Часть обычного жесткого диска, имеющая собственное имя, называется диском

Обновлено: 21.11.2024

Сегодня почти все компьютеры хранят свои цифровые данные в виде магнитных областей на устройстве, называемом жестким диском, жестким диском или фиксированным диском.

По сути, все жесткие диски работают одинаково: информация кодируется и "записывается" на круглую вращающуюся алюминиевую или стеклянную пластину, покрытую магнитным материалом. Надпись выполняется магнитной головкой, установленной на конце рычага, который поворачивается таким образом, что головку можно расположить над любой частью пластины. Эта же головка также считывает сохраненные данные. Специальное программное обеспечение или прошивка на диске и компьютере отслеживают, где хранится любая информация. В старых дисководах одна сторона диска вместе с его головкой использовалась в качестве сервомеханизма для калибровки и регулирования движения диска и рычага, но современная технология не требует столько места.

Помните, когда музыка появилась на виниловых пластинках? Дисковод во многом похож на фонограф. У каждого есть двигатель, который вращает пластину, содержащую информацию, которая записывается или извлекается с помощью специального устройства, установленного на конце рычага, который вращается поперек диска.

Конечно, есть существенные различия. Пластинка была пластиковой, диаметром 12 дюймов и вращалась со скоростью 33 1/3 об/мин. Жесткий диск компьютера, когда-то имевший 14 дюймов или более в диаметре, теперь не превышает 3,5 или 5,5 дюйма в диаметре, а в ноутбуках и портативных устройствах — 2,5, 1,8 или даже 1 дюйм. Жесткие диски вращаются со скоростью от примерно от 4000 до 15000 об/мин, и в будущем эти скорости, вероятно, увеличатся. И там, где игла фонографа физически касалась канавки пластинки, головки дисков вообще не касаются вращающегося носителя, хотя и приближаются друг к другу, летая на воздушной подушке.

Сегодняшние диски могут хранить огромные объемы данных: самый маленький 3,5-дюймовый. жесткий диск, производимый сегодня, будет хранить 10 ГБ, а емкость отдельных дисков достигла 100 ГБ. У производителей накопителей есть два способа увеличения емкости диска. Самый простой способ — добавить дополнительные пластины вместе с отдельной головкой для каждой стороны каждой пластины, и это было сделано примерно до 16 пластин. Второй, более простой способ заключается в увеличении объема данных, которые можно хранить на одной области магнитного материала. Это стало предметом серьезных исследований. Сегодня у IBM есть диски, которые хранят 25,7 ГБ данных на квадратный дюйм, и компания продемонстрировала технологии, которые могут увеличить это значение в четыре раза, до 100 ГБ данных на одном квадратном дюйме.

Самым первым дисковым накопителем был IBM RAMAC. Представленный в 1956 году RAMAC 50 24-дюймовый. пластины содержали 5 МБ данных; стоимость составила 50000 долларов. В 1980 году 14-дюймовый. Дисковый картридж для миникомпьютера мог содержать, возможно, 5 или 10 МБ данных. Оригинальный IBM PC 1981 года не поддерживал жесткий диск. Когда вышла DOS Version 2, появились первые дисковые накопители для компьютеров класса ПК с размером 5,25 дюйма. пластины, которые могут хранить 5 МБ или 10 МБ, а в конечном итоге и более 40 МБ данных.

К 1990 году компьютеры обычно поставлялись с жесткими дисками емкостью 40 МБ. Пять лет спустя типичный новый настольный компьютер имел жесткий диск емкостью 1 или 2 ГБ. В настоящее время вы можете купить ноутбуки с 30-гигабайтными дисками и 48-гигабайтными 2,5-дюймовыми дисками. диски уже поступили в продажу.

Что касается цены, то в 1992 году я купил 80 МБ, 5,25 дюйма. покататься на компьютерной барахолке за 300 долларов; Сегодняшний рынок поставит 20GB 3,5-дюймовый. жесткий диск по цене чуть более 100 долларов в розницу; это в 250 раз больше емкости при одной трети цены. Иными словами, дисковод 1956 года стоил 10 000 долларов за мегабайт. В 1992 году я платил всего 3,75 доллара за каждый мегабайт памяти; сегодня моя цена за тот же мегабайт составляет полцента.

Сочетание низкой цены и большой емкости появилось в 1990 году, когда IBM собрала группу этих недорогих дисков в первые системы RAID, которые сочетали в себе безопасность и восстановление после ошибок.

Даже в современном мире сетей хранения данных и сетевых хранилищ основным строительным блоком является отдельный магнитный диск, и это прекрасно иллюстрируется популярной в настоящее время аббревиатурой JBOD — просто набором дисков.

В этом покомпонентном представлении вы можете увидеть основные компоненты, которые входят в типичный диск:

Блюдо: хранит данные

Шпиндельный двигатель постоянного тока B: вращает диск

C Head: чтение или запись данных с диска или на него

Привод D: заставляет руку двигаться

E Печатный кабель: соединяет руку и голову с электроникой

Рука F: перемещается по диску, позиционируя голову

G Шасси: Литое металлическое основание, на котором установлены другие компоненты

H Защитный кожух: защищает механизм от пыли

Схемы J Logic: обработка преобразования адресов, буферизация данных и запросы ввода-вывода

Диск или диск?

