Как выбрать жесткий диск

Когда-то мы гордились жестким диском на компьютере в целых 40 Гб! А сейчас этого может не хватить даже для одного фильма, если говорить об очень высоком качестве.

С развитием технологий, даже современных винчестеров на сотни и тысячи гигабайт уже становится мало. К тому же жесткие диски имеют свой ресурс работы, который рано или поздно заканчивается, поэтому приобретение нового HDD или SSD — лишь вопрос времени. Если вы переживаете за сохранность своей коллекции фильмов, фото, музыки или любой другой информации, то с покупкой лучше не затягивать.

Какой жесткий диск выбрать? Чем отличается HDD от SSD и так ли велика разница? Какой жесткий диск подойдет для работы, а какой для игр? Эти и другие вопросы волнуют любого покупателя — мы постараемся на них ответить.

Разбираемся в основах

Если вы чувствуете, что программы на компьютере начали загружаться неприлично долго, если вы ловите постоянные синие экраны во время работы, появились непонятные подтормаживания — это первые звоночки, намекающие, что пора менять жесткий диск.

Современные носители информации можно условно разделить на те, с которыми удобно работать, и на те, на которых можно ее хранить. Различаются они скоростью работы, «вместительностью» и др.

Типы жестких дисков

По объему SSD пока не могут сравниться с HDD. Встречаются модели с объемом 4 Тб, но стоят они неприлично дорого и используются для специальных задач и серверных машин.

В обычном компьютере используют SSD объемом около 320 Гб. Это обусловлено более высокой ценой SSD по сравнению с HDD. Но при этом такой объем позволяет установить на жесткий диск операционную систему, а также наиболее важные программы и игры.

HDD диски — самый распространенный класс жестких дисков. Они существуют давно и со временем прибавляют лишь в способности хранить больше информации. Внутри корпуса такого устройства находятся специальные магнитные диски, на которые и записываются данные.

Запись и чтение информации с дисков осуществляется с помощью специальной считывающей головки. Принцип работы схож со старыми проигрывателями виниловых пластинок, разница лишь в том, что считывающая головка в «винчестере» не касается напрямую магнитного диска из-за возникновения прослойки воздуха при очень быстром вращении пластины.

С одной стороны, HDD способны хранить огромные объемы информации: емкость некоторых моделей достигает 14 Тб (14000 Гб) и это не предел. Еще один плюс — сравнительно небольшая цена, причем чем вместительнее жесткий диск, тем меньше стоимость 1 Гб в его объеме.

С другой стороны их слабость — наличие подвижных деталей в конструкции. Они не отличаются высокими скоростями записи и чтения, поэтому их выгодно использовать просто для хранения информации.

SSD диски — это твердотельные накопители, в которых нет движущихся частей, а запоминающие элементы представлены в виде микросхем.

Принцип работы схож с флешкой, но такие устройства гораздо сложнее и быстрее. Особенно разница в скорости заметна в сравнении с HDD. Если на магнитные диски можно записывать и считывать информацию со скоростью до 220 Мб/с (чаще около 150 Мб/с), то для SSD-накопителей этот показатель может быть в десятки раз выше.

Высокая скорость записи и чтения обеспечивает более быстрый доступ к большим объемам информации во время работы и загрузки приложений. Та же операционная система Windows, установленная на SSD, загружается в 10–15 раз быстрее, чем с HDD.

Многие современные приложения и игры очень сильно нагружают жесткий диск, совершают подгрузки в процессе работы — это может стать причиной очень сильных «тормозов». Для более плавной работы и быстрых загрузок имеет смысл устанавливать ресурсоемкие приложения на SSD.

SSD бесшумны, в то время как HDD могут знатно трещать, особенно после нескольких лет упорной работы под нагрузкой.

Есть легенда, что срок службы SSD значительно меньше, чем HDD. Это связано с тем, что у твердотельных накопителей есть ограниченное количество циклов перезаписи информации. На деле же вам придется сильно постараться, чтобы угробить свой SSD, перезаписывая на него в день сотни гигабайт, но даже в этом случае современный накопитель проживет несколько лет без потери производительности. Если вы покупаете не подвальный ширпотреб, а SSD от надежного производителя, то можете этого не опасаться.

SSHD, или Гибридные диски — мутанты, у которых в корпус обычного HDD-диска встроен твердотельный накопитель с небольшим объемом. Как правило, этого объема достаточно для установки операционной системы. Обозначаются как SSHD. Часто продаются в готовых сборках ПК.

Это интересно: при установке ОС на жестком диске создается специальный файл подкачки. Он выполняет функцию дополнительной виртуальной оперативной памяти, когда установленной в материнскую плату уже не хватает для корректной работы приложений. Проблема в том, что работа с подобным видом памяти требует намного больших скоростей, чем те, которые может обеспечить обычный HDD, из-за чего при недостатке оперативной памяти в компьютере вслед за ней может начать тормозить и жесткий диск. Файл подкачки на SSD позволит работать с памятью куда эффективнее и немного ускорит ваш компьютер, но это решение не является панацеей — при необходимости все же лучше докупить оперативы для своего ПК.

Итак, если вы не хотите заморачиваться с характеристиками жестких дисков, можно быстро выбрать себе девайс по следующей формуле:

• Для офисного компьютера, на котором не предполагается высоких нагрузок, достаточно HDD небольшого объема, но лучше взять с запасом + 20–30% от нынешних потребностей.
• Для домашнего компьютера, который будет использоваться для хранения и просмотра фильмов, серфинга в интернете и для игр к HDD лучше докупить SSD с небольшим объемом, на который можно установить операционную систему. Как вариант — приобрести SSHD диск, который удовлетворит потребности любого казуального пользователя.
• Если вы хардкорный геймер, то для хорошего системного блока лучше обзавестись быстрым и емким HDD, на котором можно хранить обычную информацию и игры (а современные игры весят десятки гигабайт). Особо прожорливые игры лучше установить на SSD, чтобы в процессе не возникало никаких подтормаживаний, влияющих на качество вашего отыгрыша.

Интерфейсы передачи данных и разъемы

Накопители подключаются к материнской плате и к блоку питания с помощью специальных шлейфов. Основной интерфейс, который чаще всего используется для этих целей — SATA.

Старые HDD подключались к материнке с помощью IDE-разъемов, но сейчас такие устройства найти очень сложно. Иногда возникает необходимость подключить IDE-диск к SATA-разъему, но в этом случае вам придется покупать переходник, который не отличается своей дешевизной.

SATA-интерфейсы делятся на 3 вида: SATA 1, SATA 2 и SATA 2.

Отличаются они между собой пропускной способностью: 1.5, 3 и 6 Гбит/с соответственно. Первые две версии считаются устаревающими, и если SATA 2 еще где-то можно встретить, то SATA 1 постепенно уходит в небытие.

Перед тем как покупать жесткий диск, выясните, какой интерфейс в вашей материнской плате. Нет необходимости переплачивать за устройство с современным SATA 3, если он просто не будет поддерживаться вашим ПК. Конечно, физически вы можете подключить более современный разъем к старому SATA 2, потому что они совместимы, но в этом случае ваш жесткий диск будет работать со скоростью в 2 раза меньше заявленной.

Если же вы решили обзавестись хорошим SSD, лучше подключать его через SATA 3-интерфейс, чтобы обеспечить максимальную производительность.

Существует также интерфейс NVMe. С его помощью подключаются к материнской плате твердотельные накопители SSD в слот PCI Express. Пока что подобные накопители не получили широкого распространения.

Питание

Жесткие диски, как HDD, так и SSD нуждаются в дополнительном питании. При покупке нового винчестера или накопителя убедитесь, что у вас есть свободные кабели от блока питания с соответствующими разъемами. Иногда такие кабели с переходниками идут в комплекте вместе с жестким диском, в другом случае их придется докупать отдельно.

В среднем, один жесткий диск потребляет около 7 Вт электроэнергии, SSD более экономичны и «съедают» около 2 Вт, что практически не сказывается на подборе блока питания.

Скорость вращения шпинделя

Этот параметр касается HDD и SSHD (поскольку в SSD нет подвижных частей, т. к. они построены на микросхемах). Магнитные пластины в жестких дисках вращаются на больших скоростях — от этого зависит их производительность.

На протяжении долгого времени выпускались диски со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин, сейчас они уже устаревают. Этой скорости достаточно для выполнения бытовых задач, но в стационарных домашних компьютерах чаще встречаются HDD со скоростью 7200 об/мин. Это золотая середина,позволяющая с комфортом и работать, и играть в не слишком ресурсоемкие игры.

Чем выше скорость вращения шпинделя, тем больше шума издает жесткий диск. Это не очень критично, но в ночное время суток, когда в доме все спят, разницу уловить легко.

В ноутбуках чаще всего используются HDD со скоростью вращения 5400 об/мин. Это делает устройство тише, оно потребляет меньше электроэнергии и меньше нагревается.</

Скорость чтения, записи и преимущества разных видов флеш-памяти

Скорость последовательного чтения — один из самых важных параметров, по которым стоит подбирать жесткий диск для своего ПК или ноутбука. Чем она выше, тем быстрее программы и игры будут получать доступ к нужным файлам в процессе работы.

Для современных жестких дисков неплохим вариантом будет скорость чтения выше 200 Мб/с. HDD с меньшими скоростями чтения, как правило, работают на низких оборотах и пригодятся, когда вы используете компьютер или ноутбук исключительно в казуальных целях вроде серфинга в интернете или просмотра фильмов. Но даже в этом случае долгая загрузка ОС может раздражать.

Что касается SSD-дисков, то в них скорость чтения выше в несколько раз. Оптимальным выбором для домашнего ПК станет SSD со скоростью чтения около 500 Мб/с.

