Что такое жесткий диск компьютера

Наверняка все слышали слова жесткий диск, винчестер или винт, однако начинающему пользователю может быть не ясно, какое отношение они имеют к компьютеру. Восполним этот пробел в знаниях и разберемся с назначением, устройством и основными характеристиками жесткого диска компьютера.

Жесткий диск служит для долговременного хранения информации в компьютере, то есть вся ваша музыка, фильмы, фотографии, документы, а также установленные программы и файлы самой операционной системы хранятся на нем. Жесткий диск компьютера можно сравнить с тетрадью, куда студент записывает лекции и остальную информацию, которая понадобится ему в дальнейшем. Пока в тетради есть чистые страницы на них можно записывать новые данные или при необходимости изменить уже записанные, воспользовавшись «замазкой».

Ключевое слово здесь, для долговременного хранения информации, так как в нее записывают только информацию, которая потребуется в дальнейшем и в любое время. Если данные нужны на короткое время, то человек просто запомнит их или запишет на стикер, чтобы выбросить сразу, как только они станут не нужны.

По такому же принципу устроено хранение информации в компьютере. Жесткий диск обладает энергонезависимой памятью, и отключение питания не влияет на их сохранность. В этом заключается принципиальное отличие от оперативной памяти компьютера являющейся энергозависимой. Подробности взаимодействия разных компонентов компьютерной системы можно посмотреть здесь.

Устройство жесткого диска

Правильное название данного устройства звучит как — накопитель на жестких магнитных дисках или hard (magnetic) disk drive на английском языке. Так же широко распространены следующие варианты: винчестер, винт, хард, НМЖД, HDD, HMDD. Почему его называют винчестер есть множество версий, но наиболее распространенная версия, что первый жесткий диск в современном понимании этого слова разработанный компанией IBM имел внутренне сокращенное наименование «30-30», что совпадало с популярной охотничьей винтовкой Winchester Model 1894 применявшей патрон .30-30 Winchester . Название «винт» является его сокращением в компьютерном сленге.

Мы не будем подробно описывать принципы магнитной записи и устройства HDD, так как обычным пользователям это не нужно, а рассмотрим основные моменты работы жесткого диска и его характеристики. Технически представляет собой устройство записи и хранения информации основанное на принципе магнитной записи. Информация записывается на круглые жесткие диски (пластины или блины) покрытые слоем ферромагнитного материала и расположенные на одной оси привода. Чтение и запись данных осуществляется с помощью подвижных считывающих головок. Принцип напоминает проигрыватель на виниловых пластинках, однако в винчестере считывающие головки не касаются поверхности пластин, в отличие от иглы проигрывателя. В рабочем положении они парят над поверхностью пластин на высоте нескольких нанометров за счет потока набегающего воздуха от быстрого вращения пластин. В выключенном состоянии, головки располагаются в парковочной зоне, чтобы исключить случайное взаимное повреждение деталей от сотрясения винчестера.

Наличие подвижных механических частей несколько снижает надежность устройства, однако отсутствие прямого механического контакта между подвижными деталями компенсирует этот недостаток и обеспечивает надежность и большой ресурс работы винчестеров. Тем не менее, иногда на диске могут все-таки появляться поврежденные участки по различным причинам. Помимо пластин, привода и считывающих головок в одном корпусе с ними располагается управляющая электроника.

Стоит отметить, что сейчас активно развивается технология твердотельных накопителей (SSD). Так же используется для долговременного хранения информации в компьютере, но в них используются микросхемы памяти и отсутствуют движущиеся части. Кроме этого, есть гибридные жесткие диски, сочетающие в одном устройстве традиционный жесткий диск и SSD маленького объема для кэша.

Подвижная головка состоит из двух частей: головка чтения и головка записи. В зависимости от необходимой в данный момент времени операции, используется нужная головка. Количество пластин в корпусе жесткого диска может быть различно и зависит от его емкости и примененных технологий записи. Меньшее количество пластин уменьшает энергопотребление, снижает количество подвижных частей, улучшает температурный режим работы накопителя, что положительно сказывается на его надежности и долговечности. Правда это все в теории, а на практике, каждый конкретный экземпляр индивидуален и утверждать, что накопитель с четырьмя пластинами хуже, чем с двумя неверно.