Для магнитных носителей, используемых на компьютерах, предпочтительным вариантом написания является диск.Для других круглых, плоских объектов, включая оптические носители информации, такие как компакт-диски — аудио или данные — и DVD-диски, правильное написание — диск. А откуда, спросите вы, взялось «жесткое»? Он используется в отличие от гибких дисков, магнитная среда которых была достаточно гибкой, но могла вращаться только со скоростью 360 об/мин. Жесткие пластины первых жестких дисков для ПК могли вращаться в 10 раз быстрее — при 3 600 об/мин, тогда как сегодня распространены скорости в два раза выше, а у некоторых производителей диски вращаются со скоростью 15 000 об/мин.

Это магнит. Это электрический. Он фотонный. Нет, речь пойдет не о новом трио супергероев во вселенной Marvel. Это все о наших драгоценных цифровых данных. Нам нужно хранить его в надежном и стабильном месте таким образом, чтобы мы могли получить его и изменить быстрее, чем вы успеете моргнуть. Забудьте о Железном человеке и Торе — мы говорим о накопителях!

Итак, давайте подготовимся к театру, начисто вымоем руки и углубимся в анатомию того, что мы используем сегодня, чтобы хранить триллионы цифровых битов.

Мы разделили Анатомию накопителя на три части, опубликованные одновременно, чтобы проанализировать жесткие диски, твердотельные накопители и оптические приводы. Перейдите по ссылкам ниже, чтобы прочитать их все вместе с нашей предыдущей опубликованной работой над этой серией.

Серия изданий TechSpot "Анатомия компьютерного оборудования"

У вас может быть настольный ПК на работе, в школе или дома. Вы можете использовать его, чтобы работать с налоговыми декларациями или играть в новейшие игры; вы можете даже заниматься сборкой и настройкой компьютеров. Но насколько хорошо вы знаете компоненты, из которых состоит ПК?

Ты меня крутишь, детка

Начнем изучение накопителей с тех, которые используют магнетизм для хранения цифровых данных. Механический жесткий диск (HDD) уже более 30 лет является стандартной системой хранения данных для ПК по всему миру, но технология, стоящая за всем этим, намного старше.

IBM выпустила первый коммерчески доступный жесткий диск в 1956 году, всего 3,75 МБ. И вообще, общая структура за это время не сильно изменилась. Есть еще диски, которые используют магнетизм для хранения данных, и есть устройства для чтения/записи этих данных. Что изменилось, и очень сильно, так это объем данных, которые можно хранить на них.

В 1987 году жесткий диск емкостью 20 МБ можно было купить примерно за 350 долларов США; сегодня за такие деньги вы получите 14 ТБ дискового пространства: в 700 000 раз больше места.

Мы собираемся разобрать кое-что не совсем такого размера, но все еще довольно приличное на сегодняшний день: 3,5-дюймовый жесткий диск Seagate Barracuda емкостью 3 ТБ, а именно модель ST3000DM001, печально известную своей высокой частотой отказов и последующими судебными исками. тоже мертв, так что на самом деле это скорее вскрытие, чем урок анатомии.

Большая часть жесткого диска выполнена из литого металла. Силы внутри устройства при интенсивном использовании могут быть довольно серьезными, поэтому использование толстого металла предотвращает изгибание и вибрацию корпуса. Даже в крошечных 1,8-дюймовых жестких дисках используется металл для корпуса, хотя они, как правило, изготавливаются из алюминия, а не из стали, поскольку они максимально легкие.

Перевернув диск, мы увидим печатную плату и кучу разъемов. Один в верхней части платы предназначен для двигателя, который вращает диски, тогда как нижние три слева направо являются перемычками, позволяющими настроить диск для определенных настроек, данных SATA (Serial ATA) и SATA. мощность.

Serial ATA впервые появился в 2000 году. В настольных ПК это стандартная система, используемая для подключения дисков к остальной части компьютера. Спецификация формата претерпела множество изменений с тех пор, и в настоящее время мы работаем с версией 3.4. Наш труп жесткого диска, однако, является более старой версией, но это влияет только на один контакт в разъеме питания.

Подключения данных используют так называемую дифференциальную сигнализацию для отправки и получения данных: контакты A+ и A- используются для передачи инструкций и данных на жесткий диск, тогда как контакты B используются для получать эти сигналы. Использование таких спаренных проводов значительно снижает влияние электрических помех на сигнал, а значит, его можно передавать быстрее.

Что касается питания, то вы можете видеть, что на каждое напряжение приходится по два (+3,3, +5 и +12 В); однако большинство из них не используются, поскольку жесткие диски не требуют большой мощности. Эта конкретная модель Seagate потребляет менее 10 Вт при большой нагрузке. Контакты питания, помеченные как PC, предназначены для предварительной зарядки: они позволяют извлекать и вставлять жесткий диск, когда компьютер все еще включен (так называемая горячая замена).

Контакт PWDIS позволяет удаленно сбрасывать настройки жесткого диска, но это поддерживается только SATA версии 3.3; так что в нашем приводе это просто еще одна линия +3,3 В. И последний вывод, который нужно закрыть, тот, что помечен как SSU, просто сообщает компьютеру, поддерживает ли жесткий диск ступенчатое вращение.

