Загрузка...Жесткий диск — это
Жесткий диск — это
libre 25 Май 2011 7947
Первый серийный жесткий диск емкостью 16 кбайт был выпущен компанией IBM еще в 1973 р., и содержал 30 магнитных цилиндров по 30 дорожек на каждом. Острые на язык разработчики уловили схожесть этих цифр с маркой «30/30», которая соответствует названию оружия — «винчестеру». Жесткий диск — это накопитель информации на жестких магнитных дисках. Основным элементом накопителей на жестких магнитных дисках (HDD — Hard Disk Drive) является несколько жестких алюминиевых или стеклянных пластин круглой формы — дисков.
Поверхность такого диска покрывается тонким слоем вещества, которая способна сохранять остаточную намагниченность после воздействия на нее внешнего магнитного поля. Этот слой называется рабочим или магнитным и на нем сохраняются записанные данные. Накопитель состоит из таких элементов.
- Дисков с вращающимся приводом, которые смонтированы на общей вертикальной оси.
- Головки чтения/записи информации с собственным приводом.
Основной критерий качества — поверхностная плотность записи. Современный показатель — 60-80 Гбайт/пластину.
Жёсткий диск: как влияет на его работу ориентация в пространстве?
Не задаваться этим вопросом может лишь тот, кому нет дела до того, что внутри компьютера понавешали. Однако те, кто хоть раз столкнулся с заменой жёсткого диска это вопрос себе задавали. Давайте обратимся к первоисточникам. Вот что говорят по этому поводу сами производители винчестеров. Информация стара как мир, но думаю, за последние десяток лет техника лишь прибавила в интеллектуальном развитии: я привожу её как есть, без купюр.
Hitachi
Диск будет функционировать во всех положения системы координат (я так понимаю, речь идёт именно о 6-ти). Уровни производительности и наличия ошибок останутся в пределах заявленной спецификации даже в случае, когда диск сориентирован в отличном положении, в котором был отформатирован.
Western Digital
Физическое расположение диска: жёсткие диски от WD будут функционировать нормально в положениях контроллером вверх или вниз (а также во всех направлениях в системе координат: X, Y и Z)
Maxtor
Жёсткий диск может быть сориентирован во всех положениях
Samsung
Если ваш жёсткий диск надёжно закреплён, он может быть установлен и вертикально и горизонтально в зависимости от того, какую структуру имеет корпус компьютера.
Далее. Был задан и конкретный вопрос по поводу «неправильной» ориентации диска, когда он закреплён под некоторым углом, а также предпочитаемых углах поворота. Вот информация от производителей в виде таблицы:
Дальнейшие пояснения излишни. Ссылка на источник.
SSD-накопители
Чтобы увеличить скорость работы компьютера, вместо жёстких дисков используют SSD-диски. Они тоже направлены на то, чтобы долго хранить все данные, но работают по другому принципу.
Вместо пластин с магнитами SSD-накопители используют чипы флеш-памяти, похожие на чипы в обычных флешках. Только в SSD-накопителях используют качественные, дорогие и быстрые чипы.
Главный минус SSD — цена. Если обычный жёсткий диск на 1 терабайт можно купить за 3000 рублей, то SSD того же объёма будет стоить примерно в 3 раза дороже. Поэтому часто в компьютеры ставят два диска — SSD и обычный. На SSD устанавливается операционная система и все рабочие файлы, а на обычном хранят справочную информацию, фильмы, музыку и фотографии — то, к чему не нужен мгновенный доступ.
SSD-диск на 256 гигабайт. Подключается к тем же разъёмам, что и простой жёсткий диск.
SSD расшифровывается как Solid State, то есть твердотельный. Твёрдые у него чипы памяти. Если обычный жёсткий диск имеет внутри подвижные элементы, которые легко повредить из-за тряски или ударов, то SSD убьёт только пуля или очень мощный магнитный разряд.
