Під час запуску комп'ютера набір мікропрограм, записаних у мікросхемі BIOS, здійснює перевірку обладнання. Якщо все гаразд, він передає керування завантажувачу операційної системи. Далі ОС завантажується, і ви починаєте користуватися комп'ютером. При цьому де до включення комп'ютера зберігалася операційна система? Яким чином ваш реферат, який ви писали всю ніч, залишився цілим після відключення живлення ПК? Знову ж таки — де він зберігається?

Гаразд, мабуть я надто загнув і ви всі чудово знаєте, що дані комп'ютера зберігаються на жорсткому диску. Тим не менш, що він з себе представляє і як працює не всі знають, і оскільки ви тут, робимо висновок, що хотіли б дізнатися. Що ж, розбираймося!

Що таке жорсткий диск

За традицією, давайте підглянемо визначення жорсткого диска у Вікіпедії:

Жорсткий диск (Гвинт, вінчестер, накопичувач на жорстких магнітних дисках, НЖМД, HDD, HMDD) - пристрій довільного доступу, що запам'ятовує, заснований на принципі магнітного запису.

Використовуються в переважній більшості комп'ютерів, а також як окремі пристрої для зберігання резервних копій даних, як файлового сховища і т.п.

Трохи розберемося. Мені подобається термін « накопичувач на жорстких магнітних дисках «. Ці п'ять слів передають усю суть. HDD — пристрій, призначений для якого тривалий час зберігати записані на нього дані. Основою HDD є жорсткі (алюмінієві) диски із спеціальним покриттям, на яке за допомогою спеціальних головок записується інформація.

Не розглядатиму в деталях сам процес запису — по суті, це фізика останніх класів школи, і вникати в це, певен, у вас бажання немає, та й стаття зовсім не про те.

Також звернемо увагу на фразу: « довільного доступу », що, грубо кажучи, означає, що ми (комп'ютер) можемо в будь-який час рахувати інформацію з будь-якої ділянки залізниці.

Важливим є той факт, що пам'ять HDD не енергозалежна, тобто не важливо, підключено живлення чи ні, записана на пристрій інформація нікуди не зникне. Це важлива відмінність постійної пам'яті комп'ютера від тимчасової ().

Поглянувши на жорсткий диск комп'ютера у житті, ви побачите ні дисків, ні головок, оскільки це приховано в герметичному корпусі (гермозона). Зовні вінчестер виглядає так:

Для чого комп'ютеру потрібний жорсткий диск

Розглянемо, що таке HDD у комп'ютері, тобто яку роль він грає у ПК. Зрозуміло, що він зберігає дані, але, як і які. Тут виділимо такі функції НЖМД:

• Зберігання ОС, користувача ПЗ та їх налаштувань;
• Зберігання файлів користувача: музика, відео, зображення, документи тощо;
• Використання частини об'єму жорсткого диска для зберігання даних, що не містяться в ОЗУ (файл підкачки) або зберігання вмісту оперативної пам'яті під час використання режиму сну;

Як бачимо, жорсткий диск комп'ютера не просто звалище з фотографій, музики та відео. На ньому зберігається вся операційна система, і крім цього залізнична допомога допомагає справлятися із завантаженістю ОЗУ, беручи на себе частину її функцій.

З чого складається жорсткий диск

Ми частково згадували про складові жорсткого диска, зараз розберемося з цим детальніше. Отже, основні складові HDD:

• Корпус - захищає механізми жорсткого диска від пилу та вологи. Як правило, є герметичним, щоб всередину та сама волога і пил не потрапляли;
• Диски (Млинці) - пластини з певного сплаву металів, з нанесеним з обох сторін покриттям, на яке і записуються дані. Кількість пластин може бути різною - від однієї (у бюджетних варіантах), до декількох;
• Двигун - на шпинделі якого закріплені млинці;
• Блок головок - Конструкція зі з'єднаних між собою важелів (коромисел), і головок. Частина ЗД, яка зчитує та записує на нього інформацію. Для одного млинця використовується пара головок, оскільки верхня, і нижня частина у нього робоча;
• Пристрій позиціонування (актуатор ) - Механізм приводить в дію блок головок. Складається з пари постійних неодимових магнітів та котушки, що знаходиться на кінці блоку головок;
• Контролер - Електронна мікросхема керуюча роботою HDD;
• Паркувальна зона - місце всередині вінчестера поруч із дисками або на їх внутрішній частині, куди опускаються (паркуються) головки під час простою, щоб не пошкодити робочу поверхню млинців.

Такий ось нехитрий пристрій жорсткого диска. Сформувалося воно багато років тому, і жодних принципових змін до нього вже давно не вносилося. А ми йдемо далі.

Як працює жорсткий диск

Після того, як на HDD подається живлення, двигун, на шпинделі якого закріплені млинці, починає розкручуватися. Набравши швидкість, коли у поверхні дисків утворюється постійний потік повітря, починають рухатися головки.

Дана послідовність (спочатку розкручуватися диски, а потім починають працювати головки) необхідна для того, щоб за рахунок потоку повітря, що утворився, головки ширяли над пластинами. Так, вони ніколи не стосуються поверхні дисків, інакше останні були б негайно пошкоджені. Тим не менш, відстань від поверхні магнітних пластин до головок настільки маленька (~10 нм), що ви не побачите її неозброєним оком.