Диски внутри устройства, которые мы увидим через несколько секунд, должны быть раскручены до полной скорости, прежде чем компьютер сможет их использовать, но если в машине было много жестких дисков, внезапная одновременная потребность для питания может нарушить систему. Пошаговое вращение помогает предотвратить возникновение таких проблем, но это означает, что вам придется подождать еще несколько секунд, прежде чем вы сможете начать крутить жесткий диск.

Снятие печатной платы показывает, как печатная плата соединяется с компонентами внутри привода. Жесткие диски негерметичны, за исключением дисков сверхбольшой емкости — в них вместо воздуха используется гелий, так как он гораздо менее плотный и создает меньше проблем для накопителей с большим количеством дисков. Но вы также не хотите, чтобы они открыто подвергались воздействию окружающей среды.

Использование подобных разъемов помогает свести к минимуму количество точек входа, через которые грязь и пыль могут попасть в накопитель; в металлическом корпусе есть отверстие — внизу слева на изображении выше (большая белая точка) — чтобы давление воздуха оставалось относительно комнатным.

Теперь, когда печатная плата отключена, давайте посмотрим, что здесь находится. Есть 4 основных фишки, на которых стоит сосредоточиться:

LSI B64002: основная микросхема контроллера, которая обрабатывает инструкции, входящие и исходящие потоки данных, исправление ошибок и т. д.
Samsung K4T51163QJ: 64 МБ памяти DDR2 SDRAM с тактовой частотой 800 МГц, используемой для кэширования данных.
Smooth MCKXL: управляет двигателем, вращающим диски.
Winbond 25Q40BWS05: 500 КБ последовательной флэш-памяти, используемой для хранения прошивки накопителя (немного похожей на BIOS ПК)

Если говорить о компонентах на печатной плате, между широким ассортиментом жестких дисков практически нет различий. Больший объем хранилища требует большего объема кэш-памяти (на последних монстрах можно найти до 256 МБ памяти DDR3), а чип основного контроллера может быть немного сложнее в плане обработки ошибок, но в нем не так уж много.

Открыть привод достаточно просто, просто отвинтите несколько штуцеров Torx и вуаля! Мы в деле.

Учитывая, что он занимает большую часть устройства, наше внимание сразу же привлекает большой металлический круг, поэтому нетрудно понять, почему они называются дисками. Их правильное название — тарелка, и они сделаны из стекла или алюминия, покрытых несколькими слоями различных составов. Этот накопитель емкостью 3 ТБ имеет три пластины, поэтому каждая из них должна хранить по 500 ГБ с каждой стороны.

Изображение этих пыльных, волосатых тарелок не отражает инженерной и производственной точности, необходимой для их производства. В нашем примере с жестким диском сам алюминиевый диск имеет толщину 0,04 дюйма (1 мм), но он отполирован до такой степени, что средняя высота вариаций поверхности составляет менее 0,000001 дюйма (примерно 30 нм).

На металл нанесен базовый слой толщиной всего 0,0004 дюйма (10 микрон), состоящий из нескольких слоев компаундов. Это делается с помощью химического осаждения, а затем осаждения из паровой фазы, что подготавливает диск для магнитного материала, который используется для хранения цифровых данных.

Этот материал обычно представляет собой сложный сплав кобальта и расположен в виде концентрических колец, каждое из которых имеет ширину около 0,00001 дюйма (примерно 250 нм) и глубину 0,000001 дюйма (25 нм). В микроскопическом масштабе металлические сплавы образуют зерна, похожие на мыльные пузыри, плавающие в воде.

Каждая крупинка имеет собственное магнитное поле, но его можно выровнять в заданном направлении. Группировка этих полей приводит к 0 и 1 битам данных. Если вы хотите более глубокого технического погружения в эту тему, прочтите этот документ Йельского университета. Окончательные покрытия представляют собой слой углерода для защиты, а затем слой полимера для уменьшения контактного трения. Вместе они имеют толщину не более 0,0000005 дюйма (12 нм).

Мы скоро увидим, почему пластины должны изготавливаться с такими высокими допусками, но удивительно осознавать, что всего за 15 долларов США вы можете стать счастливым обладателем нанометрового производства!

Давайте снова вернемся ко всему жесткому диску и посмотрим, что там еще есть.

Желтой рамкой отмечена металлическая крышка, которая надежно удерживает диск на шпиндельном двигателе – электрическом приводе, вращающем диски. В этом HDD они вращаются со скоростью 7200 об/мин, но другие модели работают медленнее. Более медленные диски снижают уровень шума и энергопотребления, но также снижают производительность, в то время как другие более быстрые диски могут достигать скорости 15 000 об/мин.

Чтобы уменьшить вредное воздействие пыли и влаги в воздухе, рециркуляционный фильтр (зеленая рамка) улавливает мельчайшие частицы и удерживает их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. Поверх дисков и рядом с фильтром находится один из трех дисковых разделителей: они помогают уменьшить вибрации, а также максимально регулируют поток воздуха.

В левом верхнем углу изображения, отмеченном синей рамкой, находится один из двух постоянных стержневых магнитов. Они создают магнитное поле, необходимое для перемещения выделения компонента красным цветом. Давайте удалим некоторые из этих частей, чтобы увидеть это лучше.

