. Из всех существующих на сегодняшний день разновидностей электронных хранилищ наиболее емкими являются накопители на магнитных жестких дисках (второе, более простое наименование - винчестер). Для компьютера или ноутбука достойной альтернативы им пока нет. И только в портативных устройствах - смартфонах, планшетах, некоторых субноутбуках - вместо них используется флеш-память, поскольку флеш-накопители более компактные и менее хрупкие, чем магнитные диски.
Сегодня эти термины используются в компьютерной среде как равнозначные. Откуда же произошло такое необычное для IT название? Обратимся к истории компьютерной отрасли.
В начале 1970 годов магнитные накопители были перспективной, но очень далекой от совершенства технологией. Хотя первый винчестер для компьютера был выпущен еще в 1956 году, шкаф размером с пару холодильников, весом в полторы тонны и емкостью 5 мегабайт был слишком габаритным даже для научных институтов - основного в то время заказчика подобной продукции.
В 1973 году компания IBM выпустила революционную модель 3340, отличавшуюся как высокой на то время скоростью доступа, так и большим объемом: в двух шкафчиках было установлено два жестких диска по 30 Мб каждый. Именно из-за объема разработчики называли эту модель "30-30". Такую же маркировку имела одна из моделей винтовок Winchester 30-30. С чьей-то легкой руки инженеры стали именовать "винчестером" свою новую разработку. Позже это название вышло за пределы IBM и закрепилось за всеми жесткими дисками.
Основной деталью жесткого диска, давшей название всему устройству, являются круглые алюминиевые (реже - стеклянные или керамические) пластины, покрытые слоем ферромагнетика. В первых моделях винчестеров в качестве покрытия использовали нестойкий оксид железа, сейчас наиболее популярный материал - диоксид хрома. Именно на этих пластинах и хранится информация. Современный винчестер может состоять как из одной такой пластины, так и из нескольких. Теперь более подробно о конструкции устройства.
Пластины закрепляются на оси, которая подключена к электродвигателю, обеспечивающему их вращение относительно блока магнитных головок. Последние используются для записи и чтения информации с пластин. К каждой из них подведены две головки: одна работает с верхней стороной конструктивного элемента, другая - с нижней.
Все составляющие винчестера заключены в алюминиевый корпус, защищающий хрупкие детали от пыли и снижающий риск механических повреждений.
Важной частью жесткого диска является управляющая электроника. Она регулирует скорость вращения шпинделя, позиционирование головок, переадресовывает команды компьютера механике жесткого диска и передает считанные данные в систему. Кроме того, к электронике винчестера относится буферная память, позволяющая оптимизировать работу жесткого диска: запросы компьютера накапливаются в памяти устройства, и головки выполняют их, плавно двигаясь над пластинами, а не дергаются по каждому заданию ПК.
Если вам все еще не совсем понятно, как устроен винчестер для компьютера, фото сделает изложенную информацию более наглядной.
При включении компьютера на жесткий диск подается ток, запускается двигатель, раскручивающий пластины. Из парковочной зоны выводится "коромысло", на котором находятся магнитные головки, и выдвигается к рабочей зоне (головки располагаются над пластинами). Обратите внимание: эти элементы никогда не касаются пластин (механический контакт неизбежно ведет к изнашиванию покрытия), а парят над ними в нескольких микронах.
Теперь винчестер готов к работе - записи или чтению информации. Как протекают эти процессы? Полученные от ПК данные электронная система винчестера преобразует в ток, подаваемый на магнитные головки. Оказавшись над незанятыми участками пластин, головки намагничивают их поверхность таким образом, чтобы разные микроскопические участки диска (домены) имели разный вектор намагниченности (расположение магнитных полюсов), образуя логические нули и единицы. Таким образом, информация сохраняется в понятном компьютеру виде.
Процесс считывания аналогичен. Находится участок, на котором хранится нужная информация, магнитное поле преобразуется в электронные импульсы, которые пересылаются в компьютер и там определенным образом интерпретируются операционной системой.
Необходимые данные записываются на жесткий диск по кругу, причем одновременно на все пластины. Каждый круг называется дорожкой. Дорожки разных пластин, которые головки записывают одновременно, образуют цилиндр. При форматировании они делятся на блоки или сектора определенного размера.