Після запуску, в першу чергу відбувається зчитування службової інформації про стан жорсткого диска та інші необхідні відомості про нього, що знаходяться на так званій нульовій доріжці. Тільки потім розпочинається робота з даними.

Інформація на жорсткому диску комп'ютера записується на доріжки, які, у свою чергу, розбиті на сектори (така собі розрізана на шматочки піца). Для запису файлів кілька секторів об'єднують у кластер, і є найменшим місцем, куди може бути записаний файл.

Крім такого «горизонтального» розбиття диска є ще умовне «вертикальне». Оскільки всі головки об'єднані, вони завжди позиціонуються над однією і тією ж за номером доріжкою, кожна над диском. Таким чином, під час роботи HDD головки як би малюють циліндр:

Поки HDD працює, він виконує дві команди: читання і запис. Коли необхідно виконати команду запису, відбувається обчислення області на диску, куди вона буде проводиться, потім позиціонуються головки і, власне, виконується команда. Потім результат перевіряється. Крім запису даних прямо на диск, інформація також потрапляє до його кешу.

Якщо контролеру надходить команда читання, насамперед відбувається перевірка наявності необхідної інформації у кеші. Якщо її там немає, знову відбувається обчислення координат для позиціонування головок, далі головки позиціонується і зчитують дані.

Після завершення роботи, коли живлення вінчестера зникає, відбувається автоматичне паркування головок у зоні паркування.

Ось так загалом і працює жорсткий диск комп'ютера. Насправді все набагато складніше, але звичайному користувачу, швидше за все, такі подробиці не потрібні, тому закінчимо з цим розділом і підемо далі.

Види жорстких дисків та їх виробники

На сьогоднішній день, на ринку існує фактично три основні виробники жорстких дисків: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Вони повністю покривають попит на пристрої всіх видів та вимог. Інші компанії або розорилися, або були поглинені кимось із основної трійки, або перепрофілювалися.

Якщо говорити про види HDD, їх можна поділити таким чином:

1. Для ноутбуків – основний параметр – розмір пристрою в 2,5 дюйми. Це дозволяє їм компактно розміщуватись у корпусі лептопа;
2. Для ПК — у цьому випадку також можливе використання 2,5″ жорстких дисків, але зазвичай використовуються 3,5 дюйма;
3. Зовнішні жорсткі диски - пристрої, що окремо підключаються до ПК/ноутбука, найчастіше виконують роль файлового сховища.

Також виділяють особливий тип жорстких дисків для серверів. Вони ідентичні звичайним ПКшним, але можуть відрізнятися інтерфейсами для підключення і більшою продуктивністю.

Решта поділу HDD на види походять від їх характеристик, тому розглянемо їх.

Характеристики жорстких дисків

Отже, основні характеристики жорсткого диска комп'ютера:

• Об `єм - Показник максимально можливої ​​кількості даних, які можна буде вмістити на диску. Перше, на що зазвичай дивляться при виборі HDD. Цей показник може досягати 10 Тб, хоча для домашнього ПК частіше вибирають 500 Гб - 1 Тб;
• Форм-фактор - Розмір жорсткого диска. Найпоширеніші - 3,5 та 2,5 дюйма. Як говорилося вище, 2,5″ в більшості випадків, встановлюються у ноутбуки. Також їх використовують у зовнішніх HDD. У ПК і сервери встановлюють 3,5″. Форм фактор впливає і на обсяг, тому що на більший диск може поміститися більше даних;
• Швидкість обертання шпинделя - З якою швидкістю обертаються млинці. Найбільш поширені 4200, 5400, 7200 та 10000 об/хв. Ця характеристика безпосередньо впливає на продуктивність, а також ціну пристрою. Чим вище швидкість - тим більше обидва значення;
• Інтерфейс - спосіб (тип роз'єму) підключення HDD до комп'ютера. Найпопулярнішим інтерфейсом для внутрішніх залізничних систем сьогодні є SATA (у старих комп'ютерах використовувався IDE). Зовнішні жорсткі диски підключаються, як правило, USB або FireWire. Крім перерахованих, існують такі інтерфейси як SCSI, SAS;
• Об'єм буфера (Кеш-пам'ять) - тип швидкої пам'яті (за типом ОЗУ) встановлений на контролері залізничного ПК, призначений для тимчасового зберігання даних, до яких найчастіше звертаються. Об'єм буфера може становити 16, 32 або 64 Мб;
• Час довільного доступу — час, за який HDD гарантовано виконати запис або читання з будь-якої ділянки диска. Коливається від 3 до 15 мс;

Крім наведених характеристик також можна зустріти такі показники, як.

Неважливо, з яких причин вам знадобився жорсткий диск, можливо, ви захотіли додати об'єму, оскільки старенький HDD вже не справлявся з розміщенням даних, можливо, вам захотілося збільшити швидкість передачі даних, і, цілком можливо, ви не отримали гарну звичку щотижня «бекапити» (тобто зберігати, копіювати) дані та створювати образ диска. Важливо, що вінчестер вам знадобився, і тут наша стаття прийде вам на допомогу. Сьогодні розглянемо, який жорсткий диск вибрати, тобто. потрібний саме вам обсяг і швидкість. Як вибрати жорсткий диск для комп'ютераЩоб побиті сектори, несправності електроніки та інший заводський шлюб, снилися вам лише у кошмарах. Ми розглянемо види жорстких дисків: магнітний HDD, твердотільні накопичувачі SSD та гібридний жорсткий диск, щоб з'ясувати, який жорсткий диск краще.