То, что выглядит как толстый лейкопластырь, – это еще один фильтр, за исключением того, что он улавливает частицы и газы снаружи, поскольку они проникают через отверстие, которое мы видели раньше. Металлические шипы — это приводные рычаги, удерживающие головки чтения/записи жесткого диска. скорость.

Посмотрите это видео, любезно предоставленное The Slow Mo Guys, чтобы увидеть, насколько это быстро:

Вместо того, чтобы использовать что-то вроде шагового двигателя, чтобы защелкнуть рычаги на место, электрический ток подается по катушке провода у основания рычага.

Обычно их называют звуковыми катушками, потому что это тот же принцип, по которому громкоговорители и микрофоны перемещают мягкие конусы. Ток создает вокруг себя магнитное поле, которое противодействует полю, создаваемому постоянными стержневыми магнитами.

Не забывайте, что дорожки данных крошечны, поэтому позиционирование рычагов должно быть очень точным, как и все остальное на диске. Некоторые жесткие диски имеют многоступенчатые приводы, которые могут выполнять небольшие изменения направления с помощью всего лишь части целого рычага.

На некоторых жестких дисках дорожки данных фактически перекрывают друг друга. Эта технология называется последовательной магнитной записью, и требования к точности и аккуратности (т. е. попаданию в нужное место снова и снова) еще выше.

На самых концах плеч расположены тонкие головки чтения/записи. Наш жесткий диск имеет 3 пластины и 6 головок, и каждая из них плавает над диском при его вращении. Для этого головы подвешены на двух сверхтонких металлических полосках.

Именно здесь мы можем понять, почему наш образец анатомии мертв: по крайней мере одна голова оторвалась, и то, что вызвало первоначальное повреждение, также погнуло некоторые опорные рычаги. Весь компонент головы настолько мал, что получить хорошее изображение обычной камерой действительно сложно, как мы можем видеть ниже.

Однако мы можем разобрать некоторые детали. Серый блок представляет собой специально обработанную деталь, называемую ползунком, так как диск вращается под ним, поток воздуха создает подъемную силу, поднимая головку над поверхностью. И когда мы говорим "выкл", мы имеем в виду зазор всего 0,0000002 дюйма или менее 5 нм.

Еще дальше, и головки не смогут обнаружить изменения магнитных полей в дорожке; если бы головки действительно упирались в поверхность, они бы просто соскребали покрытие. Вот почему воздух внутри корпуса диска необходимо фильтровать: пыль и влага на поверхности диска просто выбьют головки.

Крошечный металлический "стержень" на конце головы отвечает за общую аэродинамику. Однако нам нужна более качественная картина, чтобы увидеть части, которые фактически выполняют чтение и запись.

На приведенном выше изображении другого жесткого диска части, которые выполняют чтение и запись, находятся под всеми электрическими дорожками. Запись осуществляется с помощью тонкопленочной индукционной (TFI) системы, тогда как чтение осуществляется с помощью туннелирования магниторезистивного ( TMR).

Сигналы, создаваемые TMR, очень слабые, и их необходимо пропустить через усилитель, чтобы повысить уровни, прежде чем их можно будет отправить дальше. Чип, отвечающий за это, виден возле основания рычагов привода на изображении ниже.

Как упоминалось во введении к этой статье, механические компоненты и принцип работы жесткого диска не претерпели значительных изменений за прошедшие годы. Больше всего улучшилась технология магнитной дорожки и головок чтения/записи, которая позволяет создавать более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводит к большему объему памяти.

Тем не менее, у механических жестких дисков есть явные ограничения производительности. Для перемещения рычагов привода в требуемое положение требуется время, и если данные разбросаны по разным дорожкам на отдельных пластинах, то накопитель потратит относительно большое количество микросекунд на поиск битов.

Прежде чем мы перейдем к разбору другого типа накопителей, давайте возьмем за основу производительность типичного жесткого диска. Мы использовали CrystalDiskMark для тестирования жесткого диска WD 3,5 дюйма, 5400 об/мин, емкостью 2 ТБ:

Первые две строки отображают пропускную способность в мегабайтах в секунду при последовательном (длинный, непрерывный список) и случайном (перескакивание по диску) чтении и записи. В следующей строке показано значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке отображается средняя задержка (время в микросекундах) между выполнением операции чтения/записи и получением значения данных.

Вообще говоря, вы хотите, чтобы значения в первых трех строках были как можно больше, а в последней строке — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих цифрах, мы будем использовать их для сравнения, когда будем рассматривать следующий тип накопителей: твердотельные накопители.

Все, что вам нужно знать о жестких дисках компьютеров

Тим Фишер имеет более чем 30-летний опыт работы в сфере технологий. Он пишет о технологиях более двух десятилетий и является вице-президентом и генеральным директором Lifewire.

Крис Селф (Chris Selph) — сертифицированный CompTIA преподаватель технологии и профессиональный преподаватель информационных технологий. Он также работает администратором сети и сервера и выполняет обслуживание и ремонт компьютеров для многочисленных клиентов.

В этой статье

Перейти к разделу

Жесткий диск – это основное и, как правило, наиболее существенное аппаратное устройство для хранения данных на компьютере. Операционная система, названия программ и большинство других файлов хранятся на жестком диске.

Жесткий диск иногда называют «диском C», потому что Microsoft Windows по умолчанию назначает букву диска «C» для основного раздела на основном жестком диске компьютера.