Однако при работе с компьютером пользователь не видит ни дорожек, ни цилиндров. Для операционной системы весь жесткий диск является единым массивом хранения данных. Ради удобства можно создать логические разделы винчестера произвольного размера. Считается, что первый из них будет соответствовать внешней, самой быстрой области диска. Именно сюда лучше устанавливать операционную систему.
Подключение винчестера к компьютеру осуществляется по двум направлениям: обмен данными и питание. Практически единственным используемым на сегодняшний день в персональных компьютерах интерфейсом обмена информацией между компьютером и жестким диском является протокол SATA (Serial ATA).
Существуют три его ревизии (поколения). SATA I устарел и не используется. SATA II может обеспечить скорость обмена данными до 300 Мб в секунду. Этого более чем достаточно для магнитных жестких дисков - пока что просто невозможно достичь такой скорости чтения и записи на магнитные пластины, так что и большая пропускная способность шины не нужна.
Другое дело, если вы планируете использовать винчестер SSD для компьютера. Скорость записи на флеш-накопитель может достигать 500 Мб/сек. Такие устройства, как правило, поддерживают новый стандарт SATA III со скоростью передачи данных до 600 Мб/сек.
Разъемы SATA различных ревизий одинаковы, так что вполне можно подключить устройство SATA III к компьютеру с поддержкой SATA I или наоборот. Но скорость обмена данными не превысит ту, что доступна для более медленного из сопряженных устройств.
Установка винчестера в ПК не является сложной задачей и не потребует особых знаний (или оборудования сложнее отвертки). Внимание! Все манипуляции внутри компьютера и ноутбука выполняются при отключенном питании!
Итак, прежде всего нужно снять стенку корпуса, установить жесткий диск в отведенное для него место и зафиксировать его по бокам четырьмя винтами. Затем следует подключить кабель (15 контактов) от блока питания. Хотя питание винчестера SATA осуществляется через специальный разъем, при его отсутствии можно использовать переходник Molex (4 контакта) - SATA (15 контактов).
Далее подключается кабель SATA (7 контактов) к винчестеру и разъему на материнской плате. Собственно, все: закрываем корпус и включаем компьютер. Никаких особых драйверов или настроек в большинстве случаев не потребуется.
Аналогично подключается винчестер к ноутбуку. Если при вскрытии корпуса будут повреждены пломбы изготовителя, это может стать основанием для отказа в гарантийном ремонте! С той, разумеется, оговоркой, что в ноутбук можно установить, как правило, только один винчестер. Поэтому после замены старого жесткого диска новым придется создать на нем разделы и установить операционную систему.
Пользователю ПК, выбирающему новый винчестер для компьютера или ноутбука? важно знать различные характеристики устройства, влияющие на его потребительские свойства.
Прежде всего, жесткие диски выпускаются в двух типоразмерах: 2,5 и 3,5 дюйма. Первые предназначены для использования в ноутбуках, вторые - в ПК. Винчестер для портативного устройства при необходимости можно установить с помощью специального корпуса-переходника.
Важнейшей потребительской характеристикой жесткого диска является его емкость. При покупке надо иметь в виду, что полезная емкость накопителя всегда меньше заявленной. Производитель ради красивой цифры на этикетке пускается на различные ухищрения: указывает данные исходя из формулы 1Гб = 1 миллиард байт (округляя в свою пользу примерно на 7 %), включает в общую емкость служебную область, которая не может быть использована для хранения информации.
На скорость работы влияют несколько характеристик: скорость вращения шпинделя, время доступа, размер буферной памяти. Остановимся на них более подробно.
Скорость вращения указывается в оборотах за минуту. Чаще всего встречаются устройства с показателями 5400 об/мин (ноутбуки), 7200 об/мин (компьютеры), 10000 об/мин (серверы).
Время произвольного доступа показывает, как быстро магнитная головка может переместиться к указанному сектору. Измеряется в миллисекундах (в среднем 7-11мс), чем их меньше, тем лучше.
Очень важным параметром является размер буферной памяти (кэша). Большой кэш - это и лучшая скорость, и большая долговечность устройства.