Що таке жорсткий диск комп'ютера і навіщо він служить?

Отже, що таке жорсткий дисккомп'ютера? HDD (Hard Disk Drive), вінчестер, жорсткий диск, гвинт - далеко не повний список назв, якими користувачі нагородили цей пристрій, що постійно запам'ятовує, зі зручною функцією перезапису інформації. Саме на гвинті зберігається вся ваша інформація, саме на нього встановлюється операційна система і саме з нього вона завантажується. Вінчестер є незамінною частиною вашого ПК, тому до вибору такої важливої ​​деталі слід поставитися з усією серйозністю. Який жорсткий диск краще купити, щоб він виправдав ваші очікування, ми розглянь нижче, а зараз поговоримо про те, які HDD бувають.

Жорсткі диски бувають внутрішніми та зовнішніми (про зовнішні жорсткі диски, я писав у статті). Перші розташовані всередині корпусу, другі підключаються до ПК за допомогою кабелю USB.

Зовнішні вінчестери більш стійкі до температурних та механічних впливів. Відрізняються вони розмірами 2.5 дюйма (ноутбук) і 3.55 дюйма (стаціонарний ПК, зовнішній HDD). Бувають також:

• користувальницькі
• серверні накопичувачі

Відмінність їх насамперед у надійності, серверне устаткування немає права бути «поганим», під час виробництва накопичувачі корпоративного класу суворіше контролюється, стійкіші до перегріву, мають набагато вищу ціну. Це відбувається тому, що при поломці домашнього HDD ви втратите дуже потрібну і важливу для вас інформацію, а компанія може зазнати величезних збитків, втрати всієї інформації та клієнтів. Вінчестер ділиться на жорсткий диск для комп'ютера і для ноутбука. Різниця між ними не тільки у розмірах, а й у стійкості до механічних впливів.

Як вибрати жорсткий диск для комп'ютера? Які характеристики треба знати.

Отже, як вибрати жорсткий диск для комп'ютера? Є кілька особливостей, на які слід звернути увагу при виборі HDD. Це інтерфейс, обсяг, швидкість, виробник. Швидкість роботи гвинта залежить від частоти обертання шпинделя (ці показники можуть коливатися від 4500 до 10000 об/хв або rpm) і обсягу буфера (8,16,32 МБ). Вінчестери з низькими оборотами працюють практично безшумно і є менш енергоємними, але на цьому їхня перевага закінчується. В основному такі пристрої використовують на роль другого HDD для зберігання інформації, оскільки вони занадто повільні для роботи з програмами. Хоча якщо ви терпляча людина, то можна заощадити непогану суму. У вінчестерів з 7200 rpm найбільше: шум, ціна, споживання енергії і висока температура, але при цьому швидкість роботи в рази вище. Для ноутбуків такий гвинт - смерть акумулятору, адже енергії він споживає невимірно, а значить і скорочується час автономної роботи. Ну а, в HDD на 10000 обмінів, швидкість передачі даних зашкалює, втім, як і вартість. Більше підходить для серверного варіанта.

Другий показник – це обсяг. Не слід думати, що чим більше – тим краще. Ідеальним варіантом буде придбати 2-3 HDD по 500-750 ГБ ніж один на 3 ТБ. Це пов'язано зі специфікою роботи, по-перше, якщо станеться поломка, то тільки 1 диск, що краще втратити 30% інформації або повністю всю? По-друге, пристрої великої ємності мають від 3 і більше пластин, які (на жаль і ах!) дуже швидко стають непридатними. Такі диски бажано не встановлювати під ОС та важливі програми.

Третій показник - інтерфейс, тобто. яким кабелем буде підключено ваш гвинт. Раніше використовувався роз'єм IDE, зараз його зустрінеш хіба що на бюджетних старих ПК. Потім у фаворі був SATA, ну тепер SAS або SASSATA. Увага! Купивши вінчестер з невідповідним роз'ємом, ви не зможете встановити його!

І четвертий показник – виробник. Тут вже вирішувати особисто вам, який із виробників вартий вашої уваги. Найбільш популярні HDD виробляє Seagate, Hitachi, Western Digital.

Як вибрати жорсткий диск для ноутбука? Що треба знати?

А ось на питання "Як вибрати жорсткий диск для ноутбука?" можна відповісти, що орієнтуватися слід на ті самі принципи, що і при підборі гвинта для стаціонарного ПК. Але при цьому беручи до уваги деякі особливості. Враховуючи те, що ноутбук є мобільним пристроєм, слід купувати вінчестер із низьким енергоспоживанням. Бажано, щоб ємність HDD не перевищувала 500 ГБ, через міркування компактності та енергоспоживання. Обов'язково слід звернути увагу до тип інтерфейсу. Ще один нюанс при виборі пристрою: швидкодія гвинта, не має сенсу купувати HDD з високими показниками, якщо ваш ноутбук має повільні пристрої (ОЗУ, CPU, відеокарта), вінчестер не вплине на швидкість роботи, ви тільки витратите більше коштів, нічого не вигравши при цьому. В основному, всі пристрої для ноутбуків універсальні і характеристики збалансовані. Відмінність у ціні, фірмі виробнику, ємності.