Хотя это технически некорректный термин, он все же широко распространен. Например, некоторые компьютеры имеют несколько букв дисков (например, C, D и E), представляющих области на одном или нескольких жестких дисках. Жесткий диск также называется HDD (аббревиатура), жесткий диск, жесткий диск, магнитный жесткий диск, механический жесткий диск, фиксированный диск, фиксированный диск и фиксированный диск.

Независимо от того, как он называется, основной жесткий диск обычно содержит корневую папку используемой операционной системы.

Физическое описание жесткого диска

Жесткий диск обычно имеет размер книги в мягкой обложке, но намного тяжелее.

На боковых сторонах жесткого диска есть предварительно просверленные резьбовые отверстия для удобной установки в отсек для 3,5-дюймового диска в корпусе компьютера. Установка также возможна в меньший 2,5-дюймовый дисковод и более крупный 5,25-дюймовый отсек с адаптером. Жесткий диск смонтирован так, что конец с разъемами обращен внутрь компьютера. В ноутбуках часто используется 2,5-дюймовый жесткий диск или твердотельный накопитель.

На задней стороне жесткого диска есть порт для кабеля, который подключается к материнской плате. Тип используемого кабеля (SATA или PATA) зависит от типа диска, но в большинстве случаев покупки жестких дисков включают их. Также здесь есть подключение для питания от блока питания.

Большинство жестких дисков также имеют перемычки на задней панели, которые определяют, как материнская плата должна распознавать диск при наличии нескольких дисков. Эти настройки различаются от диска к диску, поэтому для получения подробной информации обратитесь к производителю жесткого диска.

Как работает жесткий диск

В отличие от энергозависимой памяти, такой как ОЗУ, данные на жестком диске сохраняются даже при выключенном питании. Вот почему вы можете перезагрузить компьютер, который отключит жесткий диск, но сохранит доступ ко всем данным, когда он снова включится.

Внутри жесткого диска расположены сектора, расположенные на дорожках, хранящихся на вращающихся пластинах.Эти пластины имеют магнитные головки, которые перемещаются вместе с приводным рычагом для чтения и записи данных на диск.

Виды жестких дисков

Жесткий диск компьютера — не единственный тип жесткого диска, и SATA и PATA — не единственные способы подключения к компьютеру. Более того, существует множество жестких дисков разных размеров, одни очень маленькие, а другие довольно большие.

Например, у стандартной флешки тоже есть жесткий диск, но он не вращается, как традиционный жесткий диск. Флэш-накопители иногда называют твердотельными накопителями и подключают к компьютеру через USB. Существуют также гибриды, называемые SSHD.

Еще один жесткий диск USB — это внешний жесткий диск, представляющий собой обычный жесткий диск в своем собственном корпусе, поэтому он может безопасно существовать вне корпуса компьютера. Обычно они подключаются к компьютеру через USB, но некоторые используют FireWire или eSATA.

Внешний корпус — это корпус для внутреннего жесткого диска. Вы можете использовать его, если хотите «преобразовать» внутренний жесткий диск во внешний, чтобы сделать свой собственный внешний жесткий диск. Они тоже используют USB, FireWire и т. д.

Емкость хранилища

Емкость жесткого диска является важным фактором, определяющим, будет ли кто-то покупать конкретное устройство, например ноутбук или телефон. Если емкость хранилища довольно мала, это означает, что он будет заполняться файлами быстрее, тогда как диск с большим объемом памяти может обрабатывать гораздо больше данных.

Выбор жесткого диска в зависимости от объема памяти, который он может вместить, действительно зависит от мнения и обстоятельств. Например, если вам нужен планшет, на котором можно хранить большое количество видео, обязательно приобретите планшет с 64 ГБ вместо 8 ГБ.

То же самое относится и к жестким дискам компьютеров. Вы любите хранить много HD-видео или изображений или резервные копии большинства ваших файлов хранятся в Интернете? Если вы предпочитаете автономное домашнее хранилище, вы можете купить внутренний или внешний жесткий диск емкостью 4 ТБ вместо 500 ГБ.

Общие задачи с жестким диском

Одна простая задача, которую вы можете выполнить с жестким диском, — это изменить букву раздела, чтобы лучше запомнить, что есть что, или по любой другой причине. Например, хотя основной раздел жесткого диска обычно называется «C» и его нельзя изменить, вы можете изменить букву внешнего жесткого диска с «P» на «L» (или любую другую допустимую букву).

Что еще легко сделать с жестким диском, так это проверить, сколько на нем осталось свободного места. Это особенно важно, если вы получаете сообщения о нехватке места на диске, но не менее важно для поддержания бесперебойной работы системы. Вы можете удалить программы, которые вам не нужны, или программы, которые слишком велики, а также удалить файлы или скопировать их в другое место, если у вас мало места на жестком диске.

Перед установкой операционной системы или сохранением файлов необходимо отформатировать диск или разбить его на разделы. При установке ОС в первый раз обычно происходит форматирование нового жесткого диска и присвоение ему файловой системы. В противном случае инструмент для создания разделов диска является распространенным способом манипулирования диском таким образом.

Когда вы имеете дело с фрагментированным жестким диском, доступны бесплатные инструменты дефрагментации, которые могут помочь уменьшить фрагментацию. Дефрагментация жесткого диска иногда может ускорить работу компьютера.