Скорость записи считается вторичным параметром — она не так влияет на производительность компьютера, скорее заставит вас ждать при переносе больших объемов информации с одного диска на другой, установке программ и так далее. Лучше, если этот показатель будет равен скорости чтения, но в этом случае накопитель будет чуть дороже.

Тип флеш-памяти — это параметр, который относится к твердотельным накопителям (SSD). Как мы уже говорили, у SSD есть свой ресурс, который основан на количестве циклов перезаписи информации в ячейки памяти.

Практически все потребительские твердотельные накопители на современном рынке имеют флеш-память типа NAND. Это значит, что ячейки памяти на чипах расположены в несколько слоев, что является плюсом и позволяет увеличить емкость накопителя. Чтобы не вдаваться в технические подробности, мы просто немного сравним типы и выделим их преимущества.

В SLC-памяти в одной ячейке хранится один бит информации. Такую память лучше использовать для серверов.

В ячейках памяти MCL и TLC можно хранить больше одного бита информации.

Память MLC работает немного быстрее, чем TLC, живет дольше, потребляет меньше энергии, но дороже.

TLC выдерживает меньше циклов перезаписи и медленнее, зато дешево и сердито. Впрочем, для рядового пользователя разница будет практически незаметна. Если хотите сэкономить, можете смело брать SSD с таким типом флеш-памяти.

Память 3D V-NAND, если верить тестам, чуть надежнее и производительнее, чем обычная NAND.

Объемы накопителей и их форм-фактор

Объемы современных жестких дисков выражаются в Гб и Тб.

1 ТБ = 1024 Гб, но чаще эту цифру округляют до 1000. Чтобы определиться с тем, какой объем диска подойдет вам для работы и отдыха, просто прикиньте примерные объемы данных, которыми вы будете оперировать.

Рано или поздно место все равно начнет заканчиваться и придется думать, что же безболезненно удалить, чтобы освободить место для новой информации. Если текстовые документы и другая рабочая информация занимают совсем мало места, то фотографии с современных камер (особенно в формате RAW) и видеозаписи занимают гораздо большие объемы.
Хороший фильм, который вы честно купили на торренте, может «весить» 40–60 Гб, особенно если вы любитель смотреть видео в 4К.
Современные игры уже весят от 20 до 100 Гб — и это не предел.

Для мультимедийного компьютера стоит выбирать жесткий диск с объемом не менее 1 Тб, хотя и этого многим недостаточно, поэтому скупиться на объем не стоит. Лучше, если в ПК стоят жесткие диски с объемом 2–4 Тб — небольшой запас никогда не будет лишним.

С объемом SSD определяйтесь в соответствии с потребностями. Эти накопители стоят намного дороже. Обычно их покупают для установки ОС, программ и некоторых игр. Так, свежеустановленная Windows 10 займет около 20 Гб пространства, плюс программы, которые вы планируете установить в будущем. Windows имеет свойство обрастать горами мусора, обновлений и прочих файлов, которые не удаляются сами по себе, а чистку может произвести только опытный пользователь. Вы и глазом моргнуть не успеете, как на диске С будет занято около 80 Гб. Совет здесь тот же — берите с запасом.

Форм-факторы

Проще говоря, форм-фактор — это размер, в данном случае размер носителя информации в ПК. Также форм-фактор описывает внешний вид устройства.

Стандартный форм-фактор для HDD — 3.5’’. Именно под такой размер в современных корпусах компьютеров рассчитаны слоты для жестких дисков, но бывают и исключения. Например, в некоторых корпусах без специальной подставки-лотка под винчестер его просто не получится закрепить на боковых стенках с помощью винтов.

Сейчас наблюдается тенденция по уменьшению форм-фактора накопителей. Идет плавный переход на 2.5 дюйма, потому что для хранения больших объемов информации уже не требуются огромные устройства, как ранее. Кроме того, некоторые производители уже заявляют об отказе от производства дисков с размерами 3.5 дюйма. Если же вы принципиально не хотите использовать новый формат, то присмотритесь к 2.5-дюймовым дискам, установленным в корпус 3.5.

Также формат 2.5’’ используется в накопительных дисках для ноутбуков и в качестве форм-фактора для внешних носителей, которые подключаются через USB. При подключении такого диска к USB 2.0 скорость передачи данных может достигать 480 Мбит/с, а при подключении к USB 3.0 пропускная способность растет до 5 Гбит/с.

В формате 2.5’’ выпускается большинство современных SSD накопителей.

Существуют также SSD с форм-фактором M.2, mSATA и другие. На вид они больше напоминают обычные платы с микросхемами и некоторые легко спутать, например, с оперативной памятью. На самом деле это новый виток эволюции накопителей. На материнских платах есть слоты PCI-Express, которые имеют гораздо большую пропускную способность, нежели SATA. Например, PCI-Express 2.0 имеет ширину канала в 8 Гбит/с (около 1 Гб в секунду), а PCI-Express 3.0×4 способна передавать данные со скоростью 32 Гбит/с. Для домашнего использования такие диски практически бесполезны и переплачивать за них не стоит, а вот для рабочих компьютеров, работающих с большими объемами информации, настоящий «мастхэв».

mSATA (micro SATA) — форм-фактор SSD, который выпускается для установки в ноутбуках, планшетах, нетбуках и других устройствах. Хотя иногда их можно установить и в обычные материнские платы, но для этого в них должен быть специальный слот, поддерживающий необходимое напряжение.

Также стоит упомянуть о типоразмерах накопителей M.2. Обычно он указывается в виде цифр, например, 2280. В данном случа первые две цифры — ширина платы в мм, а последние две — длина. Важно учитывать этот параметр при подборе накопителя в небольшой системный блок и тем более ноутбук, где каждый миллиметр на счету.

Некоторые особенности подключения

В последнее время набирают популярность новые форм-факторы М.2 для твердотельных накопителей. Они не только выглядят не так, как обычные SSD, но и подключаются в отдельный слот, который есть на некоторых современных материнских платах. Это сокращает количество проводов в системном блоке, экономит место и позволяет работать с данными на больших скоростях.

В спецификациях к таким накопителям указывается параметр, называемый ключом. Ключ — это перемычка, которая находится на разъеме устройства между контактами и определяет, какой интерфейс будет работать при подключении. Наиболее популярные ключи на сегодня — B-key (позволяет работать с интерфейсами SATA и PCI-E x2) и M-key (работа с SATA и PCI-E x4, высокоскоростной интерфейс).

Если на SSD M.2 есть ключ B+M, то за счет этого обеспечивается перекрестная совместимость с разными материнскими платами. Дело в том, что разъемы в некоторых платах могут поддерживать либо ключ М, либо В, а универсальный ключ В+М призван решить эту проблему.

Перед покупкой SSD M.2 внимательно прочитайте спецификацию вашей материнской платы и уточните, поддерживает ли она работу с необходимым вам интерфейсом через слот М.2.

Подводим итоги

Если вам не хочется забивать голову лишней информацией, то коротко о главном:

• Для офисного компьютера будет достаточно обычного HDD со скоростью 5400 об/мин, объемом от 300 до 500 Гб;
• Если вы покупаете жесткий диск для использования в домашнем компьютере, на котором смотрите фильмы и ставите лайки в соцсетях — хватит HDD с объемом 1 Тб;
• Если вы активный ПК-пользователь, любите скорости и короткие загрузки, то к 1 Тб HDD можно докупить SSD с емкостью около 120 Гб, чтобы установить на него ОС и программы;
• Если любите играть в ресурсоемкие игры, лучше выбирать SSD от 240 Гб + HDD до 2 Тб со скоростью шпинделя 7200 об/мин и скоростью чтения от 200 Мб/с;
• Для качественного игрового ПК можно выбирать SSD с емкостью до 1 Тб + один или два HDD с емкостью 2 Тб каждый, высокими скоростями вращения шпинделя и чтения;
• Если вы гик, который любит играться с железом, то попробуйте экспериментировать с накопителями SSD M.2 и другими новинками, которые можно найти на нашем сайте.

Желаем вам надежных и быстрых жестких дисков, которые будут служить верой и правдой как можно дольше!

Как выбрать жесткий диск?

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

Содержание:

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

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

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

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

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

Выбор основного накопителя

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

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

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

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

Каким объемом должен обладать жесткий диск?

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

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

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

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

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

Производительность, скорость чтения и записи

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

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

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

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

Другие характеристики, на которые следует обратить внимание

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

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

Почему HDD лучше подходят для статического хранения информации?