Який жорсткий диск надійніший за інших?

Досить часто можна почути фразу: «А який жорсткий диск надійніший?» Не буває надійних чи ненадійних дисків, у всіх фірм виробників є невдалі моделі, які виходили з ладу дещо частіше, ніж інші. Єдина порада, яку можна дати за надійністю диска - це не купувати новинки ринку. Адже саме в таких HDD криються проблеми з мікропрограмним програмним забезпеченням, технологічний шлюб і висока ціна. Але варто почекати з півроку після виходу новинки та voila - пристрій доопрацьований, всі помилки враховані, ціни знижено. Про надійність того чи іншого гвинта, перед покупкою, бажано прочитати інформацію в мережі, там же можна підібрати вінчестер зі зниженим енергоспоживанням, який не надто гріється та шумить. Не варто купувати гвинт збільшеної ємності, оскільки саме вони схильні до механічного впливу, краще купити два HDD по 320 або 500 ГБ ніж один терабайтний або двотерабайтний диск. І останнє правило купівлі надійного диска - купувати гвинт бажано лише у офіційних дилерів з фірмовою гарантією від 3 років. Оскільки куплений HDD у «дядька» з рук або в сумнівній фірмі може виявитися б/в або після ремонту або після температурного та/або механічного впливу (колишній власник банально впустив гвинт або на гвинт щось важке). Такий гвинт відпрацює у вас кілька тижнів, а можливо й місяців, але зрештою — втрачена інформація, гроші та нерви.

До речі, щоб подивитися, який у вас встановлений жорсткий диск, виконати кілька дій. На іконці «Мій комп'ютер» клацнути правою кнопкою миші та вибрати «Властивості».

Потім натиснути на «Диспетчер пристроїв»

та вибрати "Дискові пристрої".

Як ви бачите докладно написана модель HDD.

Який жорсткий диск краще вибрати та купити?

Який жорсткий диск краще купитищоб отримати максимум можливостей при порівняно невеликих витратах? Наведемо приклади кількох комбінацій для різних ПК. Для бюджетного ПК підійде HDD Western Digital Caviar Blue WD5000AAKX або Seagate Barracuda ST3500641AS-RK. Для ігрового ПК або ПК, призначеного для обробки відео, найкраще підійдуть Seagate Barracuda, Seagate Pipeline або Western Digital Caviar Black. Якщо ви можете дозволити собі придбати 2 HDD, то один з них обов'язково має бути SSD, оскільки швидкодія вашого ПК значно збільшиться, саме на ньому буде встановлена ​​ОС та основні програми. А на другому HDD ви зможете зберігати документи, фото, відео тощо.

Види жорстких дисків.

Тепер ми розглянемо типи жорстких дисків. Магнітні HDD одержали свою назву завдяки пластинам, на які записується інформація. Такі диски використовували до недавнього часу. Відрізняються вони великою ємністю, порівняно недорогою ціною. У мінусі - схильність до механічних впливів, шум, перегрів. Використовуються як у стаціонарних ПК, так і в мобільних пристроях.

SSD диск та гібридний жорсткий диск. Що це таке?

А ось що таке жорсткий диск SSDми зараз розглянемо. Жорсткий жорсткий диск для комп'ютера був розроблений, щоб замінити крихкий магнітний HDD. Для виробництва твердотільних вінчестерів використовують модулі флеш-пам'яті, а це означає, що такі диски більш довговічні, їм не такі страшні механічні та температурні пошкодження, показники читання/запису значно вищі і при цьому дуже низький час для пошуку необхідної інформації. Низьке енергоспоживання, безшумність та невелика вага роблять ці диски ідеальними для мобільних пристроїв. Але SSD мають два серйозні мінуси, перший це ціна, вартість такого диска коливається в межах 300-900 $. Другий мінус - маленька ємність, на жаль SSD ще не скоро вдасться наздогнати HDD у цьому напрямку.

Тому якщо у вас запитають: "Твердотільний жорсткий диск, що це таке?" можете сміливо відповідати, що це альтернатива HDD у бізнес-пристроях, адже саме там важлива надійність та продуктивність. Саме за SSD майбутнє наших ПК.

Однак, розробники все ж таки знайшли вихід зі становища. Їм вдалося поєднати магнітний HDD та твердотільний SSD. Нова модель отримала назву гібридний жорсткий диск. Що це таке, спитаєте ви? Гібридний жорсткий диск - це вирішення проблеми, вони швидкі як SSD, але дешевше і ємність більше. Об'єднання двох технологій дозволило позбутися всіх недоліків HDD та SSD. Принцип роботи: аналіз даних, які найчастіше використовуються, які розміщені на HDD для подальшого їх перенесення в пам'ять SSD, щоб підвищити швидкість читання при майбутньому запиті. У гібридних вінчестерах флеш-пам'ять, що дісталася від твердотільних SSD, є буфером і зберігає дані, які запитують ОС. При цьому магнітні HDD перебувають у спокої, заощаджуючи енергію, знижую рівень шуму та тепловиділення. При завантаженні з жорсткого гібридного диска також є позитивні моменти. ОС завантажується із флеш-пам'яті, значно прискорюючи запуск системи, адже системі тепер не доводиться зчитувати щоразу необхідні дані з магнітних дисків. Теж відбувається і з програмами, що найчастіше використовуються. А ось швидкість запису великих обсягів інформації відбувається на магнітні диски, оскільки на флеш-пам'яті недостатньо ємності. Основна особливість цих накопичувачів у тому, що диск самостійно приймає рішення про поміщення даних у флеш-пам'ять, не довіряючи цей процес ОС.