Какая же структура жесткого диска
Структура жесткого диска на внешний взгляд достаточна проста, только углубившись можно столкнутся с какими-нибудь трудностями. Но не пугайте начнем с самого начала.
Жесткий диск как и другие магнитные накопители хранят память в дорожкообразной структуре. Следовательно магнитный диск разбит на кольца разного диаметра начиная с внешнего края. Кольца называемые дорожками состоят из кластеров и секторов. Количество дорожек и секторов определяется форматов диска. А формат диска задается при его изготовлении, так что этот параметр изменить нельзя т.е. если размер сектора при изготовлении 512 байт, то с этим ничего уже не поделать. Дорожка разбивается на равные секторы которые обычно занимают 512 байт (о новых чуть ниже). Как раз процесс разбития диска на секторы, называется форматированием. И уже в кластерах хранится информация.
Сектор — это минимальная единица хранения информации на дисковых носителях. Стандартный размер кластера обычно был 512 байт, но сейчас уже существует новый размер в 4 кб, который тоже имеет ряд интересных своих свойств, о которых мы поговорим чуть ниже.
В секторе записывается его заголовок (prefix portion), где хранится начало и конец сектора, а в конце — заключение (suffix portion), в котором содержится контрольная сумма (checksum), нужная для проверки целостности данных. При форматировании в секторе записывается их номера и служебная информация позволяющая определить начало и конец сектора. А так же то что помогает определить форматированную или не отформатированную область диска. По этому из-за служебной информации емкость диска после форматирования немного меньше. На самом деле хоть и говорят что размер сектора 512 байт, но это только объем информации, а сам размер его составляет 571 байт.
К ластер — это единица хранения данных на диске в файловой системе объединенная в один или несколько секторов. Например если диск имеет сектор размером в 512 байт, то кластер размером в 512 байт содержит один сектор. А если кластер имеет размер 2 КБ, то он имеет четыре сектора. Размер кластера зависит от определенных условий, о который я уже писал здесь.
Размер кластера узнать очень просто, для этого достаточно создать текстовый файл и напишите в нем любое слово или даже поставьте одну букву или цифру сохраните и выберите свойство этого файла. В пункте размер на диске будет ваш размер кластера. Главное чтобы файл весил менее 512 байт. Она буква обычно весит 1 байт.
Вся информация хранится в системном хранилище и хранилище данных.
Системная область диска состоит из
- Загрузочная запись(MBR), состоящая из системного загрузчика и информационный блок определяющих формат диска.
- Файловая система о которой я уже писал.
- Корневой каталог, где находится информация о каждом файле (время создания, изменения, размер и т.д.).
Физическая структура жестких дисков
Магнитный жесткий диск состоит из нескольких магнитных дисков и каждый диск разбит на большое количество дорожек с каждой стороны. Основной оценкой жесткого диска является его поверхностная плотность записи определяется по формуле Мбит/дюйм2 и Гбит/дюйм2. В настоящее время плотность дисков достигает 740 Гбит/дюйм2. Специалисты IHS предполагают к 2016 году достичь плотности 1800 Гбит на 1 кв. дюйм!
Для достижения более большей поверхностной плотности необходимо чтобы расстояние между головкой и диском было минимальное.
Диск покрыт тонким слоем вещества независимо от его материала, которое не дает размагничиваться от воздействия внешнего магнитного поля.
Существует два типа слоя:
1. оксидный
2. тонкопленочный.
Оксидный слой образуется в результате разбрызгивания оксида железа в полимерном растворе. Ну если это не интересно, процесс образования можно пропустить 🙂 А кому интересно продолжим. Получается химическая смесь которая растекается от центра к внешнему краю жесткого диска. Потом диск полируется, затем наносится следующий чистого полимера слой и потом окончательно шлифуется. Чтобы добиться большего объема жесткого диска необходимо чтобы слой был более гладким и тонким. По этому сейчас используют следующий способ.