Вы не должны (и не должны) дефрагментировать твердотельный накопитель.

Поскольку все данные на компьютере хранятся на жестком диске, часто возникает необходимость надежно стереть данные с диска, например, перед продажей оборудования или переустановкой новой операционной системы. Обычно это можно сделать с помощью программы уничтожения данных.

С другой стороны, вы можете защитить данные на жестком диске с помощью программы шифрования диска. Только после того, как вы введете определенный пароль, данные будут расшифрованы и доступны для чтения/использования.

Устранение неполадок жесткого диска

Ваш компьютер снова и снова использует жесткий диск каждый раз, когда вы делаете что-то, связанное с чтением или записью данных на диск. Часто в конечном итоге возникают проблемы с устройством.

Одной из наиболее распространенных проблем является шум жесткого диска, и лучшим первым шагом в устранении любой неисправности жесткого диска является запуск теста жесткого диска.

В состав Windows входит встроенный инструмент chkdsk, который помогает выявлять и, возможно, даже исправлять различные ошибки жесткого диска. Вы можете запустить графическую версию этого инструмента в большинстве версий Windows.

Многие бесплатные программы могут проверить жесткий диск на наличие проблем, которые в конечном итоге могут привести к необходимости замены диска. Некоторые из них также могут измерять производительность, например время поиска.

Покупка нового жесткого диска

Некоторые из самых популярных производителей жестких дисков включают Seagate, Western Digital, Hitachi и Toshiba.

Как правило, жесткие диски этих марок и других производителей можно купить в магазинах и в Интернете, например, на сайтах компании или на таких сайтах, как Amazon.

Если вы не знаете, с чего начать, ознакомьтесь с нашими обновленными списками лучших жестких дисков всех типов, включая:

В отличие от жесткого диска, твердотельный накопитель (SSD) не использует вращающийся диск для чтения и записи данных. Вместо этого твердотельные накопители работают как флэш-накопители, которые также не имеют движущихся компонентов. Твердотельные накопители сегодня очень распространены из-за их надежности и скорости по сравнению с жесткими дисками.

Жесткие диски с динамическим диском управляют данными иначе, чем традиционные диски. В то время как на традиционном диске может быть отведено определенное пространство для операционной системы, динамические диски более гибкие и могут одновременно содержать различные данные.

Эта запись в блоге была первоначально опубликована в марте 2016 года и обновлена в сентябре 2018 года. С тех пор технология жестких и твердотельных накопителей продолжает совершенствоваться, поэтому мы публикуем в этой публикации наше последнее обновление.

Среди всех доступных компьютерных дисков легко запутаться в различиях между ними. Два основных накопителя, между которыми вы должны знать разницу, — это жесткие диски (HDD) и твердотельные накопители (SSD). Вам может быть интересно, в чем разница между жестким диском и твердотельным накопителем? Какой привод лучше использовать? Какой диск чаще выходит из строя?

Мы тратим много времени на размышления о жестких и твердотельных дисках, поэтому знаем, что использование обоих дисков имеет свои преимущества и недостатки. Если вы хотите обновить свой компьютер с помощью нового диска или вам интересно, как лучше всего использовать любой тип диска, полезно провести параллельное сравнение каждого варианта. Итак, мы разработали этот пост «В чем разница», чтобы помочь разобраться в различиях между этими двумя типами дисков. Читайте дальше, чтобы узнать, как далеко продвинулись технологии накопителей за эти годы и как выбрать лучшее решение для ваших потребностей в хранении данных.

В этом углу: жесткий диск

Традиционный вращающийся жесткий диск был стандартом для многих поколений персональных компьютеров. Постоянно совершенствующиеся технологии позволили производителям жестких дисков увеличить объем хранения, чем когда-либо, при цене за гигабайт, которая по-прежнему делает жесткие диски лучшим соотношением цены и качества.

Какими бы сложными они ни были, жесткие диски существуют с 1956 года. Те, что были тогда, были двух футов в диаметре и могли хранить всего несколько мегабайт информации, но технологии улучшились до такой степени, что вы можете втиснуть 10 терабайт. во что-то размером с кухонную губку.

Внутри жесткого диска есть нечто, более чем похожее на старый проигрыватель: пластина или несколько пластин, которые вращаются вокруг центральной оси — шпинделя — обычно со скоростью от 5400 до 7200 оборотов в минуту. Некоторые жесткие диски, созданные для повышения производительности, работают быстрее.

Информация записывается на накопитель и считывается с него путем изменения магнитных полей на этих вращающихся пластинах с помощью якоря, называемого головкой чтения-записи. Визуально он немного похож на дужку проигрывателя, но вместо иглы, которая проходит в физической канавке на пластинке, головка чтения-записи немного парит над физической поверхностью диска.

Двумя наиболее распространенными форм-факторами для жестких дисков являются 2,5 дюйма, характерные для ноутбуков, и 3,5 дюйма, характерные для настольных компьютеров. Вы также найдете внешние диски с 2,5-дюймовыми и 3,5-дюймовыми дисками. Размер стандартизирован, что упрощает ремонт и замену в случае поломки.

Подавляющее большинство используемых сегодня дисков подключаются через стандартный интерфейс Serial ATA (или SATA). Специализированные системы хранения иногда используют Serial Attached SCSI (SAS), Fibre Channel или другие экзотические интерфейсы, разработанные для специальных целей.