Слід врахувати, що й у гібридних жорстких дисків є слабке місце. це маленький SSD-кеш, нездатний вмістити абсолютно всі, що використовуються на даний момент, додатки та файли. Найбільш популярним гібридним жорстким диском є ​​Seagate Momentus XT.

На закінчення хочеться побажати довгих років роботи вашому HDD, не забувайте робити бекап або створювати образ диска, і тоді ваші можливі втрати дорівнюватимуть нулю.

Жорсткий диск

Схема влаштування накопичувача на жорстких магнітних дисках.

Накопичувач на жорстких магнітних дисках, НЖМД, жорсткий диск, вінчестер(англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD ; у просторіччі гвинт, хард, харддиськ) - енергонезалежний комп'ютерний запам'ятовуючий пристрій, що перезаписується. Є основним накопичувачем даних практично у всіх сучасних комп'ютерах.

На відміну від гнучкого диска (дискети), інформація в НЖМД записується на жорсткі (алюмінієві або скляні) пластини, вкриті шаром феромагнітного матеріалу, найчастіше двоокису хрому. У НЖМД використовується від однієї до кількох пластин однієї осі. Зчитувальні головки в робочому режимі не стосуються поверхні пластин завдяки прошарку потоку повітря, що набігає, утвореного біля поверхні при швидкому обертанні. Відстань між головкою та диском становить кілька нанометрів (у сучасних дисках 5-10 нм), а відсутність механічного контакту забезпечує тривалий термін служби пристрою. За відсутності обертання дисків, головки знаходяться біля шпинделя або поза диска в безпечній зоні, де виключений їхній нештатний контакт з поверхнею дисків.

Назва «Вінчестер»

За однією з версій назву «вінчестер» накопичувач отримав завдяки фірмі 1973 випустила жорсткий диск моделі 3340, вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска і головки, що зчитують. При його розробці інженери використовували коротку внутрішню назву "30-30", що означало два модулі (у максимальній компонуванні) по 30 Мб кожен. Кеннет Хотон, керівник проекту, за співзвуччю з позначенням популярної мисливської рушниці Winchester 30-30 запропонував назвати цей диск вінчестером.

Фізичний розмір (форм-фактор)(англ. dimension) - майже всі сучасні (-2008 року) накопичувачі для персональних комп'ютерів та серверів мають розмір або 3,5 або 2,5 дюйма. Останні частіше застосовуються у ноутбуках. Також набули поширення формати - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм і 0,85 дюйма. Припинено виробництво накопичувачів у формфакторах 8 та 5,25 дюймів.

Час довільного доступу(англ. random access time) – час, за який вінчестер гарантовано виконає операцію читання або запису на будь-якій ділянці магнітного диска. Діапазон цього параметра невеликий від 2,5 до 16 мс, як правило, мінімальний час мають серверні диски (наприклад, у Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 мс), найбільшим з актуальних - диски для портативних пристроїв (Seagate Momentus 5400.3 - 12, 5).

Швидкість обертання шпинделя(англ. spindle speed) - кількість обертів шпинделя за хвилину. Від цього параметра значною мірою залежить час доступу і швидкість передачі. В даний час випускаються вінчестери з наступними стандартними швидкостями обертання: 4200, 5400 та 7200 (ноутбуки), 7200 та 10 000 (персональні комп'ютери), 10 000 та 15 000 об/хв (сервери та високопродуктивні робочі станції).

Блок головок - пакет важелів із пружної сталі (по парі на кожен диск). Одним кінцем вони закріплені на осі поруч із краєм диска. На інших кінцях (над дисками) закріплені головки.

Диски (пластини), як правило, виготовлені із металевого сплаву. Хоча були спроби робити їх із пластику і навіть скла, але такі пластини виявилися крихкими та недовговічними. Обидві площини пластин, подібно до магнітофонної стрічки, покриті найтоншим пилом феромагнетика - оксидів заліза, марганцю та інших металів. Точний склад та технологія нанесення тримаються в секреті. Більшість бюджетних пристроїв містить 1 або 2 пластини, але є моделі з великим числом пластин.

Диски жорстко закріплені на шпинделі. Під час роботи шпиндель обертається зі швидкістю кілька тисяч обертів за хвилину (4200, 5400, 7200, 10 000, 15 000). За такої швидкості поблизу поверхні пластини створюється потужний повітряний потік, який піднімає головки і змушує їх ширяти над поверхнею пластини. Форма головок розраховується так, щоб під час роботи забезпечити оптимальну відстань від пластини. Поки диски не розігналися до швидкості, необхідної для зльоту головок, паркувальний пристрій утримує головки в зоні паркування. Це запобігає пошкодженню головок та робочої поверхні пластин.

Пристрій позиціонування головок складається з нерухомої пари сильних, як правило, неодимових, постійних магнітів і котушки на рухомому блоці головок.

Всупереч поширеній думці, всередині гермозони немає вакууму. Одні виробники роблять її герметичною (звідси і назва) і заповнюють очищеним та осушеним повітрям або нейтральними газами, зокрема азотом; а для вирівнювання тиску встановлюють тонку металеву чи пластикову мембрану. (У такому разі всередині корпусу жорсткого диска передбачається маленька кишеня для пакетика силікагелю, який абсорбує водяну пару, що залишилася всередині корпусу після його герметизації). Інші виробники вирівнюють тиск через невеликий отвір із фільтром, здатним затримувати дуже дрібні (кілька мікрометрів) частинки. Однак у цьому випадку вирівнюється і вологість, а також можуть проникнути шкідливі гази. Вирівнювання тиску необхідно, щоб запобігти деформації корпусу гермозони при перепадах атмосферного тиску та температури, а також при прогріванні пристрою під час роботи.

Пилинки, що опинилися при складанні в гермозоні і потрапили на поверхню диска, при обертанні зносяться на ще один фільтр - пиловловлювач.

Низькорівневе форматування

На заключному етапі складання пристрою поверхні пластин форматуються – на них формуються доріжки та сектори.

Ранні «вінчестери» (подібно до дискет) містили однакову кількість секторів на всіх доріжках. На пластинах сучасних вінчестерів доріжки згруповані в кілька зон. Усі доріжки однієї зони мають однакову кількість секторів. Однак, на кожній доріжці зовнішньої зони секторів більше, і чим зона ближче до центру, тим менше секторів посідає кожну доріжку зони. Це дозволяє досягти більш рівномірної щільності запису і, як наслідок, збільшення ємності пластини без зміни технології виробництва.

Межі зон та кількість секторів на доріжку для кожної зони зберігаються у ПЗП блоку електроніки.

Крім того, насправді на кожній доріжці є додаткові резервні сектори. Якщо якомусь секторі виникає невиправна помилка, цей сектор може бути підмінений резервним (англ. remaping). Звичайно, дані, що зберігалися в ньому, швидше за все, будуть втрачені, але ємність диска не зменшиться. Існує дві таблиці перепризначення: одна заповнюється на заводі, інша у процесі експлуатації.

Таблиці перепризначення секторів також зберігаються у ПЗП блоку електроніки.

Під час операцій звернення до «вінчестера» блок електроніки самостійно визначає, до якого фізичного сектора слід звертатися і де він знаходиться (з урахуванням зон та перепризначень). Тому з боку зовнішнього інтерфейсу вінчестер виглядає однорідним.

У зв'язку з вищевикладеним існує дуже живуча легенда у тому, що коригування таблиць перепризначення і зон може збільшити ємність жорсткого диска. Для цього існує маса утиліт, але на практиці виявляється, якщо приросту і вдається домогтися, то незначного. Сучасні диски настільки дешеві, що подібне коригування не варте витрачених на це ні сил, ні часу.

Блок електроніки

У ранніх жорстких дисках управляюча логіка була винесена на MFM або RLL контролер комп'ютера, а плата електроніки містила лише модулі аналогової обробки та керування шпиндельним двигуном, позиціонером та комутатором головок. Збільшення швидкостей передачі даних змусило розробників зменшити до межі довжину аналогового тракту, і в сучасних жорстких дисках блок електроніки зазвичай містить: блок керування, постійне запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), буферну пам'ять, інтерфейсний блок і блок цифрової обробки сигналу .

Інтерфейсний блок забезпечує пару електроніки жорсткого диска з іншою системою.

Блок управління є систему управління , приймаючу електричні сигнали позиціонування головок, і що виробляє управляючі впливу приводом типу «звукова котушка», комутації інформаційних потоків з різних головок, управління роботою решти вузлів (наприклад, управління швидкістю обертання шпинделя).

Блок ПЗУ зберігає керуючі програми для блоків керування та цифрової обробки сигналу, а також службову інформацію вінчестера.

Буферна пам'ять згладжує різницю швидкостей інтерфейсної частини та накопичувача (використовується статична пам'ять, що швидко діє). Збільшення розміру буферної пам'яті в деяких випадках дозволяє збільшити швидкість накопичувача.

Блок цифрової обробки сигналу здійснює очищення ліченого аналогового сигналу та його декодування (витяг цифрової інформації). Для цифрової обробки застосовуються різні методи, наприклад, метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood – максимальна правдоподібність при неповному відгуку). Здійснюється порівняння прийнятого сигналу із зразками. При цьому вибирається зразок найбільш схожий за формою та тимчасовими характеристиками з сигналом, що декодується.

Технології запису даних

Принцип роботи жорстких дисків нагадує роботу магнітофонів. Робоча поверхня диска рухається щодо зчитувальної головки (наприклад, у вигляді котушки індуктивності із зазором у магнітопроводі). При подачі змінного електричного струму (при записі) на котушку головки, змінне магнітне поле, що виникає, із зазору головки впливає на феромагнетик поверхні диска і змінює напрям вектора намагніченості доменів в залежності від величини сигналу. При зчитуванні переміщення доменів біля зазору головки призводить до зміни магнітного потоку в магнітопроводі головки, що призводить до виникнення змінного електричного сигналу в котушці через ефект електромагнітної індукції.