Чтобы на пластины можно было записывать информацию, их поверхность разбивают на дорожки — концентрические кольцевые области. Все дорожки на всех пластинах HDD находящиеся на одинаковом расстоянии от центра называются цилиндр. В свою очередь, дорожки делятся на равные отрезки называемые секторами. Из объединения соседних секторов в группу образуется кластер. На рисунке ниже, представлена упрощенная схема структуры пластины жесткого диска компьютера.

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

Кластер — минимальная логическая ячейка для хранения информации на жестком диске компьютера. В настоящее время стандартным является кластер размером 4 096 байт , состоящий из восьми секторов по 512 байт каждый. Ознакомиться подробнее с влиянием его размера на параметры HDD можно в статье посвященной файловой системе в операционной системе Windows.

Методы магнитной записи данных на диск

В двух словах принцип записи информации выглядит следующем образом. Пластины жесткого диска вращаются с большой скоростью (обычно 5400 или 7200 об/мин для персональных компьютеров), а головки парят над ними. При подаче на головку переменного электрического тока возникает переменное магнитное поле изменяющее направление вектора намагниченности доменов находящихся под головкой в данный момент в зависимости от величины сигнала. Другими словами происходит заполнение пластин логическими нулями и единицами или процесс записи. Чтение данных с поверхности пластин происходит в обратном порядке, перемещение намагниченных доменов под считывающей головкой приводит появлению переменного электрического сигнала в катушке головки под влиянием эффекта электромагнитной индукции. Поскольку физические размеры пластин ограниченны и стандартизованы увеличение емкости жестких дисков возможно в двух направлениях: увеличение количества пластин в одном устройстве или увеличение количества записанной информации на одной пластине (плотность записи).

Метод продольной записи

Традиционный способ записи, применявшийся в накопителях на магнитных дисках. Вектор намагниченности домена параллелен поверхности пластины. Рост емкости жестких дисков привел в итоге к тому, что она больше не позволяла обеспечивать необходимые емкости дисков. В настоящее время практически не используется.

Метод перпендикулярной записи

Данный метод пришел на смену традиционному способу. За счет вертикальной ориентации доменов, плотность записи значительно возросла и следовательно на одну пластину можно записать больше информации.

Технологии не стоят на месте и ведутся исследования по дальнейшему увеличению плотности записи на пластину, например метод тепловой магнитной записи или метод самосборки полимеров.

Основные характеристики жестких дисков

Форм-фактор — определяет ширину жесткого диска в дюймах. Накопители имеют стандартизированные размеры 0.85, 1, 1.3, 1.8, 2.5, 3.5 дюймов. Стандартным для настольных компьютеров является 3.5 дюйма и 2.5 для ноутбуков.

Интерфейс — обеспечивает взаимодействие жесткого диска с материнской платой компьютера. В дисках предназначенных для установки внутри персональных компьютеров используется интерфейс SATA разных версий. Основное различие в скорости передачи данных: Revision 1.0 до 1,5 Гбит/с, Revision 2.0 до 3 Гбит/с (SATA/300), Revision 3.0 до 6 Гбит/с (SATA/600). Винчестеры с интерфейсом PATA (IDE) почти вышли из употребления и используются только со старым оборудованием.

Емкость — максимальное количество информации, которое может хранить жесткий диск, измеряется в гигабайтах. Поскольку производители приравнивают один килобайт к тысяче байт (на самом деле 1 Кбайт = 1 024 байт) , то жесткий диск маркированный как 500 ГБ имеет реальную емкость 465.7 ГБ.

Скорость вращения шпинделя — количество оборот шпинделя в минуту. Имеет стандартные скорости, в настольных компьютерах обычно 5400 или 7200 об/мин , а в ноутбуках 4500 или 5400 об/мин . В жестких дисках для серверов скорость вращения обычно составляет 10000 или 15000 об/мин . Чем больше скорость вращения, тем меньше время доступа к информации.

Объем буфера — специальная высокопроизводительная память, встроенная в жесткий диск служащая для ускорения работы накопителя и сглаживания разницы в скоростях чтения/записи и передачи.

Время произвольного доступа — определяет усредненное количество времени, требуемое головке для позиционирования на произвольном участке пластины. Непостоянная величина, зависящая от начального и конечного положения головки и места позиционирования. Чем меньше данный показатель, тем быстрее диск способен отдавать запрошенную информацию.

Время наработки на отказ — среднее время безотказной работы, рассчитанное производителем. Является аналогом параметра надежность и соответственно, чем оно больше, тем лучше.

Ударостойкость — способность винчестера безболезненно переносить удары и резкую смену давления. Измеряется в единицах допустимой перегрузки, раздельно для включенного и выключенного состояния. Чем больше ударостойкость, тем лучше. Более актуально для ноутбуков и переносных винчестеров.

Уровень шума — шум, производимый жестким диском во время работы, измеряется в децибелах. Включает в себя шум вращающихся пластин, аэродинамический и шум перемещающихся головок.

В одном компьютере может быть установлено несколько винчестеров. Общее количество ограничено наличием места в компьютерном корпусе и количеством коннекторов для подключения на материнской плате. Так же существует возможность объединения нескольких накопителей в единый дисковый массив для повышения скорости работы и надежности хранения информации.

Мы рассмотрели основные моменты устройства и работы жесткого диска в компьютере. Теперь даже если вы чайник, вы знаете, на что обращать внимание при покупке нового накопителя на жестких магнитных дисках.

Что такое HDD в компьютере

Что такое винчестер в компьютере. Для чего нужен жесткий диск. Устройство жесткого диска компьютера. Принцип работы жесткого диска. Типы жестких дисков. Как выбрать жесткий диск для компьютера.

Что такое винчестер в компьютере

Впервые жёсткий диск под таким названием был создан в 1973 году фирмой IBM. В нём было применено революционное для тех лет решение — была использована магнитная головка для записи и чтения, которая не убиралась. До этого перед использованием нужно было его раскрутить и поставить магнитную головку. После окончания работы её поднимали, а диск останавливали. Новая конструкция существенно ускорила чтение и запись данных. Такой винчестер оснастили двумя модулями объёмом 30 мегабайт. Он получил название «тридцать-тридцать», как и очень популярное тогда охотничье ружьё винчестер.

Этот компьютерный узел является основным устройством для хранения данных. Здесь находятся файлы операционной системы, различные типы личных данных, установленные приложения. Его надёжность и долговечность необходимы для работы пользователя.

В этом видеоролике можно ознакомиться с тем, как работает жёсткий диск:

Для чего нужен жесткий диск

Он представляет собой устройство для долговременного хранения большого объёма информации. Он представляет собой энергонезависимую память, в которой данные сохраняются после отключения питания. Он является удобным и практичным способом хранения личной и профессиональной информации.

Работа на компьютере происходит под управлением операционной систему. Предварительно её необходимо установить. После инсталляции файлы ОС будут записаны на жёстком диске. Хранящаяся на винчестере информация может переносится на другие носители, удаляться, если она перестала быть нужной.

Физическое устройство может состоять из нескольких логических дисков. Для этого необходимо его специальным образом отформатировать. Их можно использовать так, как будто это отдельные физические устройства.

Устройство жесткого диска компьютера

Жёсткий диск представляет собой несъёмный блок, который через интерфейсный разъём может обмениваться данными. Здесь имеются диски, на которых содержится информация, микросхемы для управления его работой, а также двигатели, обеспечивающие вращение. Корпус блока делают из анодированного алюминия.

В нём ведётся запись на алюминиевые или стеклянные диски, которые покрыты ферромагнитным материалом. В этой роли чаще всего используется диоксид хрома. Расстояние межу поверхностью считывающей головки равно 10 нанометров. Механический контакт между ними отсутствует, что обеспечивает долгий срок службы винчестера. Обычно в одном устройстве используется несколько параллельно расположенных дисков. Это очень чувствительное устройство, которое может выйти из строя даже при очень небольших сотрясениях.

Жёсткий диск также содержит электронную плату, которая управляет записью, хранением и чтением информации. Имеется два разъёма: для питания и для SATA-интерфейса. Плата обеспечивает совместное функционирование с другими узлами персонального компьютера. Основную роль в ней играет микроконтроллер, который управляет работой узла. С магнитной головки поступает аналоговый сигнал, который преобразуется в цифровой вид. При выполнении записи происходит обратная операция.

На плате имеется микросхема памяти. Она обеспечивает работу кэша жёсткого диска. Контроллер VCM непосредственно управляет действиями магнитной головки. Здесь присутствует датчик вибрации. При превышении безопасного уровня он останавливает вращение дисков и осуществляет парковку головки. Он также реагирует при сильных сотрясениях, предохраняя устройство от поломки.

Сейчас получили распространение твердотельные накопители. В них отсутствуют движущиеся части, что сделало их менее уязвимыми к механическим воздействиям. Обычно переносные диски делают по этой технологии. Такие устройства имеют более высокую скорость работы по сравнению с традиционными винчестерами.

Принцип работы жесткого диска

Для того, чтобы его использовать, необходимо провести форматирования. Оно может быть различным в зависимости от используемой операционной системы.

Информация записывается на дорожках, разделённых на сектора. Расположение нужных пользователю данных указывается операционной системой. Управляющий контроллер преобразует полученную информацию в команды для магнитной головки.

Типы жестких дисков

Существуют следующие разновидности:

1. В каждом компьютере или ноутбуке имеется один или два встроенных жёстких диска. Они находятся внутри системного блока и являются основными устройствами памяти. Где хранится необходимая информация.
2. В продаже имеются также внешние устройства. Такой жёсткий диск подключается через кабель с разъёмом USB. Они экономно потребляют электроэнергию. Переносные винчестеры изготавливаются в ударопрочных корпусах. Скорость работы у них превосходит встроенные диски. Однако стоимость хранения данных в таких устройствах будет выше.
3. Гибридные представляют собой переносные диски, в которых предусмотрено наращивание памяти за счёт подключения флешек или SD-карт. Их можно при необходимости вынуть и подключить в другом месте.

Существуют конструкции, которые используются для подключения нескольких жёстких дисков встроенного типа через разъём USB. Их иногда называют салазками. Таким образом встроенные дики можно использовать аналогично переносным.

Основные характеристики жестких дисков

Для того, чтобы понимать, как работают жёсткие диски. Надо разбираться в том, какие у них бывают характеристики. Наиболее важными из них являются следующие.

Объём хранящейся информации

Современные технологии позволяют создавать устройства с огромным объёмом памяти. Таким образом на диске можно хранить видео , книги, графическую информация, приложения и многое другое. Хотя доступно много памяти, тем не менее в большинстве случаев она быстро заполняется и возникает потребность в новом месте для хранения информации.

Скорость работы

Важной характеристикой является скорость выполнения обмена данными. Она определяется тем, с какой скоростью вращается шпиндель. 5499 оборотов в минуту — это относительно низкая скорость. Такие устройства используются в ноутбуках потому, что обеспечивают низкое энергопотребление, слабый шум и длительный срок службы. Для настольных компьютеров рекомендуется использовать жёсткие диски со скоростью 7200 оборотов в минуту, которые наиболее распространены.

Существуют диски, имеющие более высокую скорость, которая может достигать 10-15 тысяч оборотов в минуту. Однако целесообразность их использования ставится под сомнение из-за повышенного нагрева высокого шума и повышенной вибрации.

Кеш-память

Для того, чтобы ускорить операции чтения и записи, применяется кеш-память. Её используют для хранения наиболее часто используемых данных. При обращении для чтении или записи к ней требуется значительно меньше времени по сравнению с обращением к винчестеру.

Электронная плата винчестера.