Экономическое преимущество жестких дисков

Проверенная технология, используемая десятилетиями, делает жесткие диски дешевыми — намного дешевле в пересчете на гигабайт, чем твердотельные накопители. Хранилище на жестком диске может стоить всего три цента за гигабайт. Вы не тратите много, но получаете много места. Производители жестких дисков продолжают повышать емкость хранения, сохраняя при этом низкие затраты, поэтому жесткие диски остаются выбором тех, кто ищет много места для хранения, не тратя при этом много денег.

Недостаток заключается в том, что жесткие диски могут потреблять много энергии, генерировать шум, выделять тепло и работать не так быстро, как твердотельные накопители. Возможно, самое большое отличие состоит в том, что жесткие диски, при всем их сходстве с проигрывателями, в конечном счете являются механическими устройствами.Со временем механические устройства изнашиваются. Вопрос не в том, если, а в том, когда.

Технология жестких дисков не стоит на месте, и цена за единицу хранения резко снизилась. Как мы писали в нашей публикации «Жесткий диск или твердотельный накопитель: что ждет будущее для хранения данных? — часть 2», стоимость гигабайта для жестких дисков снизилась примерно в два миллиарда раз примерно за 60 лет.

Производители жестких дисков добились значительного прогресса в технологиях, позволяющих хранить все больше и больше информации на HD-пластинах, что называется плотностью записи. По мере того, как производители жестких дисков пытаются превзойти друг друга, потребители получают все большие и большие размеры дисков. Один из методов заключается в замене воздуха в приводах гелием, который уменьшает трение и поддерживает большую плотность поверхности. Другие новейшие технологии включают микроволновую и магнитную запись с нагреванием, или MAMR и HAMR соответственно. HAMR записывает магнитно с использованием лазерно-тепловой поддержки, а MAMR использует устройство, генерирующее микроволны, называемое осциллятором вращающего момента или лазером, чтобы хранить больше данных на диске привода. Эти накопители находятся на ранних стадиях производства и отправки корпоративным партнерам.

Продолжающаяся конкуренция и гонка за размещением все большего и большего объема хранилища в одном и том же привычном форм-факторе 3,5-дюймового жесткого диска означает, что это будет относительно небольшой выбор очень большой емкости для хранения данных на многие годы вперед.

В противоположном углу: твердотельный накопитель

Твердотельные накопители стали гораздо более распространенными в последние годы. Они являются стандартной проблемой для всей линейки ноутбуков Apple, например, MacBook, MacBook Pro и MacBook Air стандартно поставляются с твердотельными накопителями. Как и Mac Pro.

Твердотельный накопитель – это отраслевое сокращение для обозначения интегральной схемы, и в этом ключевое различие между твердотельным накопителем и жестким диском: внутри твердотельного накопителя нет движущихся частей. Вместо дисков, двигателей и головок чтения-записи в твердотельных накопителях используется флэш-память, то есть компьютерные микросхемы, которые сохраняют свою информацию даже при отключении питания.

Твердотельные накопители в принципе работают так же, как и хранилища на вашем смартфоне или планшете. Но твердотельные накопители, которые вы найдете в современных компьютерах Mac и ПК, работают быстрее, чем хранилище вашего мобильного устройства.

Механическая природа жестких дисков ограничивает их общую производительность. Производители жестких дисков неустанно работают над повышением скорости передачи данных и сокращением задержек и времени простоя, но их возможности ограничены. Твердотельные накопители обеспечивают огромное преимущество в производительности по сравнению с жесткими дисками: они быстрее запускаются, быстрее выключаются и быстрее передают данные.

Если вы все еще используете компьютер с жестким диском SATA, вы можете увидеть значительный прирост производительности при переходе на твердотельный накопитель. Более того, за последние пару лет стоимость твердотельных накопителей резко снизилась, поэтому такая модернизация обходится дешевле, чем когда-либо.

Различные форм-факторы SSD

Твердотельные накопители можно сделать меньше и потреблять меньше энергии, чем жесткие диски. Они также не издают шума и могут быть более надежными, поскольку не являются механическими. В результате компьютеры, предназначенные для использования твердотельных накопителей, могут быть меньше, тоньше, легче и работать на одном заряде батареи гораздо дольше, чем компьютеры с жесткими дисками.

Многие производители твердотельных накопителей производят механизмы твердотельных накопителей, предназначенные для замены 2,5-дюймовых и 3,5-дюймовых жестких дисков по принципу plug-and-play, поскольку существуют миллионы компьютеров (и многие новые компьютеры все еще производятся с жесткими дисками). которые могут извлечь выгоду из изменений. Они оснащены тем же интерфейсом SATA и разъемом питания, что и жесткие диски.

Теперь доступен широкий выбор форм-факторов SSD. Карты памяти Memory Stick, которые когда-то были ограничены максимальным объемом 128 МБ, теперь выпускаются в версиях размером до 2 ТБ. Они используются в основном в мобильных устройствах, где размер и плотность являются основными факторами, таких как камеры, телефоны, дроны и т. д. Другие форм-факторы с высокой плотностью предназначены для приложений центров обработки данных, например Intel P4500 емкостью 32 ТБ. Похожий на стандартную 12-дюймовую линейку, Intel SSD DC P4500 имеет емкость 32 ТБ. Благодаря 64 чрезвычайно тонким слоям 3D NAND, P4500 в настоящее время является самым плотным твердотельным накопителем в мире. Цена пока неизвестна, но, учитывая, что SSD DC P4500 требует только одну десятую мощности и всего одну двадцатую места традиционного жесткого диска, как только цена выйдет из стратосферы, вы можете быть уверены, что будет рынок для него.