Останнім часом для зчитування застосовують магніторезистивний ефект та використовують у дисках магніторезистивні головки. У них зміна магнітного поля призводить до зміни опору, залежно від зміни напруженості магнітного поля. Подібні голівки дозволяють збільшити ймовірність достовірності зчитування інформації (особливо за великих щільностей запису інформації).

Метод паралельного запису

На даний момент це все ще найпоширеніша технологія запису інформації на НЖМД. Біти інформації записуються за допомогою маленької головки, яка проходячи над поверхнею диска, що обертається, намагнічує мільярди горизонтальних дискретних областей - доменів . Кожна з цих областей є логічним нулем або одиницею залежно від намагніченості.

Максимально досяжна під час використання даного методу щільність запису становить близько 23 Гбіт/см². В даний час відбувається поступове витіснення цього методу методом перпендикулярного запису.

Метод перпендикулярного запису

Метод перпендикулярного запису - це технологія, коли біти інформації зберігаються у вертикальних доменах. Це дозволяє використовувати сильніші магнітні поля і знизити площу матеріалу, необхідну для запису 1 біта. Щільність запису у сучасних зразків - 15-23 Гбіт/см2, надалі планується довести щільність до 60-75 Гбіт/см2.

Жорсткі диски з перпендикулярним записом доступні на ринку з 2005 року.

Метод теплового магнітного запису

Метод теплового магнітного запису (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR ) на даний момент найперспективніший з існуючих, зараз він активно розробляється. При використанні цього методу використовується точковий підігрів диска, який дозволяє голівці намагнічувати дуже дрібні області поверхні. Після того, як диск охолоджується, намагніченість закріплюється. На ринку ЖД даного типу поки не представлені (на 2009 рік), є лише експериментальні зразки, але їхня щільність вже перевищує 150 Гбіт/см². Розробка HAMR-технологій ведеться вже досить давно, проте експерти досі розходяться в оцінках максимальної густини запису. Так, компанія Hitachi називає межу 2,3-3,1 Тбіт/см², а представники Seagate Technology припускають, що вони зможуть довести щільність запису HAMR-носії до 7,75 Тбіт/см². Широкого поширення цієї технології слід очікувати після 2010 року.

Порівняння інтерфейсів

	Пропускна спроможність, Мбіт/с	Максимальна довжина кабелю, м	Чи потрібний кабель живлення	Кількість накопичувачів на канал	Число провідників у кабелі	Інші особливості
Ultra	2	40/80	Controller+2Slave, гаряча заміна неможлива
FireWire/400	400		Так/Ні (залежить від типу інтерфейсу та накопичувача)	63	4/6
FireWire/800	800	4,5 (при послідовному з'єднанні до 72 м)	Ні	63	4/6	пристрої рівноправні, гаряча заміна можлива
USB 2.0	480	5 (при послідовному з'єднанні, через хаби до 72 м)	Так/Ні (залежить від типу накопичувача)	127	4
Ultra-320
SAS	3000	8	Так	Понад 16384		гаряча заміна; можливе підключення
eSATA	2400	2	Так	1 (з помножувачем портів до 15)	4	Host/Slave, гаряча заміна можлива

Жорсткий диск ("hard disk drive" скор. HDD) - це пристрій для постійного зберігання інформації. У комп'ютерному світі його також називають: хард диск, вінчестер, гвинт. Саме на жорсткому диску вашого комп'ютера зберігається вся інформація та дані: файли операційної системи, музика та фільми, документи та фотографії.

Зовнішній вигляд жорсткого диска Внутрішній пристрій 1. Отвори для болтів кріплення верхньої кришки. 2,12. Корпус жорсткого диска (вінчестер). 3. Шпіндель – вал, на якому обертаються магнітні пластини з інформацією. 4. Головки, що зчитують, які читають інформацію з магнітних пластин. 5,6,7. Привід головок, що зчитують. 8. Інтерфейсний роз'єм для передачі інформації та службових команд від жорсткого диска системі та навпаки. На фото зображений ATA (IDE) роз'єм, у новіших моделях зазвичай використовується SATA інтерфейс (більш компактний). 9,10. Конфігураційні перемички. Служать для того, щоб задавати різні режими роботи жорсткого диска, наприклад Slave та Master (завантажувальний диск із системою). 11. Роз'єм для підключення живлення (+12 вольт) до диска. 13. Кабель для підключення блока головок до плати керування жорсткого диска. 14. Магнітні пластини з усією інформацією, що зберігається. 15. Отвори для болтів кріплення корпусу вінчестера усередині комп'ютера.  Принцип роботиЯкщо коротко, то принцип роботи жорстких дисків дуже нагадує роботу касетних та котушкових магнітофонів. Магнітні пластини (циліндри) покриті спеціальним шаром з оксиду заліза, на який голівка, що зчитує, записує дані за допомогою змінного магнітного поля. При зчитуванні інформації, головка, що зчитує, проходить над намагніченими ділянками пластини. В результаті цього в головці виникає змінний струм, який передається для обробки на плату жорсткого диска, де розташований головний елемент - мікроконтролер. Мікроконтролер – це спрощений варіант процесора, створений виконання конкретних завдань. Саме мікроконтролер у жорсткому диску відповідає за його функціональність. Структура зберігання даних на твердому диску.Якби вся інформація на жорсткому диску зберігалася як проста послідовність даних, як у касетному магнітофоні, це дуже ускладнило б роботу користувача. Адже неможливо було відразу знайти початок потрібного файлу, або визначити вільне місце для запису нових даних. Саме тому будь-який жорсткий диск має певну структуру, яка дозволяє майже миттєво знаходити потрібний документ та зберігати нові файли. Структурно диск можна розбити на круглі доріжки, які у свою чергу розбиті на сектори. Саме сектор є мінімальним блоком із даними на жорсткому диску. Структура циліндрів жорстких дисків
Також на будь-якому жорсткому диску є спеціальний службовий сектор, розмір якого зазвичай становить 10% від розміру носія. У цьому секторі записана службова інформація про кількість циліндрів біля жорсткого диска, кількість секторів, їх розмір тощо. Також у цьому розділі знаходиться таблиця файлової системи. По суті, це база даних жорсткого диска. Саме в ній записано всю структуру диска: найменування директорій (папок), їх вміст (файли та вкладені папки) тощо. Вся структура папок і файлів, яку ми бачимо, коли працюємо на комп'ютері, формується саме з даних, що містяться у файловій таблиці. Коли ми, наприклад, хочемо переглянути відео файл, записаний на цьому жорсткому диску, операційна система читає інформацію про те, в яких секторах записані дані файлу, визначає початковий сектор (початок файлу) і починає зчитування даних, що обробляються операційною системою або спеціальною програмою (У даному випадку це медіа плеєр). Саме так, коротко це все й працює. Спеціалізовані програми для роботи з жорсткими дисками