Интерфейс подключения

В рассматриваемом устройстве имеется разъём для подключения. Через него происходит приём и передача информации. На практике используются такие варианты:

1. IDE (ATA/PATA) используется для подключения жёстких дисков или оптических дисководов. Наиболее совершенным вариантом из таких интерфейсов является Ultra ATA. С его помощью можно обеспечить передачу данных со скоростью 133 мегабайта в секунду. На сегодняшний день IDE считается устаревшим интерфейсом.
2. SATA (Serial ATA) — последовательный интерфейс для подключения жёсткого диска. На одной системной плате может быть несколько таких разъёмов. Имеется несколько ревизий, каждая из которых соответствует определённой скорости передачи информации. Для первой скорость составляет 150 мегабайт в секунду, для второй — 300, а для третьей — 6000 мегабайт в секунду. Важно заметить, что разъёмы с различными ревизиями взаимозаменяемы.
3. USB применяется в качестве интерфейса для внешних жёстких дисков. Его можно подключать или извлекать во время работы компьютера. USB 3.0, например, обеспечивает скорость обмена 380 мегабайт в секунду.
4. Использование SCSI ограничено серверными устройствами.
5. SAS представляет собой дальнейшее развитие SCSI. Его важной особенностью является совместимость с SATA.
6. IEEE 1394 также называется FireWire. Иногда его используют для подключение переносных жёстких дисков, но чаще он используется для работы с различными устройствами мультимедиа.
7. Также применяется Thunderbolt. Этот интерфейс обеспечивает скорость передачи данных 10 гигабайт в секунду.

Если есть выбор, нужно использовать наиболее скоростные виды подключений.

Форм-фактор

Жёсткий диск представляет собой герметичный блок. Он может иметь различные размеры. В большинстве случаев используются следующие варианты:

1. Устройства на 2,5 или 1,8 дюймов используют в тех случаях, когда важно сэкономить место. Они получили распространение в качестве жёстких дисков для ноутбуков.
2. 3,5-дюймовые винчестеры применяют там, где в системном блоке есть достаточно места. Такие устройства часто используются в настольных компьютерах.

Эти варианты отличаются своим энергопотреблением. Чем меньше размеры, тем оно ниже.

Другие характеристики

При оценке жёсткого диска нужно учитывать время наработки на отказ, которое определяет время, в течение которого он будет нормально работать. Здесь указывается средняя величина. Реальный промежуток времени может быть больше или меньше, по сравнению с указанным.

Защищённость от механических повреждений показывает насколько устройство чувствительно к вибрации или сотрясениям. Чем этот показатель лучше, тем дольше будет служить винчестер.

Уровень шума важен, поскольку влияет не только на ощущение комфорта пользователя. Но и на появление вибрации и дополнительный разогрев. Некоторые винчестеры работают бесшумно, другие могут постоянно создавать ровный шум.

Как выбрать жесткий диск для компьютера

Чтобы выбрать подходящий жёсткий диск, нужно решить, для чего именно он нужен. Необходимо учитывать, что эти устройства могут быть встроенными или переносными. В первом случае их потребуется установить в системный блок, во втором — можно просто подключить через USB разъём.

Нужно учитывать объём винчестера. Если требуется большой объём памяти, можно приобрести один или несколько дисков.

Важно правильно выбрать форм-фактор. Наиболее распространёнными являются размеры 3,5 или 2,5 дюйма. Вторые более компактные и потребляют меньше энергии. Первые обычно более вместительные и быстрее работают.

Рекомендуется покупать продукцию известных брендов. Обычно она более качественная и дольше используется. Например, можно обратить внимание на продукцию фирм Western Digital и Seagate.

Имеет смысл обратить внимание и на некоторые другие характеристики. Чем выше объём кеш-памяти, тем выше скорость и надёжность работы. Обычно эта величина составляет 8-128 мегабайт.

При выборе интерфейса для встроенных дисков можно выбрать SATA, который можно рассматривать в качестве наиболее распространённого. Использование зависит от наличия соответствующих интерфейсов для подключения.

Устройство для внешнего подключения жёстких дисков.

Рейтинг жестких дисков

Далее рассказано о наиболее популярных и качественных жёстких дисков. Приводится их особенности, которые можно учесть при выборе.

Western Digital WD Blue 1 TB (WD10EZEX)

Объём в 1 терабайт считается одним из наиболее распространённых. Здесь используется форм-фактор 3,5 дюйма. Скорость считывания и записи равна 150 мегабайт в секунду. Скорость вращения шпинделя составляет 7200 оборотов в минуту.

Этот диск считается скоростным для своих параметров. Шум, который он производит при работе, не превышает 30 дБ. Устройство отличается высокой механической прочностью. При работе потребляет 6,8 Вт. Его можно использовать не только в современных. Но и в старых компьютерах. Имеется двухгодичная гарантия от производителя.

Western Digital WD Blue Mobile 1 TB (WD10SPZX)

Это устройство предназначено для использования в ноутбуке. Характеризуется очень тихой работой. Использует форм-фактор 2,5 дюйма. Объём равен 1 терабайту. Скорость, с которой вращается шпиндель, составляет 5400 оборотов в минуту.

Эта модель известна высокой надёжностью. Шум во время работы на превышает 21 дБ. Потребляемая мощность составляет 1,5 Вт. Используется буфер величиной 128 мегабайт.

Samsung MZ-76E250BW

Это накопитель, работающий по SSD технологии. Объём диска равен 256 гигабайт. Устройство использует форм-фактор 2,5 дюйма.

Скорость считывания и записи данных составляет 550 и 520 мегабайт в секунду соответственно. Время наработки на отказ достигает полтора миллиона часов. При работе диск не издаёт шума.

Наименование	Описание	Цена	Рейтинг
Western Digital WD Blue 1 TB (WD10EZEX)	Хороший вариант для настольного компьютера	от 2900 руб	★★★★★
Western Digital WD Blue Mobile 1 TB (WD10SPZX)	Подходит для использования в ноутбуке.	от 3500 руб	★★★★ ★
Samsung MZ-76E250BW	Качественный жёсткий диск с использованием SSD технологии	от 3700 руб	★★★ ★★

Правильно выбранный жёсткий диск поможет обеспечить комфортную работ на компьютере в течение многих лет. Важно выбирать такой винчестер, который наилучшим образом подойдёт пользователю.

Что такое жесткий диск — устройство и характеристики

Вскрытый жесткий диск

Жесткие диски , другое название HDD (от англ.Hard Disk Drive) или вичестер, были изобретены более 60 лет назад и используются в персональных компьютерах с середины 1980-х годов (хотя флэш-память заменила их во многих продуктах в последние годы). Жесткий диск это устройство которое дает вам огромную информационную емкость и позволяет хранить файлы, фильмы, фотографии, музыку и текстовые документы. Кроме этого на него устанавливается операционная система и програмное обеспечение компьютера. Как же работает винчестер и для чего он нужен? Давайте посмотрим поближе!

Содержание

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. Магнетизм имеет несколько простых практических применений. Например, на свалках используются электромагниты (огромные магниты, которые можно включать и выключать с помощью электричества), чтобы собирать и перемещать груды металлического лома.

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 гвоздь намагничен, она к нему прилипнет. Это довольно странный способ оставить кому-то сообщение, но он иллюстрирует кое-что очень важное: магнетизм можно использовать для хранения информации.

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 диск

Магнитная 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.

Что входит в состав жесткого диска?

Жесткий диск состоит всего из нескольких основных частей. Есть одна или несколько блестящих серебряных пластин или «блинов», на которых информация хранится магнитным способом. Есть устройство позиционирования (актуатор), которое предназначено для перемещения крошечного магнита, называемого головкой чтения-записи, вперед и назад по пластинам для записи или считывания информации. Есть электронная схема для управления всем, которая действует как связующее звено между жестким диском и остальной частью вашего компьютера.

