Что такое HDD, жёсткий диск и винчестер

Основные особенности жёстких дисков

Существует довольно много особенностей HDD, но для выбора или работы необходимы лишь некоторые:

Основные моменты в работе hmdd

HDD — это устройство хранения информации по принципу магнитной записи. Информация записывается на пластины, имеющие покрытие ферримагнитным материалом, которые расположены на одной оси. Пластины называют магнитными дисками, а в самом винчестере могут использоваться несколько магнитных пластин.

Запись ровно так же, как и чтение осуществляется при помощи частей подвижной считывающей головки. Хорошим и наглядным примером работы HDD будет сравнение с работой граммофона и его пластинками, но в отличие от его иглы, которая соприкасается с грампластинкой, головка жёсткого диска делает свою работу на расстояние. Само расстояние очень мало, что сквозь воздушный зазор могут пройти частицы пыли или даже табачного дыма.

По мнению экспертов, в прокуренных и запылённых помещения жёсткие диски выходят из строя гораздо чаще.

Головка парит во время работы, а точнее её части для записи и считывания данных, но во время отключения она возвращаются к месту окончанию работы и её же начала, парковочной зоне.

Рамер кеш-памяти HDD

Кеш-память (cache memory англ.) работает по принципу оперативной памяти (буфера памяти), используется для хранения часто используемых данных и хранения информации которая пока ещё не передана жёсткому диску, но вот-вот будет на нём.

В современных винчестерах кеш-память имеет размер 8, 16, 32 и 64 мегабайта, что обуславливает производительность жёсткого диска, хотя не всегда используется в полной мере, поэтому кеш-память может быть 16 мегабайт, а в работе разницы от памяти 32 мегабайта можно совсем и не заметить.

Наиболее популярные форм-факторы жёстких дисков

Технологии постоянно совершенствуются, то же происходит и с жёсткими дисками, и на момент публикации статьи широкое применение имели жёсткие диски с форм-факторами (габаритами) 2.5 и 3.5 дюйма. Фактором для применения является место их установки, в ноутбуке устанавливаются более меньшие по габаритам HDD, а в домашнем компьютере, где размеры не ограничиваются корпусом и энергопотреблением 3.5 дюйма.

Так же существуют и другие размеры винчестеров, но они илу уже устарели, такие как 5.25 и 8 дюймов или еще не получили широкого применения. Для внешних жёстких дисков подойдёт лучше именно HDD с размером корпуса 2.5 или 1.8 дюйма, менее энерготребовательны и более компактны.

К особенностям HDD также относятся: время наработки на отказ, ударостойкость и уровень шума.

Анатомия накопителей: жёсткие диски

Виды жестких дисков

Жесткие диски 2,5 и 3,5 дюйма

Чем же отличаются жесткие диски и какой лучше? Если смотреть на виды HDD, то их делят на:

• 1. для ноутбуков, их характеризует форм-фактор в 2,5 дюйма. Это позволяет им помещаться в небольшом корпусе;
• 2. для компьютеров и систем видеонаблюдения. Несмотря на то, что возможно и использование предыдущего варианта, как правило, используются форм-фактор в 3,5 дюйма;
• 3. внешние устройства, отдельно подключаемые к ПК/ноутбуку, в основном используются для хранилища информации;
• 4. для серверов, отличаются большей производительностью и интерфейсом подключения SAS, а не SATA.

Кроме этого, винчестеры разделяют в зависимости от нескольких характеристик:

Любой жесткий магнитный диск выполняет свое основное назначение, хранит информацию, все остальные нюансы надо учитывать при выборе под конкретную задачу.

Внешний и гибридный жёсткий диск

Внешние HDD ещё называют переносными, сами по себе такие носители информации являются обыкновенными жёсткими дисками, но в их основе лежит низкое электропотребление, ведь они подключаются к интерфейсам USB и IEEE 1394, а их размеры должны быть наименьшими, это: 1.8 и 2.5 дюйма.

К гибридным HDD относятся те накопители в состав которой входит флешь память. Такие жёсткие диски можно назвать более быстрыми в обмене данных: при записи и чтение информации.

Для чего нужен hdd и его функционал

Жёсткий диск — это постоянное запоминающее устройство компьютера, то есть, его основная функция — долговременное хранение данных. HDD в отличие от оперативной памяти не считается энергозависимой памятью, то есть, после отключения питания от компьютера, а потом как следствие и от жёсткого диска, вся информация, ранее сохранённая на этом накопителе, обязательно сохранится.

Получается, что жёсткий диск служит лучшим местом на компьютере для хранения личной информации: файлы, фотографии, документы и видеозаписи, явно будут долго храниться именно на нём, а сохранённую информацию можно будет использовать и в дальнейшем в своих нуждах.

Операционная система, чаще всего это именно Windows, тоже устанавливается в раздел жёсткого диска.

Сама информация, сохранённая на компьютерном жёстком диске совсем не обязательно должна храниться на нём вечно, а даже наоборот, по мере её ненадобности, HDD нужно от неё очищать, путём её удаления.

Из чего состоит жесткий диск?

Наконец-то перед нами лежит не какие-нибудь карты, которые похожи между собой, а жесткий диск. на самом деле, его устройство не такое уж и сложное, но позвольте мне о нем подробно рассказать:

1. Диски, изготовленные из сплава металла. Именно на них и записывается вся информация. Оказывается, что раньше пытались сделать такие из пластика и даже стекла, но лучшим вариантом оказался сегодняшний. Большинство жестких дисков держит в себе не более 2-ух пластин.

2. Шпиндель. На нем и закреплены пластины, на которые записывается информация. Во время работы эта «фиговинка» выкручивает несколько тысяч оборотов в минуту. А пока диск не разгонится и не начнет тем самым приподнимать головки, они стоят неподалеку и ждут. Кажется, что все это долго, но разгон происходит меньше, чем за минуту.

3. Головки. Находятся на «коромысле», как его называют создатели. Записывают информацию на крутящийся диск. Сами не двигаются, но являются движимыми.

4. Коромысло. Штуковина в виде капельки, с одного края которого находятся записывающие головки, а другим краем коромысло приделано к общей конструкции. Коромысло двигается благодаря двигателю, который находится чуть ниже.

5. Сервопривод. Двигатель, а также система считывания и обработки информации, записанной на жетский диск, и есть сервопривод. Ток, подаваемый на двигатель с различной силой и полярностью позволяет двигать коромысло, тем самым задавая направление головкам.

6. Коннектор. В первую очередь нужен для того, чтобы от блока питания провести ток к жесткому диск, ведь без этого он просто не работал бы.

Ну, а теперь перейдем непосредственно к покупке.

К другим интерфейсам подключения hdd относятся:

SCSI — стандарт имеющий, а возможно и ещё имеющий применения в серверных версия вычислительных устройств.

SAS — стандарт являющейся заменой SCSI и имеет совместимость со стандартом SATA, но тут важно понимать, что подключить винчестер SATA интерфейса можно нему, но никак не наоборот.

IEEE 1394 (FireWire) — используется для подключения различных устройств мультимедиа и как правило реже для переносных жёстких дисков.

Также существуют такой стандарт как Thunderbolt — возможность обмена данных доступна до 10 Гбит/с, так же возможно единовременное соединение со множеством устройств, при поддержке разных протоколов и горячее отключение.

Как хранить информацию с помощью магнетизма

Наука о магнетизме сложна. Но если вы когда-нибудь дурачились с магнитом и гвоздями, вы знаете, что технология — наука в действии — довольно проста. Железные гвозди изначально не магнитятся, но если вы будете протирать их магнитом назад и вперед, вы можете сделать их магнитными, чтобы они прилипали друг к другу.

У магнетизма есть еще одно очень важное применение. Предположим, вам нужно оставить сообщение другу, а все, что у вас есть, это магнит и немагнитный железный гвоздь. Предположим, сообщение очень простое: либо вы увидите друга позже, в тот же день, либо нет.

Вы можете договориться со своим другом, что забросите гвоздь в его почтовый ящик. Если он намагничен, значит, вы их увидитесь позже, если гвоздь не намагничен, вы этого не сделаете. Ваш друг приходит из школы и находит гвоздь на коврике. Относит к кухонному столу и прикасается к скрепке.

Если у вашего компьютера есть жесткий диск на 20 гигабайт (ГБ), это немного похоже на коробку, содержащую 160 миллиардов микроскопических железных гвоздей, каждый из которых может хранить один крошечный фрагмент информации, называемый бит. Бит — это двоичная цифра — либо ноль, либо единица.

В компьютерах числа хранятся не как десятичные (основание 10), а как образцы двоичных цифр. Например, десятичное число 382 сохраняется как двоичное число 101111110. Буквы и другие символы также могут быть сохранены как двоичные числа. Таким образом, компьютеры хранят заглавную букву A как десятичное число 65 или двоичное число 1000001.

Предположим, вы хотите сохранить число 1000001 на своем компьютере в этой большой коробке с железными гвоздями. Вам нужно найти ряд из семи неиспользованных гвоздей. Вы намагничиваете первый (чтобы сохранить 1), оставляете следующие пять размагниченными (чтобы сохранить пять нулей) и намагничиваете последний (чтобы сохранить 1).

Как работает жесткий дискМагнитная пластина жесткого диска

На жестком диске вашего компьютера нет никаких железных гвоздей. Там просто большая блестящая, круговая «пластина» из магнитного материала, разделенная на миллиарды крошечных областей. Каждая из этих областей может быть независимо намагничена (чтобы сохранить 1) или размагничена (сохранить 0).

Магнетизм используется в компьютерных хранилищах, потому что он продолжает хранить информацию даже при отключении питания. Если вы намагнитите гвоздь, он останется намагниченным, пока вы его не размагнитите. Точно так же компьютеризированная информация (или данные), хранящаяся на жестком диске вашего ПК, остается там даже после выключения питания.

Кто изобрел жесткий диск?

Эволюция жестких дисков

Как и многие инновации в вычислительной технике 20-го века, жесткие диски были изобретены в IBM, как способ предоставить компьютерам оперативную память с «произвольным доступом». Проблема с другими устройствами памяти компьютера, такими как перфокарты и катушки с магнитной лентой, заключались в том, что к ним можно получить доступ только последовательно (по порядку, от начала до конца).

Поэтому, если бит данных, который вы хотите получить, находится где-то посередине ленты, вы должны довольно медленно прочитать или просмотреть всю запись, чтобы найти то, что вам нужно. С жестким диском все происходит намного быстрее, он может очень быстро перемещать свою головку чтения-записи с одной части диска на другую.

Первый жесткий диск был разработан Рейнольдом Б. Джонсоном из IBM и представлен 4 сентября 1956 года как IBM 350 Disk Storage Unit и выглядел он совсем не как современные модели. Он весил 970 килограмм и состоял из 50 алюминиевых пластин, покрытых ферромагнетиком, диаметром 61 сантиметр.

 Более менее похожим на современные экземпляры, правда не по размерам, стал 3340, увидевший свет в 1973 году. С подачи инженеров IBM сделавших устройство на 30 дорожек по 30 секторов в каждой дорожке, по аналогии с маркировкой карабина фирмы Winchester — «30/30», жесткие диски стали именовать «винчестерами», или сокращенно «винтами».

Покупаем жесткий диск

Если вы решили увеличить объем для хранения информации в компьютере подключив дополнительный жесткий диск или заменив старый более вместительным, что вам потребуется знать при покупке?

Во-первых, загляните под крышку системного блока вашего компьютера. Вам необходимо выяснить какой интерфейс подключения жесткого диска поддерживает материнская плата. На сегодняшний день наиболее распространены стандарты SATA и отживающий свой век IDE.

Существует три версии интерфейса SATA. Они отличаются скоростью передачи данных. SATA, SATA II и SATA III со скоростью 1.5, 3 и 6 гигабайт в секунду соответственно. Все версии интерфейсов SATA выглядят одинаково и совместимы между собой.

Вы можете подключить их в любой комбинации, в результате скорость передачи данных будет ограничена более медленной версией. При этом скорость работы жесткого диска еще меньше. Поэтому потенциал быстрых интерфейсов сможет раскрыться лишь с появлением новых быстродествующих накопителей.

Если вы решили приобретать дополнительный жесткий диск SATA, проверьте есть ли у вас интерфейсный кабель как на картинке. В комплекте с диском он не продается. (Обычно они комплектуются к материнской плате.) Так же среди разъемов блока питания должен быть хотя один свободный для подключения жесткого диска или вам может понадобится переходник со старого стандарта на новый.

Теперь о самом жестком диске: Главным параметром является, конечно, емкость. Как я упоминал выше, учтите, что она окажется немного меньше заявленной. Для операционной системы и программ требуется 100 — 200 Гигабайт, что по современным меркам совсем немного.

Кроме этого среди основных параметров указывают:

1. Форм-фактор — размер диска. Диски размером 1.8 и 2.5 дюйма используются в ноутбуках. Для стационарного компьютера следует приобретать диск 3.5 дюйма. Разъемы SATA у них одинаковые и диск для ноутбука может работать в стационарном компьютере. Но диски маленьких размеров сделаны с упором на компактность и низкое энергопотребление, а по быстродействию уступают более крупным моделям. И стоят при этом дороже.
2. RPM — скорость вращения диска. Измеряется в количестве оборотов в минуту (RPM — сокращение от revolutions per minute). Чем больше скорость вращения, тем быстрее диск записывает и считывает информацию. Но при этом потребляет больше энергии. На сегодняшний день наиболее распространены диски с 5400 RPM и 7200 RPM. Более низкие обороты чаще встречаются в дисках для ноутбуков, дисках большой емкости (более двух терабайт) и так называемых «зеленых» дисках, названных так из-за пониженного энергопотребления. Так же существуют жесткие диски со скоростью вращения 10000 RPM и 15000 RPM. Они рассчитаны для работы в высоконагруженных серверах и имеют повышенный ресурс надежности, но и стоят намного дороже обычных.
3. Производитель. На данный момент на рынке накопителей несколько крупных производителей. Среди них идет довольно жесткая конкуренция, поэтому качеством они ничем не уступают друг другу. Поэтому можете выбирать любое из известных имен: Hitachi, HP, Seagate, Silicon Power, Toshiba Transcend, Western Digital.

Распространённые названия жёсткого диска, откуда появилось название «винчестер»

Ответ на вопрос что такое HDD можно сформулировать как накопитель на жёстких магнитных дисках, пожалуй, самая профильная формулировка, но также этот накопитель правильно называть: HMDD (hard magnetic disk drive от англ.), жёсткий диск, винчестер и разными производными.

1. HDD или HMDD — здесь всё просто, перевод с английского языка — накопитель на жёстких магнитных дисках.
2. Жёсткий диск и почему не мягкий, всё просто внутри жёсткого диска имеются пластины, они твёрдые, примерно в одно время с ним появились дискеты, у этого носителя информации, составляющей частью были гибкие (мягкие) магнитные диски — флоппи. Поэтому смех, вызванный из-за фразы: почему жёсткий диск не мягкий совершенно не обоснованный, разве только у незнающего человека.
3. Само название винчестер ближе уже к профессиональному сленгу, появление данного названия наверняка, не известно, но существует наиболее популярная трактовка, которую рассмотрим ниже.

Опять для понимания появления другого имени жёсткого диска как компьютерного винчестера, нужно обратиться к истории. Винчестеры раньше имели немного больший размер чем в наше время. В 1973 году выл выпущена моделью HDD 3340, сам диск же для краткости обозначался инженерами, разработавшими его «30-30», обозначавшее 2 модуля по 30 мегабайт, что дало повод найти соотношение с американской винтовкой Winchester, у которой патроны имели созвучное название 30-30 Winchester, отсюда и его название — винчестер.

Так же к немаловажной внутренней составляющей жёсткого диска относятся:

Двигатели, предназначенные для вращения магнитных пластин HDD и блок управляющей электроники — руководящий всеми процессами.

Для хранения информации HDD форматируют, то есть он разбит на равные дорожки, которые разбиваются на секторы свою очередь образующие кластеры.

Необходимо знать, что сам жёсткий диск не герметичен, а герметичен его гермоблок, вскрытие которого непременно приведёт к неработоспособности всего жёсткого диска.

Чтение и запись данных

Система чтения/записи жесткого диска

Самое важное в памяти — это не возможность хранить информацию, а возможность найти ее позже. Представьте, что вы храните намагниченный железный гвоздь в куче из 1,6 миллиона миллионов одинаковых гвоздей, и вы будете иметь некоторое представление о том, с какими проблемами столкнулся бы ваш компьютер, если бы он не использовал очень методичный способ хранения своей информации. Рассмотрим принцип работы винчестера при работе с информацией.

Когда ваш компьютер хранит данные на жестком диске, он не просто забрасывает намагниченные гвозди в коробку, перемешивая их вместе. Данные хранятся в очень упорядоченном виде на каждой пластине. Биты данных располагаются концентрическими круговыми путями, называемыми дорожками.

Каждая дорожка разбита на более мелкие области, называемые секторами. Часть жесткого диска хранит карту секторов, на которой видно свободны они или заняты. Когда компьютер хочет сохранить новую информацию, он смотрит на карту, чтобы найти несколько свободных секторов.

Как компьютер управляет всей механической мелочью жесткого диска? Между ними существует интерфейс (связующее оборудование), называемый контроллером. Это небольшая схема, которая управляет исполнительными механизмами, выбирает определенные дорожки для чтения и записи и преобразует параллельные потоки данных, идущие с компьютера, в последовательные потоки данных, записываемых на диск (и наоборот).

С таким большим объемом информации, хранящимся в таком крошечном пространстве, жесткий диск представляет собой замечательное произведение инженерной мысли. Это дает не только преимущества, но и недостатки. Один из них заключается в том, что жесткие диски могут выйти из строя, если внутрь них попадет грязь или пыль.

Крошечный кусочек пыли может заставить магнитную головку подпрыгивать вверх и вниз, врезаясь в опорный диск и повреждая его магнитный материал. Это известно как сбой диска (или сбой головки), и он может, хотя и не всегда, привести к потере всей информации на жестком диске.