Долговечность характеризуется средним временем наработки на отказ, измеряемым в часах. Однако если на упаковке написано 1 000 000 часов, это не значит, что винчестер действительно прослужит сто лет. Но, сравнивая показатели разных моделей, можно составить некоторое представление об их качестве по этому показателю.
Уровень шума винчестера измеряется в децибелах. Как правило, чем быстрее устройство, тем оно шумнее и больше потребляет энергии.
Опираясь на знание характеристик жестких дисков, нетрудно будет разобраться, как выбрать винчестер для компьютера.
Прежде всего следует определиться с подходящим по размеру накопителем. Использовать в ПК ноутбучные винчестеры возможно, но нецелесообразно: за те же деньги вы получите устройство меньшей емкости и скорости. Впрочем, диски в 2,5 дюйма менее шумные и потребляют меньше энергии, чем их "коллеги" размером 3,5 дюйма.
С емкостью накопителя тоже все просто: чем больше, тем лучше (и тем дешевле в расчете на один гигабайт). Единственным ограничителем тут выступает кошелек покупателя.
Сильно переплачивать за скоростные показатели для домашнего или офисного компьютера вряд ли стоит: разница в производительности системы будет малозаметна, зато в цене и шуме компьютера - весьма ощутима. А для ноутбука это еще и более быстрая разрядка батареи.
Вот на чем не стоит экономить, так это на буферной памяти. Из моделей одинаковой емкости следует выбрать ту, в которой кэш самый большой.
Уровень шума имеет значение для домашнего компьютера, который предполагается использовать в ночное время в помещении, где спят другие люди, или для офиса, где установлено много машин. В таких случаях разумно будет поступиться производительностью ради комфорта. Шум, особенно ночью, вреден для здоровья.
Проверка винчестера может выполняться на разных этапах его эксплуатации и с разными целями. После покупки жесткого диска пользователь может проверить реальные скоростные показатели нового накопителя. Или спустя время удостовериться, не ухудшились ли они. Для этих целей можно использовать простую программу HD Speed. Выполнив заданное количество операций чтения и записи, она покажет, с какой скоростью на самом деле работает ваш жесткий диск.
Это же и многое другое умеет программа для винчестера HDTune. Продвинутому пользователю она предоставляет целый набор различных тестов производительности, а также полную информацию о жестком диске, включая данные с термодатчиков. Кроме того, HD Tune умеет проверять поверхность винчестера на наличие поврежденных секторов ("бэдов").
Впрочем, с последней задачей лучше справится специализированный инструмент. Например, HDD Scan. Эта бесплатная утилита в наглядной форме показывает все данные, относящиеся к "здоровью" жесткого диска. Проверка винчестера на "бэды" может быть выполнена в трех различных режимах.
Если плохие сектора есть, а особенно если их много или возникают проблемы при загрузке операционной системы и обращении к некоторым файлам, то следует пустить в ход тяжелую артиллерию. Бесплатная утилита Victoria от белорусского разработчика умеет все то же, что и HDD Scan, но главное ее преимущество заключается в том, что она может "лечить" поврежденные сектора и даже, в некоторых случаях, восстанавливать из них данные.
Неопытного пользователя отпугнет необходимость загружаться в DOS и интерфейс, соответствующий архаичной операционной системе. Но эта программа для более-менее опытных пользователей. Тем более что неосторожное нажатие клавиш с целью "посмотреть, что будет" может закончиться полной и окончательной потерей всех данных на жестком диске. Итак, если используется программа для винчестера Victoria, следует выполнять только те действия, о последствиях которых вы точно осведомлены.
Когда Victoria находит сбойный сектор, она делает многократные попытки считать из него информацию и, если это получается, записывает результат в другой, исправный раздел. В любом случае "бэд" получает соответствующую метку, и больше компьютер к нему обращаться не будет. По сути, делается то, что и при полном форматировании диска, только данные при этом не стираются.
Удобным устройством для хранения информации является внешний винчестер. Если размер современных флешек редко превышает десятки гигабайт, то емкость внешних жестких дисков измеряется терабайтами.
Как и производители флешек, разработчики внешних жестких дисков уделяют большое внимание дизайну. Можно приобрести накопитель в пластиковом корпусе любого цвета, в стильном алюминиевом или прорезиненном влагозащитном.