Тонкопленочный слой более тонкий, прочный и качество намного выше. Благодаря этому способу удалось уменьшить зазор между дисками и следовательно достичь больших объемов.
Этот способ получают путем электролиза. Это тоже самое как при шлифовки хромированной детали. Подложку жесткого диска погружают в ванну с химическим раствором в следствии чего она покрывается несколькими слоями металлической пленки размером в 3 микродюйма. Сначала в камере химические вещества преобразуются в газообразное состояние, а потом накладываются на подложку. Сначала на алюминиевый диск наносится слой фосфорита никеля, а потом магнитный кобальтовый сплав. Этот способ дает наименьшую величину между головкой и поверхностью дисков всего 0,025 мкм, а раньше 0,076 мкм.
Привод диска
И самый главной деталью в жестком диске является привод головки. Они бывают:
1. C шаговым двигателем
2. C подвижной катушкой.
О них я рассказывать не буду, если интересно можете прочитать здесь, но скажу что с шаговым двигателем приводы самые надежные.
Не виден жесткий диск для BIOS
При возникновении такой неисправности, первое, что необходимо определить, — является ли данная проблема физической или программной. Как это выяснить? После появления сообщения о том, что компьютер не видит жесткий диск, необходимо перегрузить машину и войти в BIOS. Что такое BIOS? Это программа, которая записана в ПЗУ материнской платы компьютера. Она загружается еще до операционной системы и определяет периферийные устройства, с которыми будет работать материнская плата. Для загрузки BIOS необходимо нажать соответствующую клавишу на клавиатуре, обычно это кнопка DEL или F2. После входа в BIOS можно увидеть следующую картинку.
На этом фото видно, что BIOS не обнаружил на компьютере жестких дисков. В этом случае могла возникнуть проблема, описанная выше, и компьютер, будучи отсоединенным от шлейфа питания или интерфейса, невидим для BIOS. С другой стороны, любая неисправность в плате управления винчестером приведет к такой проблеме. При этом если и удастся решить эту проблему, то только в соответствующем сервисном центре. Самостоятельно в домашних условиях ее устранить практически невозможно.
Сравнительные характеристики HDD и SSD
Шустрые «твердотельники» хороши для установки системы и работы с требовательным софтом, при этом для увеличения срока службы ССД лучше снизить обращение ОС к накопителю. При регулярном задействовании дискового пространства целесообразно приобрести винчестер, который станет надёжным хранилищем данных. Чтобы провести сравнение HDD и SSD, рассмотрим основные параметры накопителей, являющиеся важными при выборе.
Скорость накопителей SSD и HDD
По данному критерию перевес на стороне твердотельных накопителей. Система на SSD загружается и работает намного быстрее, чем когда она установлена на HDD. То же касается и любого другого программного обеспечения, твердотельный накопитель мгновенно откликается на запросы. Это обусловлено принципиально разным конструктивным исполнением накопителей.
Средняя и максимальная ёмкость SSD и HDD
Если нужен объёмный накопитель, лучшим решением будет приобретение винчестера, средний объём которого составляет 1 Тб. Уже появились и сверхобъёмные HDD на 20 Тб корпоративного класса. Хотя сегодня можно найти модели SSD и ёмкостью 4 Тб, или даже 8 Тб, за такой объём пространства придётся выложить внушительную сумму. Стандартный же размер твердотельного накопителя составляет 265 Гб, его будет достаточно для установки системы и основных программ.
Фрагментация
В процессе эксплуатации жёсткому накопителю периодически требуется дефрагментация. Это связано с тем, что после многочисленных процедур записи, копирования, удаления файлов винчестер работает медленнее, поскольку при просмотре файла считывающая головка ищет фрагменты по всей поверхности диска, затрачивая время.
Явление называют фрагментацией, а для ускорения жёсткого диска применяют процедуру дефрагментации, позволяющую собрать такие фрагменты воедино.
Способ записи SSD совершенно иной, данные пишутся в любой сектор памяти и могут быть мгновенно считаны, поэтому дефрагментация твердотельному накопителю ни к чему.
Надёжность и срок службы
Что надёжнее, SSD или HDD, сказать сложно. Долговечность зависит от многих факторов. Жёсткий диск, отличающийся неограниченным количеством циклов перезаписи, может прослужить в среднем около 7 лет и более. При этом HDD является хрупким устройством и не переносит механического воздействия, даже небольшая вибрация может привести к появлению битых секторов, хотя это и не означает выхода из строя носителя.
С SSD в этом плане проще, данные, записанные на нём, не пострадают от удара или падения, потому твердотельный накопитель лучше использовать в ноутбуках. Зато у ССД другой весомый недостаток – ограниченный ресурс, так что если регулярно перезаписывать информацию, это неизбежно приведёт к выработке носителя. Производители указывают гарантийный срок эксплуатации, но ресурс может выработаться раньше или позже, по окончании срока службы накопитель теряет ёмкость и больше не принимает данные. Ещё один момент – непереносимость SSD скачков напряжения. Если в случае с хардом выйдет из строя контроллер и данные могут быть восстановлены, то твердотельный собрат сгорит со всей информацией.
Форм-фактор
В зависимости от типа девайса могут устанавливаться накопители разных размеров. Например, 3,5-дюймовые и 2,5-дюймовые диски подойдут для компьютера, тогда как для портативных устройств нужен небольшой носитель.
В случае с SSD формат 2,5-дюйма был принят в угоду совместимости, но сегодня можно встретить ультрабуки в тонком корпусе с более компактными чипами.
Возникновение шума при работе жёсткого накопителя вызвано вращением дисков в процессе функционирования устройства. Операции чтения и записи также приводят в движение головку, которая перемещается по поверхности устройства с огромной скоростью, что тоже провоцирует характерный звук. Накопители SSD работают бесшумно.
Конец дискет
После появления CD-привода в 1980-х гг., его массового распространения в 1990-х гг. и конкуренции со стороны zip-дисков, CD-R, USB-карт и прочих форматов, казалось, что судьба дискеты на 1,44 МБ предрешена. Однако формат использовался дольше, чем кто-либо ожидал. До середины 2000-х гг. компьютеры поддерживали дискеты, поскольку традиционно на этом носителе поставлялись обновления для BIOS и драйверы для периферийных устройств.
В 1998 году Apple выпустила iMac, в котором впервые в истории Macintosh не было привода для дискет. К тому времени Apple предполагала, что файлы можно будет передавать через локальные сети, CD-ROM и интернет. В значительной степени она оказалась права. Освободившись от обновлений BIOS на дискетах, Mac мог свободно разорвать свои связи с устаревшим форматом раньше, чем другие производители.
Apple iMac (1998) избавился от дисководов старого формата. Фото в тексте: Apple
К концу 2000-х гг. некоторые пользователи все еще обменивались файлами на дискетах, но из коммерческого применения они уже вышли. В 2010 году Sony объявила, что прекратит производство дискет в марте 2011 года из-за падения спроса. На сегодняшний день, насколько известно, их выпуск прекращен, но по-прежнему востребованы.
- Еще в 2019 году некоторые системы ядерного оружия США все еще использовали в работе 8-дюймовые дискеты. Но недавно они были переведены на более новое оборудование.
- В августе 2020 года The Register сообщил, что самолеты Boeing 747 по-прежнему получают критические обновления программного обеспечения на 3,5-дюймовых дискетах.
Сегодня многие любители старинных компьютеров все еще используют дискеты для развлечения. Но если у вас все еще есть важные данные на дискетах, вероятно, лучше всего создать резервную копию в более современных форматах (даже не CD-R). Старые гибкие диски могут со временем потерять данные под влиянием внеших факторов или из-за размагничивания поверхности диска.
В любом случае, спустя 50 лет после появления дискет удивительно, что технология все еще с нами. Это большой успех, и IBM по праву гордится изобретением этого носителя.