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

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

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

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

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

Жёсткий диск

Жесткий диск (HDD) или накопитель на жёстких магнитных дисках представляет собой устройство для хранения данных, используемых для хранения и извлечения цифровой информации с использованием одного или более жестких быстро вращающихся дисков (пластин), покрытых магнитным материалом. Жесткие диски в паре с магнитными головками, расположенными на подвижном рычаге привода, который считывать и записывать данные на поверхность пластин. Осуществляется доступ к данным способом с произвольным доступом, а это означает, что отдельные блоки данных могут быть сохранены или получены в любом порядке, а не только последовательно. Жесткие диски представляют собой тип энергонезависимой памяти, сохраняя сохраненных данных даже при отключении питания. Представленный IBM в 1956 году, жесткий диск стал доминирующим вторичным устройством хранения данных для компьютеров общего назначения в начале 1960-х годов. Постоянно совершенствуясь, жесткие диски сохранили эту позицию в современную эпоху серверов и персональных компьютеров. Более 200 компаний производили жесткие диски исторически, хотя после обширной индустрии консолидации большинство производства у Seagate, Toshiba и Western Digital. По состоянию на 2016 год, производство HDD (в байтах в год) растет, хотя и единичные поставки и доходы от продаж сокращаются. Основная конкурирующая технология для вторичного хранения флэш-памяти в виде твердотельных накопителей (SSD), которые имеют более высокие скорости передачи данных, более высокую поверхностную плотность хранения, более высокую надежность, и намного более низкое время ожидания и время доступа. В то время как SSD-накопители имеют более высокую стоимость передачи одного бита, SSD-накопители заменяют жесткие диски, где скорость, потребляемая мощность, малый размер, и долговечность имеют важное значение. Основные характеристики жесткого диска являются его емкость и производительность. Емкость определяется в единичных префиксов, соответствующих степеням 1000: 1-терабайт (ТБ) диск имеет емкость 1000 гигабайт (ГБ, где 1 гигабайт = 1 миллиард байт). Как правило, некоторые из емкости жесткого диска является недоступным для пользователя, поскольку он используется в файловой системе и операционной системы компьютера, а также, возможно, встроенной избыточности для исправления ошибок и восстановления. Производительность определяется время, необходимое для перемещения головок на дорожку или цилиндра (среднее время доступа) плюс время, необходимое для требуемого сектора, чтобы двигаться под днищем (среднее время ожидания, которое является функцией физической скорости вращения в оборотах в минуту), и, наконец, от скорости, с которой передаются данные (скорость передачи данных). Два наиболее распространенных форм-факторов для современных жестких дисков являются 3,5-дюймовый, для настольных компьютеров, а также 2,5-дюймовый, в первую очередь для ноутбуков. Жесткие диски подключаются к системам с помощью стандартных интерфейсных кабелей, таких как, USB или SAS (Serial Attached SCSI) кабелей PATA (Parallel ATA), SATA (Serial ATA).

Содержание

История

Улучшение характеристик HDD с течением времени

Параметр	Начинался с	Развился до	Улучшение
Емкость (formatted)	3.75 Мб	10 Тб	2.7 миллиона к одному
Физический объем	68 кубических футов	2.1 кубических дюймов	56,000 к одному
Вес	910 кг	62 г)	15000 к одному
Среднее время доступа	около 600 мс	несколько мс	около 200 к одному
Цена	US$9,200 за мегабайт (1961)	$0.032 за гигабайт в 2015	300 миллионов к одному
Поверхностная плотность	2000 бит на квадратный дюйм	1.3 терабит на квадратный дюйм в 2015 году	650 миллионов к одному

Жесткие диски были введены в 1956 году, в качестве хранилища данных для подготовки в режиме реального времени обработки транзакций компьютера IBM и были разработаны для использования с общего назначения мэйнфреймов и мини-ЭВМ. Первый диск IBM, 350 RAMAC, был размером примерно двух средних холодильников и хранится пять миллионов шесть битовых символов (3,75 мегабайт) на стеке 50 дисков.

IBM 350 RAMAC блок хранения диска был заменен IBM 1301 единицы хранения диска, который состоял из 50 пластин, каждая из примерно 1 / толщиной 8 дюймов и 24 дюймов в диаметре. В то время как IBM 350 используют две головки чтения / записи, пневмопривод и перемещение с помощью двух измерений, 1301 был одним из первых единиц хранения диска использовавший массив головок, по одному на жестком диске, двигаясь как единое целое. Цилиндр режима операции чтения / записи были поддержаны. Движение массива головки зависит от двоичного сумматора системы гидравлических приводов, которые заверили повторяемое позиционирование. В 1962 году IBM представила диск модели 1311, который был размером стиральной машины и хранится два миллиона символов на съемном диске пакета. Пользователи могут приобрести дополнительные пакеты и поменять их по мере необходимости, так же, как бобин магнитной ленты. Более поздние модели съемных дисков пакета, от IBM и других, стали нормой в большинстве компьютерных установок и достигли мощностей 300 мегабайт в начале 1980-х годов. Несъемные жесткие диски были названы «Fixed Disk» дисками.

Некоторые высокопроизводительные жесткие диски были изготовлены с одной головкой на дорожку (например, IBM 2305), так что никакое время не было потеряно на физическое перемещение головок на дорожку. Они были очень, и уже не производятся.

В 1973 году IBM представила новый тип HDD под кодовым названием «Винчестер». Ее основной отличительной чертой было то, что дисковые головки не были полностью выведены из стопки пластин диска, когда диск был выключен. Это значительно снизило стоимость механизма привода головки, но исключается удаление только диски с диска, как это было сделано с диска пачек в день. Вместо этого, первые модели «технологии Винчестер» имели съемный модуль. Позже «Винчестер» диски отказались от концепции съемного носителя и вернулись к несъемным тарелках.

Как и первый съемный диск, первые диски «Винчестер» используют магнитные пластины 14 дюймов (360 мм) в диаметре. Несколько лет спустя, дизайнеры изучают возможность того, что физически меньшие жесткие диски могут иметь преимущества. Приводы с несъемным восьми-дюймовыми пластинами появились, а затем диски, используемые в 5 1/4 дюйма (130 мм) форм-фактора (монтажная ширина эквивалентный тому, который используется современных накопителей на гибких магнитных дисках). Последние были в первую очередь предназначены для рынка персональных компьютеров (ПК).

Когда началась 1980-е годы, жесткие диски были редкой и очень дорогой дополнительной функцией в персональных компьютерах, но к концу 1980-х годов их стоимость была снижена до точки, где они были стандартными на всех, кроме самых дешевых компьютеров.

Большинство жестких дисков в начале 1980-х, были проданы конечных пользователей ПК в качестве внешней, дополнительной подсистемы. Подсистема не была продана под названием производителя диска, но под именем изготовителя подсистемы, такие как Corvus Systems и Tallgrass Technologies, или под названием производителя системы ПК, таких как ProFile Apple. IBM PC / XT в 1983 году сделали внутренний 10 Мб HDD, и вскоре после этого внутренние жесткие диски распространились на персональные компьютеры.

Внешние жесткие диски остаются популярными гораздо дольше на Apple Macintosh. Многие компьютеры Macintosh, сделанные в период между 1986 и 1998 г имеют порт SCSI на задней панели, что делает внешнюю экспансию простой. Старые компактные компьютеры Macintosh не имеют доступных пользователю отсеки для жестких дисков , так что на этих моделях внешние диски SCSI были единственным разумным вариантом расширяя при любой внутренней памяти.

Плотность записи постоянно росла с момента их изобретения, жесткие диски постоянно улучшали свои характеристики; несколько основных моментов приведены в таблице выше.

Технология

Магнитная запись

Современные данные HDD записываются путем намагничивания тонкой пленки ферромагнитного материала на диске. Последовательные изменения в направлении намагниченности представляют собой двоичные биты данных. Данные считываются с диска, обнаруживая переходы намагниченности. Пользовательские данные кодируются с использованием схемы кодирования, таких как кодирование с ограничением длины поля записи кодирования, которая определяет, как данные представлены магнитных переходов.

Типичная конструкция жесткого диска состоит из шпинделя, который содержит плоские круглые диски, называемые также вращающимися пластинами, которые держат записанные данные. Пластины выполнены из немагнитного материала, обычно из алюминиевого сплава, стекла или керамики, и покрыты тонким слоем магнитного материала, как правило, 10-20 нм в глубину, с наружным слоем углерода для защиты. Для справки, стандартный кусок бумаги для копирования составляет 0.07-0.18 мм (70,000-180,000 нм).

Современные жесткие диски вращают со скоростью от 4200 оборотов в минуту в портативных устройствах с низким энергопотреблением, до 15000 оборотов в минуту для высокопроизводительных серверов. Первые жесткие диски центрифугировали при 1200 оборотах в минуту и, в течение многих лет, 3600 оборотов в минуту была нормой. По состоянию на декабрь 2013 года, жесткие диски в большинстве жестких дисков потребительского класса имели 5,400 оборотов в минуту или 7,200 оборотов в минуту.

Информация записывается и считывается из тарелочек, называемых головкой чтения и записи, которые позиционируются для работы в непосредственной близости от магнитной поверхности, их высота полета часто в диапазоне от десятков нанометров. Головка для чтения и записи используется для обнаружения и изменения намагниченности материала, проходящего непосредственно под ним.

В современных дисках, есть одна головка для каждой магнитной поверхности пластин на шпинделе, смонтированных на общей руке. Кронштейн привода (или рычаг доступа) перемещает головки по дуге (примерно в радиальном направлении) поперек пластин, как они вращаются. Рычаг перемещается с помощью привода звуковой катушки или в некоторых старых конструкций шаговым двигателем. В современных дисках, небольшие размеры магнитных областей создает опасность того, что их магнитное состояние могут быть потеряны из-за тепловых эффектов, термонаведенная магнитная нестабильность, которая обычно известна как «суперпарамагнитный предел». Для того, чтобы противостоять этому, жесткие диски покрыты двумя параллельными магнитными слоями, разделенные 3 атомами слой элементов рутений немагнитной, и два слоя намагничены в противоположной ориентации, таким образом, усиливают друг друга. Еще одна технология используется для преодоления тепловых эффектов, чтобы обеспечить большую плотность записи является перпендикулярной записи, сначала отправлены в 2005 году, и по состоянию на 2007 года технология была использована во многих жестких дисков.

В 2004 году новая концепция была введена, чтобы обеспечить дальнейшее увеличение плотности данных в магнитной записи, используя носитель записи, состоящий из соединенных мягких и жестких магнитных слоев.