Конструкция жесткого диска

• Привод, который перемещает рычаг чтения-записи. В старых жестких дисках исполнительными механизмами были шаговые двигатели. Вместо этого в большинстве современных жестких дисков используются простые электромагниты. Они позиционируют рычаг чтения-записи быстрее, точнее и надежнее, чем шаговые двигатели, и менее чувствительны к таким проблемам, как колебания температуры.
• Актуатор поворачивает головку назад и вперед по пластине.
• Центральный шпиндель позволяет «блинам» вращаться с высокой скоростью.
• Магнитный диск хранит информацию в двоичной форме.
• Штекерные соединения подключают жесткий диск к печатной плате персонального компьютера.
• Головка чтения-записи — это крошечный магнит на конце устройства позиционирования.
• Печатная плата на нижней стороне контролирует поток данных к пластине.
• Гибкий разъем передает данные от печатной платы к магнитной головке и пластине.
• Маленький шпиндель позволяет устройству позиционирования перемещаться по пластине.

Пластины — самые важные части жесткого диска. Как следует из названия, это диски, сделанные из твердого материала, такого как керамика или алюминий, и покрыты тонким слоем металла, который можно намагничивать или размагничивать. Небольшой жесткий диск обычно имеет только одну пластину, но каждая его сторона имеет магнитное покрытие. У дисков больших объемов есть несколько пластин, установленных на центральном шпинделе с небольшим зазором между ними. Пластины вращаются со скоростью до 15 000 оборотов в минуту (об/мин), поэтому головки чтения-записи могут получить доступ к любой их части.

Для каждой пластины есть две головки: одна для чтения с верхней поверхности, а другая для чтения с нижней, поэтому для жесткого диска с пятью пластинами (скажем) потребуется десять отдельных головок. Головки установлены на рычаге с электрическим управлением, который перемещается от центра привода к внешнему краю и обратно. Чтобы уменьшить износ, они фактически не касаются диска, а парят над ней. При запуске сначала раскручивается шпиндель с блинами, и только после возникновения необходимого для парения потока воздуха, головки начинают двигаться.

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. Затем он дает команду головке чтения-записи перемещаться по пластине точно в нужное место и сохранять там данные. Чтобы прочитать информацию, тот же процесс выполняется в обратном порядке.

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). Контроллеры либо встроены в собственную печатную плату дисковода, либо являются частью основной платы (материнской платы) компьютера.

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. Сбой диска обычно происходит внезапно, без предупреждения. Вот почему вы всегда должны хранить резервные копии ваших важных документов и файлов.

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».

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:

• 1. объем памяти – варьируется от сейчас от 300 гигабайт до 18 терабайт;
• 2. скорость вращения шпинделя (чем больше, тем выше производительность) – от 5400 до быстрых HDD с 15000 оборотов в минуту;
• 3. интерфейс – SAS 2, SAS 3, SATA 3, другие встречаются гораздо реже, для внешних вариантов основной интерфейс USB;
• 4. объем буфера (кэш-память для временного хранения данных) – от 8 до 512 мегабайт.

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

Заключение

Жесткие диски давно выпускаются, имеют большой объем и дешевы, но у них тоже есть много недостатков. Одна из проблем, это количество времени, которое требуется головке, чтобы добраться до нужной части диска, чтобы получить доступ к информации. Большой размер жесткого диска и его относительно высокое энергопотребление также являются проблемами, особенно в мобильных устройствах, таких как планшеты и смартфоны. Другой вопрос — надежность. Как вы уже поняли из того, что вы только что прочитали, HDD — это прекрасный образец точной инженерии с множеством сложных движущихся частей. Поэтому всегда есть возможность серьезной механической поломки, вызванной чем-то вроде грязи на одной из пластин или внезапным механическим ударом, после чего возможна потеря всей информации.

Все эти проблемы — вес, энергопотребление, время доступа и надежность — можно решить с помощью твердотельных накопителей (SSD), которые обычно используют флешь-память вместо вращающихся магнитных пластин. Производители компьютеров переходят от жестких дисков к твердотельным накопителям, в течение последнего десятилетия, в основном из-за тенденции отхода от настольных компьютеров к мобильным устройствам.

Если стоит выбор, где купить жесткие диски, выбирайте надёжного поставщика. Компания « АнЛан » занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.

Источник https://beginpc.ru/hardware/chto-takoe-zhestkiy-disk-kompyutera

Источник https://tarifkin.ru/pc/chto-takoe-hdd-v-kompyutere

Источник https://anlan.ru/articles/zhestkie-diski-ili-hdd