Термін « жорсткий диск» - це скорочення від « Накопичувач на жорстких магнітних дисках» ( НЖМД). Англійська назва - « Hard Disk Drive» ( HDDабо HMDDз додаванням слова « Magnetic»). Крім скорочення «жорсткий диск» існують інші жаргонні найменування цього пристрою: « вінчестер(або « гвинт»), « харддиськ(або « хард»).

Назва « вінчестер», згідно з однією з версій, накопичувач отримав завдяки компанії IBM, яка випустила в 1973 жорсткий диск моделі 3340, який вперше в одному нероз'ємному корпусі об'єднав пластини диска і головки для зчитування. При розробці накопичувача інженери використовували внутрішнє позначення 30-30 », яке означало два модулі по 30 MB при максимальному компонуванні.

Керівник проекту Кеннет Хотонза співзвуччю з назвою популярної мисливської рушниці (тоді) «Winchester 30-30» запропонував назвати диск «вінчестером», що розробляється. Втім, у США та Європі ще у 1990-х pp. назва «вінчестер» практично вийшла із вживання. А в російській мові воно збереглося і навіть набуло напівофіційного статусу. У комп'ютерному сленгу воно скоротилося до « гвинт», який є найбільш уживаним варіантом назви.

Жорсткий диск- це пристрій зберігання інформації, робота якого здійснюється за принципом магнітного запису. Жорсткий диск використовується як основний накопичувач даних у більшості сучасних.

У НЖМД, на відміну так званого «гнучкого диска» (чи дискети), інформація записується на жорсткі пластини (алюмінієві, скляні чи керамічні), покриті тонким шаром феромагнітного матеріалу, яким, найчастіше, є двоокис хрому. У жорстких дисках використовується одна або кілька пластин загальної осі.

У робочому режимі головки, що зчитують, не торкаються пластин завдяки прошарку потоку повітря, що утворюється у поверхні пластин при їх швидкому обертанні. Між головкою та пластиною зберігається відстань у кілька нанометрів (у сучасних дисків близько 10 нм). Коли диски не обертаються, головки знаходяться біля самого шпинделя або в безпечній зоні поза диском, де виключено їх механічний контакт з дисками. Відсутність механічного контакту між деталями забезпечує тривалий термін служби пристрою.

Спочатку на ринку існувала велика різноманітність жорстких дисків, що виготовлялися багатьма компаніями. З посиленням конкуренції більшість виробників або перейшли виробництво інших видів продукції або були куплені конкурентами.

Досить помітний слід історії ЖД залишила компанія Quantum. Іншим лідером у виробництві дисків була компанія Maxtor, яка у 2001 році викупила підрозділ жорстких дисків у Quantum. У 2006 р. відбулося злиття Maxtor та Seagate. У середині 90-х років. існувала відома компанія Conner, яка також влилася у Seagate.

На початку 90-х існувала фірма Micropolis, що виробляла дорогі вінчестери premium-класу Однак під час випуску перших дисків на 7200 оборотів/хв (перші у галузі) нею були використані негідні підшипники головного валу від фірми Nidec. Micropolis зазнала великих збитків на поверненнях і була куплена все той же Seagate.

На сьогоднішній день більшість всіх жорстких дисків виробляється малою кількістю компаній: Seagate, Samsung, Western Digital, колишній підрозділ IBM, що належить тепер Hitachi. До 2009 року Fujitsuвипускала жорсткі диски для ноутбуків, але потім передала все їх виробництво компанії. Toshiba. Зараз Toshiba є головним виробником 1,8- та 2,5-дюймових жорстких дисків для ноутбуків.

14.05.2010

Інші цікаві публікації:

Останнє редагування: 2011-11-17 17:06:09

Мітки матеріалу: ,