Компоненты

Современные накопители на жестких магнитных дисках практически все состоят из одних и тех же узлов:

• диски (c нанесенным на их поверхность оксидным или тонкопленочным магнитным рабочим слоем, количество дисков обычно от 1 до 5 (максимум 11), диаметр дисков 5,25/3,5/2,5/1,8 или 1,0 дюйм);
• головки чтения/записи (количество 3-10 шт., используются композитные ферритовые головки с металлом в зазоре, тонкопленочные, магниторезистивные, головки GMR изготовленные по технологии высокой магниторезистивности);
• механизм привода головок (привод с подвижной катушкой, как правило поворотный с сервосистемой слежения, использующей сервоинформацию на вспомогательном клине, на специальном диске, на диске со встроенными кодами или с записью сервоинформации во втором магнитном слое);
• двигатель привода дисков (шпиндельный двигатель 5400 — 7200 и более оборотов в минуту с автоматической системой регулирования скорости вращения с обратной связью);
• воздушный фильтр (фильтр рециркуляции и барометрический фильтр).

Печатная плата со схемами управления (плата электроники содержит схемы, управления накопителя и практически почти все схемы выполняющие функции контроллера жесткого диска), кабели и разъемы (интерфейсный разъем, разъем электропитания, разъем управления шпиндельным двигателем, зажим или разъем заземления) относятся к электронным компонентам жестких дисков. Диски, двигатель привода дисков, головки и механизм привода головок обычно размещаются в герметичном корпусе, который называется HDA (Head Disk Assembly — блок головок и дисков). Обычно этот блок рассматривается как единый узел; его почти никогда не вскрывают. Прочие узлы, не входящие в блок HDA, — печатная плата, лицевая панель, элементы конфигурации и монтажные детали — являются съемными.

Ошибки и коррекция ошибок

Современные приводы широко используют кодов коррекции ошибок (ККО), особенно коды Рида-Соломона коррекции ошибок. Эти методы хранят дополнительные биты, определяемые математическими формулами, для каждого блока данных; дополнительные биты позволяют исправлять много ошибок, которые будут исправлены невидимо. Дополнительные биты сами занимают место на жестком диске, но имеют более высокую плотность записи, которые будут использоваться, не вызывая неисправимых ошибок, что приводит к гораздо большей емкости. Например, типичный 1 ТБ жесткий диск с секторами по 512 байт обеспечивает дополнительную емкость около 93 Гб для данных ККО.

В новейших дисках, 2009, с низкой плотностью проверок на четность кодов (LDPC) вытесняют Рида-Соломона; LDPC коды имеют характеристики, близкие к Shannon Limit и таким образом обеспечивают самую высокую плотность хранения данных. «No-ID Формат», разработанный IBM в середине 1990-х годов, содержит информацию о том, какие секторы плохо и где переназначенный секторы были расположены.

Лишь незначительная часть обнаруженных ошибок не исправимо. Например, спецификация для SAS диска предприятия (модель с 2013 года) оценивает эту долю одним сбоем ошибки в каждых 1016 бит, а другое предприятие диска SAS с 2013 года определяет аналогичные коэффициенты ошибок. Другой современный (по состоянию на 2013 г.) предприятие SATA диск определяет частоту появления ошибок менее 10 невосстанавливаемых ошибок чтения в каждых 1016 бит. Наихудшим типом ошибок являются те, которые остаются незамеченными, и даже не обнаруживаются операционной системы компьютера. Эти ошибки могут быть вызвано сбоем жесткого диска.

Будущее развитие

Скорость продвижения поверхностной плотности была аналогична закону Мура (удваивается каждые два года) до 2010 года: 60% в год в течение 1988-1996, 100% в течение 1996-2003 годов и на 30% в течение 2003-2010 гг. Гордон Мур (1997) заметил, что рост не может продолжаться вечно. Ареал улучшение плотности замедлился до 10% в год в течение 2011-2014 годов, из-за трудностей перехода с перпендикулярной записи на новые технологии.

Поверхностную плотность является инверсией размера бит ячейки, так что увеличение плотности записи соответствует уменьшению размера бит ячейки. В 2013 году производство настольных 3 ТБ HDD (с четырьмя пластинами) имели бы поверхностную плотность около 500 Гбит / дюйм 2, которые составили бы к битовой ячейки, содержащей около 18 магнитных зерен (11 по 1,6 зерна). Некоторые новые технологии магнитного хранения в настоящее время разрабатываются, чтобы преодолеть или, по крайней мере, притухнуть эту трилемму и тем самым поддерживать конкурентоспособность жестких дисков относительно продуктов, таких как флэш-память на основе твердотельных накопителей (SSD).

В 2013 году компания Seagate представила одну такую технологию, черепичной магнитной записи (SMR). Кроме того, SMR приходит с конструктивными сложностями, которые могут привести к снижению производительности записи. Другие новые технологии записи, что, по состоянию на 2016 год, по-прежнему остаются в стадии разработки, включают в себя термоассистируемую магнитную запись (Hamr), микроволновую магнитной записи (MAMR), двумерную магнитной записи (TDMR). Темпы роста плотности записи упала ниже ставки закона Мура 40% в год, а также замедление, как ожидается, сохранится по крайней мере до 2020 г. В зависимости от предположений о целесообразности и сроках этих технологий, срединному прогнозу наблюдателями отрасли и аналитики на 2020 год и последующий период роста плотности записи составляет 20% в год в диапазоне 10-30%. Достижим предел технологии Hamr в сочетании с БПР и SMR может быть 10 Тбит / дюйм2, который был бы в 20 раз выше, чем 500 Гбит / дюйм2 представлено 2013 производство настольных жестких дисков. По состоянию на 2015 г. производство Hamr жестких дисков было отложено на несколько лет, и, как ожидается, в 2018 году они требуют другую архитектуру, с модернизированными средствами и головок чтения / записи, новые лазеры и новые оптические датчики ближнего поля.

Емкость

Емкость жесткого диска, как сообщает операционной системы для конечного пользователя, меньше суммы, указанной производителем, на это имеется несколько причин: операционная система занимает некоторое пространство для резервирования данных, а также использование пространства для файловой системы структур. Разница в мощности сообщается в истинных единицах.

Расчет

Современные жесткие диски имеют хост-контроллер как непрерывный набор логических блоков, а максимальная емкость диска рассчитывается путем умножения количества блоков по размеру блока. Эта информация доступна из спецификации продукта производителя, а также от самого диска за счет использования функций операционной системы, которые вызывают команды привода низкого уровня.

Валовая вместимость старых жестких дисков рассчитывается как произведение количества цилиндров в зоне записи, количество байт на сектор (чаще всего 512), а также подсчета зон привода. Некоторые современные диски SATA также сообщают головки цилиндров сектора мощности, но это не физические параметры, так как приведенные значения ограничены историческими интерфейсами операционной системы. В современных жестких дисках резервные мощности для управления дефектами не входят в опубликованной мощности. Однако, во многих ранних жестких дисков определенное количество секторов были зарезервированы в качестве запасных частей, тем самым уменьшая мощность, доступную для операционной системы.

Для RAID подсистем, целостности данных и требований к отказоустойчивости также уменьшают реализованный потенциал. Например, массив RAID-1 имеет половину общей емкости в результате зеркального отображения данных, в то время как RAID 5 массив х дисков теряет 1 / х мощности (которая равна емкости одного диска) из-за хранения информации о четности. Большинство поставщиков RAID используют контрольные суммы для улучшения целостности данных на уровне блоков. Некоторые системы поставщиков проектирования с использованием жестких дисков с секторами 520 байт содержит 512 байт пользовательских данных и восемь контрольных сумм байт, или с использованием отдельных секторов размером 512 байт для данных контрольных сумм. Некоторые системы могут использовать скрытые разделы для восстановления системы, уменьшая мощность, доступную для конечного пользователя.

Форматирование диска

Форматирование диска – это процесс подготовки устройства хранения данных, такие как жесткий диск, твердотельный диск, дискета или USB флэш-накопитель для первоначального использования. В некоторых случаях операция форматирования может также создать один или несколько новых файловых систем. Первая часть процесса форматирования, которая выполняется основной средой, часто называют «низкоуровневым форматированием». Секционирование является общим термином для второй части процесса, что делает устройство видимым для операционной системы хранения данных. Третья часть процесса, как правило, называют «форматирование высокого уровня» чаще всего относится к процессу создания новой файловой системы. В некоторых операционных системах все или части этих трех процессов могут быть объединены или повторяться на разных уровнях.

Процесс форматирования диска

Форматирование диска для использования операционной системой и ее приложения, как правило, включает в себя три различных процессов.

1. Низкоуровневое форматирование. Это базовая разметка области хранения данных, которая выполняется на заводе-изготовителе в качестве одной из заключительных операций изготовления устройства хранения данных. При этом процессе в области хранения данных создаются физические структуры: треки — tracks (дорожки), секторы, при необходимости записывается программная управляющая информация. Впоследствии в подавляющем большинстве случаев эта разметка остаётся неизменной за все время существования носителя. Большинство программных утилит с заявленной авторами возможностью низкоуровневого форматирования на самом деле, в лучшем случае, перезаписывают только управляющую информацию.
2. Разбиение на разделы. Этот процесс разбивает объём винчестера на логические диски (например, C:, D:…; sda1, sda2…; hda1, hda2…). Это осуществляется с помощью встроенных служб самой операционной системы или соответствующими утилитами сторонних производителей метод разбиения существенно зависит от типа операционной системы. Этот шаг принципиально необязателен (если его пропустить, весь объем носителя будет состоять из одного раздела), но в виду очень больших объемов современных жестких дисков (до 8 000 Гб) их разбиение на логические разделы обычно осуществляется.
3. Высокоуровневое форматирование. Этот процесс записывает (формирует) логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов (файловые таблицы), а также, в некоторых случаях, загрузочные файлы для разделов, имеющих статус активных. Это форматирование можно разделить на два вида: быстрое и полное. При быстром форматировании перезаписывается лишь таблица файловой системы, при полном — сначала производится верификация (проверка) физической поверхности носителя, при необходимости исправляются поврежденные сектора, то есть участки оптической поверхности, имеющие физические повреждения (маркируются как неисправные, что исключает в последующем запись в них информации), а уже потом производится запись таблицы файловой системы.

Форматирование низкого уровня

Низкоуровневое форматирование (англ. Low level format) — операция, в процессе которой на магнитную поверхность жёсткого диска наносятся так называемые сервометки — служебная информация, которая используется для позиционирования головок диска. Выполняется в процессе изготовления жёсткого диска, на специальном оборудовании, называемом серворайтером.

Низкоуровневое форматирование — это процесс нанесения информации о позиции треков и секторов, а также запись служебной информации для сервосистемы. Этот процесс иногда называется «настоящим» форматированием, потому что он создает физический формат, который определяет дальнейшее расположение данных. Когда в первый раз запускается процесс низкоуровневого форматирования винчестера, пластины жесткого диска пусты, то есть не содержат абсолютно никакой информации о секторах, треках и так далее. Это последний момент, когда у жесткого диска абсолютно пустые пластины. Информация, записанная во время этого процесса, больше никогда не будет переписана.

Старые жёсткие диски имели одинаковое количество секторов на трек и не имели встроенных контроллеров, так что низкоуровневым форматированием занимался внешний контроллер жёсткого диска, и единственной нужной ему информацией было количество треков и количество секторов на трек. Используя эту информацию, внешний контроллер мог отформатировать жёсткий диск. Современные жёсткие диски имеют сложную внутреннюю структуру, включающую в себя изменение количества секторов на трек при движении от внешних треков к внутренним, а также встроенную сервоинформацию для контроля за приводом головок. Также современные накопители используют технологию «невидимых» плохих секторов, могут автоматически помечать повреждённые секторы как нерабочие, исключая последующую возможность запись в них информации. Вследствие такой сложной структуры данных, все современные жёсткие диски проходят низкоуровневое форматирование только один раз — на заводе-изготовителе. Нет никакого способа в домашних условиях произвести настоящее низкоуровневое форматирование любого современного жёсткого диска, будь это IDE/ATA, SATA или SCSI винчестер. Причём это невозможно сделать даже в условиях сервисного центра.

Старые жёсткие диски нуждались в неоднократном низкоуровневом форматировании на протяжении всей своей жизни, в связи с эффектами температурного расширения, связанного с применением шаговых моторов в приводе головок, у которых перемещение головок было разбито на сетку с фиксированным шагом. С течением времени у таких накопителей смещалось физическое расположение секторов и треков, что не позволяло правильно считывать информацию, применяя шаговый двигатель в приводе магнитных головок. Головка выходила на нужную, по мнению контроллера, позицию, в то время как позиция заданного трека уже сместилась, что приводило к появлению сбойных секторов. Эта проблема решалась переформатированием накопителя на низком уровне, перезаписывая треки и секторы по новой сетке шагов привода головок. В современных накопителях, использующих в приводе головок звуковую катушку, проблема температурного расширения ушла на второй план, вынуждая производить лишь температурную перекалибровку рабочих параметров привода головок.

Результатом выполнения «низкоуровневого» форматирования из BIOS может быть:

• отсутствие результата, то есть полное игнорирование винчестером этой процедуры. Позиционирование будет отработано, но никаких действий на дисках произведено не будет;
• запись нулей во все секторы, то есть простое стирание информации пользователя;*
• возникновение проблем с жёсткими дисками старых серий, не обеспечивающих надёжную защиту от пользователя. Некоторые старые жёсткие диски ёмкостью 40-80 Гб могут на команду 50h отвечать ошибкой, что может привести к маркировке всех секторов как «bad» или наоборот, записать нулями часть служебных треков, что приведёт к неработоспособности накопителя.

Информацию после проведения реального низкоуровневого форматирования восстановить нельзя никаким образом.

Разбиение диска

Разбиение накопителя — это определение областей диска, которые операционная система будет использо¬вать в качестве отдельных разделов или томов. С точки зрения DOS томом является участок диска, обозначенный какой-либо буквой. Например, диск С — это том С, диск D — это том D и т.д. Некоторые пользовате¬ли считают, что выполнять разбиение диска нужно только для того, чтобы разбить его на несколько томов (более одного). Но это неправильное представление; диск необходимо логически разбивать даже в том случае» если он будет представлять собой единственный том С. При разбиении диска в его первый сектор (цилиндр 0, головка 0, сектор 1) заносится главная загрузочная запись MBR (Master Boot Record). В ней содержатся сведения о tом, с каких цилиндров, головок и секторов начинаются и на каких заканчиваются имеющиеся на диске разделы. В этой таблице разбиения также содержатся указания для системной BIOS, какой из разделов является загрузочным, т.е. где ей следует искать ос¬новные файлы операционной системы. Количество разделов на всех жестких дисках в системе может дости¬гать 24. Это означает, что в компьютере может быть установлено либо 24 отдельных накопителя, в каждом из которых имеется по одному разделу, либо один жесткий диск с 24 разделами, либо несколько накопителей с разным количеством разделов, но при условии, что общее количество разделов не больше 24. Если общее ко¬личество разделов превысит эту цифру, DOS просто проигнорирует их, хотя другие операционные системы могут работать и с большим количеством томов. Такое ограничение DOS связано с тем, что в латинском ал¬фавите от С до Z всего 24 буквы.

Преимущества использования разделов

Выделение на одном жёстком диске нескольких разделов даёт следующие преимущества:

• на одном физическом жёстком диске можно хранить информацию в разных файловых системах, или в одинаковых файловых системах, но с разным размером кластера (например, выгодно хранить файлы большого размера — например, видео — отдельно от маленьких, и задавать больший размер кластера для хранилища больших файлов);
• манипуляции с одним разделом не сказываются на других разделах;
• как следствие, можно отделить информацию пользователя от файлов операционной системы, и тогда:

1. образ раздела с ОС, применяемый, например, для резервного копирования перед внесением существенных изменений в конфигурацию ОС, будет иметь меньший размер по сравнению с образом всего диска, а восстановление системы из образа не затронет данные пользователя, которые могли измениться с момента последнего снятия образа;
2. при переустановке ОС «начисто» (с полным уничтожением предыдущей установки) не потребуется дополнительного запоминающего устройства для временного хранения пользовательских данных — последние останутся незатронутыми;

• на одном жёстком диске можно установить несколько операционных систем;
• уменьшение влияния фрагментации на скорость дисковых операций:

1. при меньшем размере раздела фрагменты каждого файла распределяются на меньшем физическом пространстве, то есть фрагменты файла находятся физически ближе друг к другу, что сокращает время на позиционирование головки диска при обращении к файлу;
2. на разделе размещается меньшее количество файлов, что приводит к меньшей фрагментации.

Недостатки использования разделов

Создание более одного раздела имеет следующие недостатки по сравнению с наличием одного раздела, занимающего ту же область диска:

• Снижает общее пространство, доступное для хранения пользователя на диске, так как операционная система дублирует определенные области файловой системы администрирования на диске для каждого раздела.
• Увеличивает фрагментацию диска, так как он снижает средний размер смежных свободных блоков на каждом разделе — по сравнению с одним разделом того же общего размера — после того, как тот же объем данных, было написано им.
• Перемещение файлов между томами потребует фактического копирования (байт), в то время как перемещение файлов в пределах объема, как правило, требует только «мета-данных», которые будут обновлены.

Типы разделов жесткого диска

С точки зрения менеджеров дисков, таких как Norton Partition Magic и Acronis Partition Expert, существуют три основных типа разделов жесткого диска:

• Первичный (Primary partition);
• Расширенный (Extended partition);
• Логический (Logical partition).

В первичном разделе жесткого диска могут быть размещены; операционная система, программы, пользовательские данные. В каждом сеансе работы с компьютером только один первичный раздел может быть активным, то есть раздел с которого была загружена операционная система. Многие операционные системы, в том числе Windows, могут загружаться только с активного первичного раздела. Если вы намерены использовать на компьютере несколько операционных систем, вам необходимо создать на жестком диске несколько первичных разделов. На жестком диске можно создать не более четырех первичных разделов. В расширенном разделе жесткого диска создаются логические диски, которые в терминологии менеджеров дисков называются логическими разделами. Причем на жестком диске можно создать любое количество логических разделов, но все они будут располагаться только в расширенном разделе. Логические разделы почти ни чем не отличаются от первичных разделов. В них могут размещаться приложения, пользовательские данные, а также можно установить некоторые операционные системы, при загрузке которых не требуется первичный раздел. Из выше изложенного можно сделать следующий вывод, что первичные разделы лучше использовать для загрузки операционных систем и хранить на них исключительно системные файлы и папки. На логических же разделах можно хранить всю остальную информацию, поскольку эти разделы будут доступны из большинства операционных систем.

Тома и разделы в дисковых ОС Microsoft

Том — это не то же самое, что раздел диска. Например, информация на гибком диске является информацией одного тома, разделов же на гибком диске не создают. Вот один из примеров — рассмотрен компьютер, в котором имеется один дисковод гибких дисков (со вставленной дискетой) и два жёстких диска. Первый жёсткий диск разбит на два раздела, а на втором выделен только один.

Физический диск	Раздел	Файловая система	Том
Гибкий диск	FAT	A:
Жёсткий диск 1	Раздел 1	NTFS	C:
	Раздел 2	NTFS	D:
Жёсткий диск 2	Раздел	NTFS	E:

• «A:», «C:», «D:», и «E:» — тома
• Гибкий диск, Жёсткий диск 1 и Жёсткий диск 2 — физически существующие устройства

Любой из них можно сделать основным. Правда, Microsoft в справке к ОС Windows указано, что под терминами том (volume) и раздел (partition), как правило, подразумевают одно и то же.

Тома в UNIX-подобных операционных системах

В UNIX-подобных операционных системах обозначения жёстких дисков и разделов на них несколько отличаются от видимых пользователю в Windows. В Linux диски получают буквенное обозначение типа sdX, где X соответствует индексу из последовательности a, b. а разделы на устройствах нумеруются и обозначаются цифрами, причём нумерация логических разделов, которые в Windows соответствуют логическим дискам в расширенном разделе, начинается с 5, так как номера 1-4 зарезервированы для обозначения первичных разделов и, собственно, расширенного раздела.

Например, обозначения разделов для ОС Windows будет sda1 (для C:) и sda5 (для D:). Если бы было четыре основных раздела или два основных и два логических (пусть C:, D:, E:, F:) то в первом случае они обозначались бы как sda1, sda2, sda3, sda4, а во втором как sda1, sda2, sda5, sda6, соответственно.

Чтобы было удобнее работать с разделами на жёстком диске, в UNIX-подобных операционных системах их монтируют в каталоги корневой файловой системы, обозначаемой /, которая обязана существовать. Более того, системой реализуется принцип: любое устройство есть файл, и жёсткие диски, как и остальные устройства компьютера, также являются файлами и доступны в каталоге dev корневой файловой системы. Отсюда и полное обозначение жёсткого диска /dev/sda.

Также в UNIX-подобных операционных системах все логические диски должны иметь точку монтирования. Точка монтирования соответствует определенному каталогу файловой системы. Дерево каталогов логического диска представляется поддеревом файловой системы, включенным в него в точке монтирования. Логический диск может быть примонтирован к любому каталогу существующей файловой системы. В свою очередь, к любому каталогу на подмонтированном носителе можно подмонтировать еще один носитель и т.д. Пути, используемому в качестве точки монтирования, должен соответствовать пустой каталог (хотя, например, в системах на базе FreeBSD и Linux, если каталог не пуст, его содержимое просто замещается содержимым логического диска). Хотя логический том можно примонтировать куда угодно, сменные носители (флешки, компакт-диски и т.п.) принято монтировать к подкаталогам папок /mnt или /media. В настольных дистрибутивах Linux этот процесс обычно происходит автоматически. При этом в каталоге /media (/mnt) создается подкаталог, имя которого совпадает с именем монтируемого тома.

Для управления точками монтирования логических дисков UNIX-подобные операционные системы предоставляют команду «mount».

Пример: Если компакт-диск, содержащий файл «info.txt», был смонтирован в каталог «/mnt/iso9660», то этот файл будут доступен как «/mnt/iso9660/info.txt».

Multi-boot и mixed-boot системы

Multi-boot системы – компьютер, где пользователь может загрузить одну из двух или более различных операционных систем (ОС), которые хранятся в отдельных запоминающих устройствах или в разных разделах одного и того же устройства хранения данных. В таких системах меню при запуске дает возможность выбора ОС для загрузки / запуска (и только одна операционная система в то время загружается).

Это отличается от виртуальных операционных систем, в которых одна операционная система работает как автономный виртуальный «программы» в рамках другой уже запущенной операционной системы. (Примером является операционная система Windows «виртуальная машина» работает изнутри операционной системы Linux.)

Таблица разделов GUID

GUID Partition Table, аббр. GPT — стандарт формата размещения таблиц разделов на физическом жестком диске. Он является частью Расширяемого микропрограммного интерфейса (англ. Extensible Firmware Interface, EFI) — стандарта, предложенного Intel на смену BIOS. EFI использует GPT там, где BIOS использует Главную загрузочную запись (англ. Master Boot Record, MBR).

Восстановление разделов

При удалении раздела, его запись не будет удалена из таблицы и данные больше не доступны. Данные остаются на диске до перезаписи. Специализированные утилиты восстановления, (такие как TestDisk, Aomei Partition Assistant, M3 Partition Recovery и gpart), в состоянии найти потерянные файловые системы и воссоздать таблицу разделов, которая включает в себя записи для этих восстановленных файловых систем. Некоторые дисковые утилиты могут перезаписать ряд секторов. Например, если для Windows Управление дисками (Windows 2000 / XP и т.д.) используется для удаления раздела, он будет перезаписывать первый сектор (относительный сектор 0) раздела перед его удалением. Он по-прежнему может восстановить FAT или NTFS раздел, если резервная копия загрузочного сектора доступна.

Сжатые диски

Жесткие диски могут быть сжаты, чтобы создать дополнительное пространство. В DOS и ранних Microsoft Windows, были использованы такие программы, как Stacker (DR-DOS, за исключением 6,0), SuperStor (DR DOS 6.0), DoubleSpace или DriveSpace (Windows 95). Это сжатие было сделано путем создания очень большого файла на разделе, а затем хранить данные на диск в этом файле. При запуске, драйверы устройств открыл этот файл и присваивается ему отдельное имя. Версии Windows, используя ядро NT, в том числе самых последних версий, XP и Vista, содержат возможность внутреннего сжатия диска. Использование отдельных утилит сжатия диска резко снизилась.

Форматирование высокого уровня

Высокоуровневое форматирование – процесс, который заключается в создании главной загрузочной записи с таблицей разделов и (или) структур пустой файловой системы, установке загрузочного сектора и т.п. В процессе форматирования также проверяется целостность носителя для блокировки дефектных секторов. Известен также способ без проверки носителя, который называется «быстрое форматирование».

После завершения процесса низкоуровневого форматирования винчестера, мы получаем диск с треками и секторами, но содержимое секторов будет заполнено случайной информацией. Высокоуровневое форматирование — это процесс записи структуры файловой системы на диск, которая позволяет использовать диск в операционной системе для хранения программ и данных. В случае использования операционной системы DOS, для примера, команда format выполняет эту работу, записывая в качестве такой структуры главную загрузочную запись и таблицу размещения файлов. Высокоуровневое форматирование выполняется после процесса разбивки диска на партиции (разделы), даже если будет использоваться только один раздел, занимающий весь объем накопителя. В современных операционных системах процесс разбиения винчестера на разделы и форматирования может выполнятся как в процессе установки операционной системы, так и на уже установленной системе, используя графический интуитивно понятный интерфейс.

Различие между высокоуровневым и низкоуровневым форматированием огромно. Нет необходимости производить низкоуровневое форматирование для стирания информации с жесткого диска, т.к. высокоуровневое форматирование подходит для большинства случаев. Оно перезаписывает служебную информацию файловой системы, делая винчестер чистым, однако, сами файлы при этом процессе не стираются, стирается только информация о местонахождении файла. Т.е. после высокоуровневого форматирования винчестера содержавшего файлы, мы будем иметь диск, свободный от каких-либо файлов, но, используя различные способы восстановления данных, можно добраться до старых файлов, которые были на диске до его форматирования. Единственным условием успеха в восстановлении данных является то, что файлы на диске перед форматированием не должны были быть фрагментированы. Для полного стирания данных с винчестера, можно порекомендовать использовать утилиты, зануляющие диск (прописывающие например, нули, по всей поверхности накопителя), после чего придется заново разбивать винчестер на диски и форматировать его высокоуровневыми средствами, но при этом никакие данные не уцелеют .

Host protected area

Host protected area (HPA), иногда расшифровывают как hidden protected area — это область жесткого диска, которая не видна в операционной системе (ОС). Может быть выделена средствами BIOS некоторых материнских плат или специального программного обеспечения. В этой области может храниться информация о параметрах работы ПК, которая записывается туда при проверке системы средствами производителя ПК. Например так поступает фирма DELL на некоторых ноутбуках. Также в скрытой области может содержаться информация для восстановления программного обеспечения ПК к первоначальному состоянию. В некоторых случаях область используется для сокрытия информации с целью сделать её максимально недоступной.

Контроллер IDE имеет регистры, которые содержат данные, которые могут быть запрошены с помощью команд ATA. Возвращаемые данные дают информацию о приводе, подключенного к контроллеру. Есть три ATA команды, участвующие в создании и использовании скрытой защищенной области. Это команды:

• IDENTIFY DEVICE
• SET MAX АДРЕС
• READ NATIVE MAX АДРЕС

Операционные системы с помощью команды IDENTIFY DEVICE узнают адресное пространство жесткого диска. Команда IDENTIFY DEVICE запрашивает определенный регистр на контроллере IDE, чтобы установить размер диска.

Этот регистр, однако, может быть изменен с помощью команды ADDRESS ATA SET MAX. Если значение в регистре меньше, чем фактический размер жесткого диска, то HPA создается. HPA полезена только тогда, когда другое программное обеспечение или программно-аппаратный продукт (например, BIOS) может использовать его. ATA команда, которая использует, называется READ NATIVE MAX ADDRESS. Идентификация HPA на жестком диске может быть достигнуто с помощью ряда инструментов и методов.

Методы идентификации

Использование Linux, существуют различные способы, чтобы обнаружить существование НРА. Последние версии Linux будет печатать сообщение при загрузке системы, если HPA обнаружен. Например:

Программа HDPARM (версии 8.0 и выше) обнаружит HPA на диске SDX при вызове с этими параметрами:

Переформатирование

Переформатирование — это форматирование жесткого диска или раздела, уже отформатированного или содержащего данные. Переформатирование диска удаляет все данные на диске. В некоторых более поздних версиях Windows переформатирование жесткого диска и последующая переустановка Windows иногда рекомендовались как способ решения серьезных компьютерных проблем. Переформатирование решало проблему, но за счет удаления всего содержимого. Затем пришлось бы переустанавливать свои программы с помощью исходных установочных файлов или дисков и восстанавливать из заблаговременно сделанных архивов свои личные файлы, такие как документы, музыка и изображения. В ОС Windows 7 предлагается ряд менее радикальных вариантов восстановления, обеспечивающих лучшие стартовые возможности для решения компьютерных проблем. Переформатирование и переустановку следует рассматривать как крайнюю меру, только для случаев, когда все другие варианты восстановления или диагностики не принесли положительного результата.

Форматирование жесткого диска Windows

Существует несколько способов форматирования жесткого диска:

• Форматирование средствами Windows

Этот способ самый простой и для него не требуется наличие специальных программных утилит. С его помощью можно провести форматирование в операционных системах Windows XP, 7, 8 и многих других. Зайдите в “Мой компьютер”, правой кнопкой мыши кликните на диск, который необходимо очистить. В появившемся списке нажимаем пункт “Форматирование”.

На экране появится окошко форматирования, в котором можно произвести основные настройки. Файловую систему оставляем NTFS. Размер кластера также можно не менять и оставить 4096 байт. При желании можете изменить метку тома и ввести свое название. Наиболее важный момент в настройках это выбор способа форматирования.

Можно выбрать либо быстрое форматирование (для этого ставим галочку возле соответствующей надписи), либо полное (галочку не ставим). В первом случае форматирование жесткого диска произойдет действительно быстро. При этом физически файлы не удаляются с диска, происходит лишь обнуление информации о начальной записи файлов и диск кажется “пустым”. При желании с такого диска можно восстановить удаленную информацию. Если Вы хотите освободить место для записи новых файлов, то смело выбирайте быстрое форматирование. Во втором случае происходит полное стирание всей информации на диске, при этом происходит проверка диска на наличие битых секторов и их последующее восстановление. После полного форматирования провести восстановление информации можно, но уже гораздо сложнее.

• Форматирование с помощью командной строки

Для быстрого форматирования диска введите в командной строке команду “format /FS:NTFS X: /q” (вместо X введите букву Вашего диска, который нужно отформатировать, NTFS означает форматировать в NTFS).

• Форматирование с помощью BIOS

При запущенной операционной системе провести форматирование диска с системными файлами невозможно. При попытке система выдаст соответствующую ошибку. Решением проблемы может стать так называемая процедура форматирования через BIOS.

• Форматирование с помощью программы

Данный способ требует наличия установленной специальной программы для работы с жесткими дисками. Таких программ существует большое множество. Вы можете использовать любую из них (HDD Low Level Format Tool).

Форматирование жесткого диска в Unix-подобных операционных систем

Низкоуровневое форматирование жесткого диска под Linux невозможно. Впрочем, в этом нет особой необходимости, поскольку современные диски выпускаются отформатированными на низком уровне. Форматирование на высоком уровне заключается в создании на диске разделов и файловой системы. Для создания разделов под Linux используются программы fdisk, cfdisk и sfdisk. Программа cfdisk позволяет создать качественную таблицу разделов, но имеет некоторые ограничения. Программа fdisk, хотя и позволяет произвести разбиение диска в большинстве случаев, но содержит несколько ошибок. Ее главное преимущество в том, что она поддерживает разделы DOS, BSD и других систем. Программа sfdisk работает более корректно, чем fdisk, и она гораздо мощнее и fdisk, и cfdisk, но имеет неудобный пользовательский интерфейс. После разбиения диска на разделы надо создать файловую систему в разделах, предназначенных для использования под Linux,. Для этого используется команда mkfs. С ее помощью можно создать не только файловую систему типа ext2fs, но и файловые системы других типов. Типичный пример запуска этой команды:

где тип — тип создаваемой файловой системы, например, ext2, а /dev/hda3 — указание форматируемого раздела диска. Чтобы использовать mkfs, не обязательно иметь права суперпользователя, достаточно иметь право записи в файл соответствующего устройства. Эта команда перезаписывает область диска, в которой хранятся inodes. Так что если вы ошибетесь в указании раздела диска, вы можете уничтожить ценные для вас данные. После создания файловой системы ее надо смонтировать в общее дерево каталогов. Делается это с помощью команды mount. Нужно отметить, так это то, что смонтировав первый раз диск или раздел, в котором вы только что создали файловую систему, вы увидите, что она пуста, т. е. не содержит никаких файлов и каталогов, кроме единственного каталога с именем lost+found. Этот каталог должен существовать в каждой файловой системе, поскольку он выполняет служебную роль: при проверке файловой системы командой fsck в этом каталоге собираются «потерянные» файлы и подкаталоги.

Единицы измерения

Десятичные и двоичные префиксы

Емкость, заявленная производителем		Емкость, полученная пользователями		Сообщаемая емкость
				Windows, Linux	macOS 10.6+
Префикс	Байт	Байт	Разница
100 GB	100,000,000,000	107,374,182,400	7.37%	93.1 GB, 95,367 MB	100 GB
1 TB	1,000,000,000,000	1,099,511,627,776	9.95%	931 GB, 953,674 MB	1,000 GB, 1,000,000 MB

Суммарная мощность жестких дисков определяется производителями в единицах СИ на основе, таких как гигабайт(1 Гб = 1,000,000,000 байт) и терабайт (1 ТБ = 1,000,000,000,000 байт). Тем не менее, традиционно используют бинарную интерпретацию префиксов, то 1024 вместо 1000.

Разница между десятичной и двоичной интерпретации префикса вызвало некоторую путаницу потребителей и привело к искам против производителей жестких дисков

Эксплуатационные характеристики

Физический размер

Почти все накопители 2001—2008 годов для PC и SERVER имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных PC и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8, 1,3, 1 и 0,85 дюйма.

Производительность

Производительность жестких дисков меньше зависит от технологии их изготовления. Сегодня все жесткие диски имеют очень высокий показатель скорости внутренней передачи данных (до 40-100 Мбайт/с),и потому их производительность в первую очередь зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они связаны с материнской платой. В зависимости от типа интерфейса разброс значений может быть очень большим: от нескольких мегабайт в секунду до 13-16 Mбайт/с для интерфейсов типа EIDE;до 80 Мбайт/с для интерфейсов типа SCSI и от 50 Мбайт/с и более для наиболее современных итерфейсов типа IEEE 1394 и Serial ATA.

Время произвольного доступа

Среднее время, за которое «винт» выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на любой участок магнитного диска. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 mc. Как правило, минимальным временем обладают диски для серверов (например, у HitachiUltrastar — это 3,7 mc, самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate— 12,5 mc). Для сравнения, у SSD-накопителей этот параметр меньше 1 mc.

Ёмкость

Это количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией IBM технологию с использованием гигантского магнитoрезиcтивного эффекта (GMR-Giant Magnetic Resistance). Максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков на начало 2016 года достигает 8000 Гб (8 терабайт).

Сопротивляемость ударам

Cопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных

При последовательном доступе: внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с; внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.

Скорость вращения шпинделя

Количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются «харды» со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки); 5400, 5700, 5900, 7200 и 10 000 (PC); 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в «винтах» для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в PC.

Надёжность

Определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T. Количество операций ввода-вывода в секунду[править] У современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Объём буфера

Буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных «хардах» он обычно варьируется от 8 до 128 Мб.

Доступ и интерфейсы

Техническое средство взаимодействия двух разнородных устройств, что в случае с жёсткими дисками является совокупностью линий связи, сигналов, отправляемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих контроллеры интерфейсов, и правил (протокола) обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и FibreChannel.

ATA (Advanced Technology Attachment)

ATA/PATA — параллельный интерфейс для подключения жестких дисков и оптических приводов, созданный во второй половине 80-х годов прошлого века. После появления последовательного интерфейса SATA получил наименование PATA (параллельный ATA). Стандарт непрерывно развивался, и последняя его версия — Ultra ATA/133 — обладает теоретической скоростью передачи данных около 133 Мб/с. Однако жесткие диски PATA, рассчитанные на массовый рынок, достигли только скорости 66 Мб/с. Данный способ передачи данных уже устарел, однако на современных материнских платах все равно устанавливают один разъем PATA.

На один разъем PATA можно подключить два устройства (жесткие диски и/или оптические приводы). При этом может возникнуть конфликт устройств. «Разводить» ATA-устройства приходится вручную с помощью установки на них переключателей (джамперов). При правильной установке джамперов компьютер сможет понять, какое из устройств ведущее (master), а какое ведомое (slave).

PATA использует 40-проводные или 80-проводные интерфейсные кабели, длина которых по стандартам не должна превышать 46 см. Чем больше в системном блоке устройств ATA, тем сложнее обеспечить их оптимальное взаимодействие. Кроме того, широкие шлейфы препятствуют нормальной циркуляции воздуха в корпусе. Вдобавок их достаточно легко повредить при подключении или отключении кабеля.

SATA (Serial ATA)

SATA — последовательный интерфейс для подключения накопителей данных. Пришел на смену PATA в начале 2000-х годов. В настоящее время безраздельно властвует на большинстве персональных компьютеров. Первая версия SATA revision 1.x (SATA/150) обладала теоретической скоростью передачи данных до 150 Мб/с, последняя — SATA rev. 3.0 (SATA/600) — обеспечивает пропускную способность до 600 Мб/с. Впрочем, скорость эта пока не востребована, так как средняя скорость самых быстрых моделей для массового рынка колеблется в районе 150 Мб/с. Тем не менее в среднем SATA-диски в два раза быстрее своих предшественников.

Три версии последовательного интерфейса часто обозначают как SATA I/SATA II/SATA III, что, по мнению разработчиков, неправильно. В теории разные версии интерфейса обладают обратной совместимостью. То есть SATA rev. 2.x можно подключить к материнской плате с разъемом SATA rev. 1.x. Несмотря на то что разъемы взаимозаменяемы, в реальности разные модели материнских плат с разными моделями жестких дисков могут взаимодействовать по-разному.

В SATA, в отличие от PATA, используется 7-контактный интерфейсный кабель с максимальной длиной 1 метр и с небольшой площадью сечения (то есть он гораздо уже кабеля PATA). Также его гораздо сложнее повредить и легче подключать или отключать. Для обладателей старых компьютеров и винчестеров существуют переходники с SATA на PATA и обратно. «Горячая замена» дисков не поддерживается — при включенном системном блоке нельзя отсоединять и присоединять диски SATA (PATA, впрочем, тоже).

eSATA (External SATA)

Интерфейс для подключения внешних накопителей. Создан в 2004 году. Поддерживает режим «горячей замены», для чего необходима активация в BIOS режима AHCI. Разъемы SATA и eSATA не совместимы. Длина кабеля увеличена до 2 метров. Также разработан разъем Power eSATA, который позволяет объединить интерфейсный кабель и кабель питания.

FireWire (IEEE 1394)

Последовательный высокоскоростной интерфейс для подключения к ПК различных устройств и создания компьютерной сети. Стандарт IEEE 1394 был принят в 1995 году. С тех пор были разработаны несколько вариантов интерфейсов с различной пропускной способностью (FireWire 800 до 80 Мб/с и FireWire 1600 до 160 Мб/с) и различной конфигурацией разъемов. В FireWire существует возможность «горячего подключения», кроме того, не нужен отдельный кабель для питания.

Впервые начал использоваться для захвата фильмов с видеокамер стандарта MiniDV. Чаще применяется для подключения различных мультимедийных устройств, реже — для подключения жестких дисков и массивов RAID. Одно время FireWire планировался на роль замены для ATA.

SCSI (Small Computer System Interface)

Параллельный интерфейс для подключения различных устройств (от жестких дисков и оптических приводов до сканеров и принтеров). Стандартизирован в 1986 году и с тех пор непрерывно развивался. Версия интерфейса Ultra-320 SCSI обладает пропускной способностью до 320 Мб/с. Для подключения устройств используется 50- и 68-контактный кабель. В последних версиях SCSI используется 80-контактный разъем и поддерживается «горячая замена».

Этот интерфейс почти незнаком массовому пользователю из-за высокой стоимости SCSI-дисков. Вследствие этого большинство материнских плат выпускаются без встроенного контроллера. Обычная сфера применения SCSI-дисков — серверы, высокопроизводительные рабочие станции, RAID-массивы. Постепенно уходит в прошлое, так как вытесняется интерфейсом SAS.

SAS (Serial Attached SCSI)

Последовательный интерфейс, пришедший на смену SCSI. Технически более совершенен и более быстр (до 600 Мб/с). Существует несколько различных вариантов разъемов SAS. Интерфейс SCSI использует общую шину, поэтому с контроллером одновременно может работать только одно устройство. SAS за счет реализации выделенных каналов лишен этого недостатка. Обратно совместим с интерфейсом SATA (к нему можно подключить SATA rev. 2.x и SATA rev. 3.x, но не наоборот). В отличие от SATA более надежен, но стоит существенно дороже и потребляет больше энергии. В отличие от SCSI имеет разъемы меньшего размера, что позволяет использовать накопители типоразмера 2,5 дюйма.

USB (Universal Serial Bus)

Последовательный интерфейс для передачи данных различных устройств. По одной шине передаются данные и питание. Поддерживается «горячая замена». USB-устройства могут не иметь собственного источника питания: максимальная сила тока — 500 мА для USB 2.0 и 900 мА для USB 3.0. На практике это означает, что внешние жесткие диски типоразмера 1,8 и 2,5 дюйма получают питание по USB-кабелю. 3,5-дюймовые внешние диски уже требуют отдельного блока питания. Несмотря на то что внешний диск подключается через разъем USB и позиционируется как «жесткий диск USB HDD», внутри устройства находятся обычный винчестер SATA и специальный контроллер SATA-USB.

USB чрезвычайно распространен. Наиболее распространена версия USB 2.0. В ближайшие годы стандартом станет USB 3.0, но пока на рынке не так много устройств USB 3.0 и материнских плат с соответствующей поддержкой. Скорость обмена данными по сравнению с USB 2.0 возросла в 10 раз до 4,8 Гбит/с. Реальная скорость USB 3.0, как показывают тесты, — до 380 Мб/с.

Новый интерфейс использует новые кабели: USB Тип А и USB Тип B. Первый совместим с USB 2.0 Тип А.

Thunderbolt (ранее известный как Light Peak)

Перспективный интерфейс для подключения периферийных устройств к ПК. Разработан фирмой Intel для замены интерфейсов, таких как USB, SCSI, SATA и FireWire. В мае 2010 года был продемонстрирован первый компьютер с Light Peak, а с февраля этого года к поддержке интерфейса присоединилась Apple.

Скорость передачи данных до 10 Гбит/с (в 20 раз быстрее USB 2.0), максимальная длина кабеля 3 метра. Возможны одновременное соединение со множеством устройств, поддержка разных протоколов, «горячее» подключение устройств.

Несмотря на отличные показатели скорости передачи данных, пока неизвестно, станет ли интерфейс Thunderbolt стандартом на массовых ПК.

Сетевые интерфейсы

В последние годы набирают популярность сетевые системы хранения данных. По сути, это отдельный мини-компьютер, выполняющий роль хранилища данных. Называется NAS (англ. Network Attached Storage). Подключается через сетевой кабель, настраивается и управляется с другого ПК через браузер. Некоторые NAS оснащаются дополнительными сервисами (фотогалерея, медиацентр, BitTorrent- и eMule-клиенты, почтовый сервер и т. п.). Покупается для дома в тех случаях, когда необходимо большое дисковое пространство, которым пользуются многие члены семьи (фотографии, видео, аудио). Передача данных от сетевых хранилищ к другим компьютерам сети происходит по кабелю (обычно стандартная гигабитная сеть Ethernet) либо с помощью Wi-Fi.

Производители и продажи

Более 200 компаний производили жесткие диски. Но всего три производителей сегодня: Western Digital, Seagate и Toshiba.

Во всем мире доходы для дисковых систем хранения были $ 28 млрд в 2015 году, по сравнению с $ 32 млрд в 2013 г. мировые поставки были 469 миллионов единиц в 2015 году, что на 17% по сравнению с 564 млн в 2014 году и 551 млн в 2013 г. Доля рынка 40-45% для Seagate и Western Digital и 13-17% для Toshiba. Две крупнейшие производители имели среднюю цену продажи в USD $ 60 за единицу HDD в 2015 году.

Конкуренция с SSD

Для начала стоит отметить, что строение HDD и SSD кардинально отличается. Привычный всем жесткий диск представляет собой несколько пластинок, по которым катается считывающая головка (она осуществляет также и запись информации).

SSD диск состоит из полупроводников и принцип его работы основывается на изменении электрического заряда в частях SSD-диска (так осуществляется запись информации).

Объем

Это основной параметр, по которому большинство выбирают диски. Сейчас с каждым годом объемы значительно растут и на данный момент самыми «ходовыми» являются:

Для HDD: от 250Гб до 3Тб (покупаются в основном 1Тб-2Тб)

Для SSD: от 60Гб до 256Гб (большинству хватает 128Гб)

Да, у SSD гораздо меньший объем, но это обусловлено немалой ценой.

Само производство SSD-дисков стоит дорого, хотя это окупается 2 немалыми преимуществами: огромной скоростью работы (операционная система и программы загружаются во много раз быстрее) и тихой работой (механические части отсутствуют, поэтому нет ни гула, ни нагрева элементов).

Хотя тут есть и недостатки — ограничение флэш-памяти по количеству циклов перезаписи, то есть, даже при очень бережном пользовании, рано или поздно, SSD-диск придёт в негодность. Однако, если верить производителям, SSD должен протянуть 7-8 лет, а к этому времени большинство пользователей успевают купить новый компьютер.

Если сравнивать цены, то, например, за 4000руб Вы можете купить HDD-диск на 2Тб. За эту же сумму можно взять SSD на 128Гб. Разница, к сожалению, существенная. Однако, SSD и не покупают для использования только хранения информации. Основное их назначение – установка на них операционной системы и рабочих программ. Для всего этого 128Гб вполне достаточно. А для хранения больших объемов информации можно использовать второй – HDD диск.

Скорость

Скорость классических HDD на сегодняшний день достигает до 150-170 Мбайт/с, у SSD – до 550Мбайт/с. Сейчас стало очень популярным использование в связке SSD + HDD (под ОС + под всё остальное). Хоть SSD и стоят немало, но цена за прирост в скорости работы оправдана.

Производитель

В наши дни на рынке HDD дисков можно выделить 3 производителей, это: Seagate Technology, Western Digital и Toshiba. Раньше их было больше, но в результате немалой конкуренции, остались только 3. SSD-диски, как тренд нашего времени, выпускаются гораздо большим количеством компаний, лидерами здесь являются: Adata, Corsair, Intel, Kingmax, Kingston, OCZ и Silicon Power.

Источник https://www.21vek.by/info/howto/4016.html

Источник https://recovery-software.ru/blog/how-to-choose-a-hard-drive.html

Источник https://ru.bmstu.wiki/%D0%96%D1%91%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B4%D0%B8%D1%81%D0%BA