Какой бы ни была оболочка, внутри неё будет располагаться один из хорошо знакомых нам винчестеров: на 2,5 или 3,5 дюйма. Первые более портативны и часто не требуют дополнительных источников электричества. Вторые имеют больший объем, но их нужно подключать к розетке через идущий в комплекте блок питания. На рынке представлены модели, где в одном корпусе размещаются несколько жестких дисков, что позволяет создать массив емкостью до 6 Тб.
Узким местом внешних накопителей является низкая, в сравнении с SATA, пропускная способность внешних интерфейсов, поэтому вопрос "как подключить винчестер" для этой категории устройств отнюдь не праздный.
Привычный USB 2 годится разве что для автоматического фонового резервного копирования, не требующего участия пользователя. USB 3 или "яблочный" Thunderbolt позволяют за вменяемое время записать фильм в HD-качестве. А вот редкий eSATA (external SATA), работающий со скоростью SATA I, дает возможность установить на внешний диск операционную систему, программы и довольно комфортно с ними работать.
Если внешний винчестер для компьютера - это всего лишь хранилище данных и иногда - большая флешка, то для ноутбука, где увеличение дискового пространства - задача нетривиальная, быстрый и емкий внешний жесткий диск - просто находка.
В последние годы набирают популярность устройства принципиально нового типа - SSD (Solis State Disc), твердотельные накопители. В их основе не вращающиеся магнитные пластины, а flash-память. Такие устройства по инерции тоже называют винчестерами.
В чем плюсы таких накопителей? Главное преимущество - скорость. Произвольные чтение и запись на них выполняются в разы быстрее, чем на самых лучших серверных магнитных жестких дисках. Особенно это заметно на примере загрузки операционной системы и запуска "тяжелых" приложений: Windows вместо пары минут загружается несколько секунд!
К другим важным достоинствам (особенно в отношении ноутбуков) следует отнести бесшумность, низкое энергопотребление и большую, чем у магнитных жестких дисков, устойчивость к тряске и ударам.
Достоинств не бывает без недостатков. Если бюджетные магнитные диски давно перешагнули за терабайт, то за те же деньги не удастся купить SSD больше 120 Гб. Помимо этого, твердотельные накопители имеют не очень большой ресурс циклов чтения/записи - в десятки раз меньший, чем у привычных винчестеров.
Из этого можно сделать вывод, что винчестер SSD для компьютера есть смысл покупать, чтобы установить на него операционную систему и приложения. А для раздела с пользовательскими файлами (особенно мультимедиа) целесообразно иметь второй диск, изготовленный по традиционной магнитной технологии.
Приветствую, друзья!
Сегодня мы с вами поговорим о такой штуке, как винчестер. Редкий пользователь компьютера не слышал о нем!
Винчестер, он же HDD (Hard Disk Drive), он же жесткий диск - это устройство для хранения информации.
HDD получил свое жаргонное название по имени знаменитой винтовки, с которой белые люди завоевывали Америку. Одна из первых моделей жестких дисков обозначалась «30/30», что совпадало с калибром этого огнестрельного оружия.
Ниже будет идти речь о компьютерных винчестерах.
Мы рассмотрим, ка утроен традиционный (электромеханический) винчестер, применяющийся в персональных компьютерах. Основа его - один или несколько информационных дисков. В первых моделях винчестеров использовались диски из алюминия.
Но те первые модели имели большой размер и малую емкость.
Привод для чтения и записи таких дисков назывался FDD (Floppy Disk Drive).
Эти диски были сделаны из круглого куска пластика с нанесенным на обе стороны ферромагнитным покрытием. Они были тонкими и гибкими, поэтому привод и получил такое название. Для защиты от внешних воздействий эти диски помещались в квадратный пластиковый футляр.
Диски в HDD имеют похожее строение, но они толще и не гнутся, что и отражается в названии. На такой диск наносится с помощью центрифуги тонкий ферромагнитный слой из окислов металлов. Данные записываются и считываются с помощью магнитных головок.
При записи в магнитную головку подается информационный сигнал, который меняет ориентацию доменов (ферромагнитных частиц) в ферромагнитном слое.
При считывании намагниченные участки наводят ток в головке, который затем обрабатывается схемой управления (контроллером). Требования к скорости и объемам данных постоянно росли. В эту область были направлены лучшие умы мира. И жесткие диски, как и остальное компьютерное «железо» непрерывно совершенствовались.
Диски стали делать из стекла и стеклокерамики. Это позволило уменьшить их вес, толщину и увеличить скорость вращения.
Скорость вращения диска возросла с 3600 об/мин до 5400, 7200, а потом до 10 000 и даже до 15 00о об/мин! Для сравнения скажем, что скорость вращения диска в FDD имела величину 360 об/мин.
Чем больше скорость вращения, тем быстрее считываются данные.
Ферромагнитный слой на поверхность дисков может наноситься двумя способами - гальваническим осаждением и вакуумным напылением. В первом случае диск погружается в раствор солей металлов, и на него осаждается тонкая пленка металла (кобальта).
При вакуумном напылении диск помещают в герметичную камеру, откачивают из нее воздух и с помощью электрического разряда осаждают частицы металла.
Сверху на магнитный слой наносят защитное углеродистое покрытие. Оно предохраняет тонкий магнитный слой от разрушения (и потери информации) при возможном соприкосновении с головкой.
Винчестер может иметь один физический диск или несколько. В последнем случае диски собраны в единую конструкцию и вращаются синхронно. Каждый диск имеет две стороны с ферромагнитным слоем, данные считываются двумя различными головками (расположенными сверху и снизу).
Головки также собраны в единую конструкцию и перемещаются синхронно.
Механизм перемещения головок содержит в себе катушку с проводом и неподвижно закрепленный постоянный магнит. При подаче току в катушку в ней генерируется магнитное поле, взаимодействующее с магнитом. Возникающая при этом сила двигает катушку со всей подвижной частью механизма (и головками тоже).
Механизм содержит в себе пружину, которая при отсутствии питания перемещает головки в исходное положение (зону парковки). Это предохраняет головки и диски от повреждения.
Отметим, что небольшие неодимовые магниты, создающие постоянное магнитное поле, очень сильны!
В рабочем состоянии диски вращаются с постоянной скоростью, головки «парят» над диском. При вращении возникает аэродинамический поток, приподнимающий головки. По мере совершенствовании технологии расстояние между головками и диском уменьшается.
К настоящему времени доведено до нескольких десятков нанометров!
Уменьшение расстояния позволяет увеличить плотность записи информации. Таким образом, в тот же самый объем можно втиснуть больше информации.
В современных винчестерах применяются магниторезистивные головки
.
Кристалл магниторезистора может изменять свое сопротивление в зависимости от величина и направления магнитного поля. При прохождении головки над областями с различной намагниченностью ее сопротивление меняется, что улавливается схемой управления.
Головка винчестера содержит в себе, собственно, две головки - считывающую и записывающую. Записывающая головка работает на том же принципе, что и головка в старых магнитофонах, в которых использовались кассеты с магнитной лентой.
Она содержит разомкнутый сердечник, в зазоре которого создается магнитное поле, изменяющее ориентацию магнитных доменов на поверхности диска. «Обмотка» головки выполнена печатным способом с помощью фотолитографии.
Основной двигатель винчестера (шпиндель), крутящий диск, содержит в себе гидродинамический подшипник
. Он отличается от шарикоподшипника тем, что он имеет гораздо меньшее радиальное биение.
В современных винчестерах плотность записи информации очень высока, дорожки располагаются очень близко друг к другу.
Большая величина радиального биения не дала бы увеличить плотность записи, либо (при уменьшении расстояния между дорожками) головка «скакала» бы по соседним дорожкам в течение одного оборота. Гидродинамический подшипник содержит в себе тонкий слой смазки между подвижной и неподвижной частью.
В заключение скажем, что шпиндель, диски, головка с приводом помещены в отдельный отсек. Первые модели винчестеров содержали негерметичные отсеки, снабженные фильтром с очень мелкими ячейками для выравнивания давления.
Потом появились герметичные отсеки, которые имели в себе отверстие, закрытое гибкой мембраной. Мембрана может изгибаться в обе стороны, компенсируя перепад давлений воздуха внутри и вне отсека с головками.
В следующей части статьи мы продолжим знакомство с тем, как устроен и как работает винчестер.
С вами был Виктор Геронда. До встречи на блоге!