В 2018 году компания Nimbus Data анонсировала твердотельный накопитель ExaDrive D100 емкостью 100 ТБ. Этот SSD сам по себе содержит в два раза больше данных, чем первые Storage Pods Backblaze. Когда Exadrive был впервые выпущен, он был доступен только по запросу, но в 2020 году компания объявила о своих первых онлайн-ценах на накопитель. Версия Exadrive емкостью 100 ТБ сейчас продается по цене 40 000 долларов США, а версия на 50 ТБ — 12 500 долларов США.

Производители твердотельных накопителей также ищут способы хранения большего объема данных в меньшем форм-факторе и на более высоких скоростях. Знакомый SSD-накопитель, который выглядит как 2,5-дюймовый HDD, начинает становиться все менее распространенным. Учитывая очень высокие скорости, с которыми данные могут быть прочитаны и скопированы на микросхемы памяти внутри твердотельных накопителей, естественно, что разработчики компьютеров и хранилищ хотят в полной мере использовать эту возможность. Все чаще системы хранения данных подключаются непосредственно к системной плате компьютера и в процессе этого приобретают новые формы.

Сравнение размеров твердотельного накопителя mSATA (слева) и твердотельного накопителя M.2 2242 (справа).

Производители ноутбуков приняли стандарт mSATA, а затем и стандарт M.2, который может быть размером с несколько плиток шоколада, но иметь такую же емкость, как и любой 2,5-дюймовый твердотельный накопитель SATA.

Другая технология интерфейса, называемая NvM Express или NVMe, теперь перенесена с серверов в центрах обработки данных на потребительские ноутбуки. При подключении к слоту PCI Express (PCIe) вместо использования пропускной способности SATA твердотельные накопители NVMe могут достигать более высоких скоростей чтения-записи, чем твердотельные накопители SATA, но их розничная цена почти вдвое превышает цену твердотельного накопителя SATA. Дополнительную информацию о разнице между дисками M.2 и дисками NVMe см. в этом посте.

Твердотельные накопители тоже выходят из строя

Как и жесткие диски, твердотельные накопители могут изнашиваться, но по разным причинам. В случае с жесткими дисками это часто просто механическая реальность вращающегося двигателя, который со временем изнашивается. Хотя внутри SSD нет движущихся частей, каждый банк памяти имеет конечный ожидаемый срок службы — ограничение на количество операций записи и чтения, прежде чем он перестанет работать. Логика, встроенная в диски, пытается динамически управлять этими операциями, чтобы свести к минимуму проблемы и продлить срок их службы.

На практике большинству из нас не нужно беспокоиться о долговечности SSD. SSD, который вы вставили в свой компьютер сегодня, вероятно, переживет компьютер. Но важно помнить, что, хотя твердотельные накопители по своей природе более надежны, чем жесткие диски, они все же подвержены тем же законам энтропии, что и все остальное во Вселенной.

Плюсы и минусы жестких дисков по сравнению с твердотельными накопителями

Плюсы	Против
Жесткие диски	Бюджетный вариант . Много места для хранения. Стандартные размеры облегчают ремонт и замену.	Используйте большую мощность. Шумно. Движущиеся части со временем изнашиваются. Медленнее, чем SSD.
SSD	Быстрее, чем HDD. Не создавайте шума. Используйте меньше энергии, чем жесткие диски. Широкий диапазон форм-факторов. Отсутствие движущихся частей делает их более долговечными, чем жесткие диски.	Меньший объем памяти, чем у жестких дисков. Может быть дорого. Трудно восстановить данные в случае сбоя.

Планирование будущего хранилища

Независимо от того, используете ли вы жесткий диск или твердотельный накопитель, важно иметь хороший план резервного копирования, поскольку рано или поздно любой диск выйдет из строя. У вас должна быть локальная резервная копия в сочетании с безопасной удаленной резервной копией, которая удовлетворяет стратегии резервного копирования 3-2-1. Чтобы начать работу, обязательно ознакомьтесь с нашим руководством по резервному копированию.

Надеюсь, мы дали вам некоторое представление о жестких дисках и твердотельных накопителях. И, как всегда, мы приветствуем ваши вопросы и комментарии, так что стреляйте!

Возможно, вам будет интересно прочитать другие статьи из нашей серии SSD 101 и узнать больше о надежности SSD.

Об Энди Кляйне

Энди Кляйн — главный пропагандист облачных хранилищ в Backblaze. Он имеет более чем 25-летний опыт работы в технологическом маркетинге, и за это время он поделился своим опытом в области облачных хранилищ и компьютерной безопасности на мероприятиях, симпозиумах и панелях в RSA, SNIA SDC, MIT, Федеральной торговой комиссии и сотнях других. В настоящее время он пишет и разглагольствует о статистике дисков, модулях хранения, облачном хранилище и многом другом.

Читайте также: