Для чего служит жесткий диск компьютера. Почему жесткий диск называют винчестером? Технологии записи данных

Жёсткий диск («винчестер», hdd, hard disc drive — eng.) — накопитель информации основанный на магнитных пластинах и эффекте магнетизма.

Применяется повсеместно в персональных компьютерах, ноутбуках, серверах и так далее.

Устройство жёсткого диска. Как жёсткий диск работает.

В полу герметичном блоке находятся двусторонние пластины, с нанесённым на них магнитным слоем , посаженные на вал двигателя и вращающиеся со скоростью от 5400 оборотов в минуту.Блок не совсем герметичен, но самое главное он не пропускает мелкие частицы и не допускает перепадов влажности . Всё это пагубно сказывается на сроке службы и качестве работы жёсткого диска.

В современных жёстких дисках, для вала используются . Это даёт меньший шум при работе, значительно увеличивает долговечность и уменьшает шанс заклинивания вала из-за разрушившегося .

Считывание и запись производится с помощью блока головок .

В рабочем состоянии, головки парят над поверхностью диска на расстоянии ~10нм . Они имеют аэродинамическую форму и поднимаются над поверхностью диска за счёт восходящего потока от крутящейся пластины. Магнитные головки могут находится с двух сторон пластины, если с каждой стороны магнитного диска нанесены магнитные слои.

Соединённый блок головок имеет фиксированное положение , то есть головки перемещаются все вместе.

Всеми головками, управляет специальный привод основанный на электромагнетизме .

Неодимовый магнит создаёт магнитное поле , в котором с высокой скоростью реакции под воздействием тока, может перемещаться блок головок. Это лучший и самый быстрый вариант перемещения блока головок, а ведь когда то блок головок перемещался механически, с помощью шестерёнок.

Когда диск выключается, чтобы головки не опустились на диск и не повредили его, они убираются в зону парковки головок (парковочная зона, parking zone).

Это также, позволяет без особых ограничений транспортировать выключенные жёсткие диски. В выключенном состоянии, диск может выдержать большие нагрузки и не повредиться. Во включенном состоянии, даже небольшой толчёк под определённым углом может разрушить магнитный слой пластины или повредить головки при касании о диск.

Помимо герметичной части, у современных жёстких дисков есть наружная плата управления . Когда то, все платы управления были вставлены в материнскую плату компьютера в слоты расширения. Это было не удобно в плане универсальности и возможностей. Сейчас у жёстких дисков, вся управляющая диском электроника, и интерфейса расположены на небольшой плате в нижней части жёсткого диска. Благодаря этому, можно настроить каждый диск под определённые, выгодные с точки зрения его строения параметры, давая ему выигрыш в скорости, либо более тихую работу к примеру.

Для подключения интерфейса и питания используются стандартные общепринятые разъёмы / и Molex /Power SATA .

Особенности.

Жёсткие диски являются самыми ёмкими хранителями информации и относительно надёжными . Объёмы дисков постоянно растут, но в последнее время это связано с некоторыми сложностями и для дальнейшего расширения объёма, требуются новые технологии. Можно сказать, что жёсткие диски практически вышли на прямую в достижении максимальных возможностей. Распространению жёстких дисков в основном поспособствовало соотношение ценаобъём . В большинстве случаев, гигабайт объёма диска стоит меньше чем 2.5 рубля .

Плюсы и минусы жёстких дисков в сравнении с .

До появления твёрдотельных SSD (solid state drive ) — накопителей, у жёстких дисков не было конкурентов. Теперь у жёстких дисков есть направление куда нужно стремиться.

Минусы жёстких дисков (hard drive)(ssd) накопителями:

• низкая скорость последовательного чтения
• низкая скорость доступа
• низкая скорость чтения
• немного более низкая скорость записи
• вибрации и небольшой шум при работе

Хотя с другой стороны, у жёстких дисков есть другие, более весомые преимущества, к которым SSD накопителям стремиться и стремиться.

Плюсы жёстких дисков (hard drive) в сравнении с твёрдотельными (ssd) накопителями:

• значительно лучший показатель объёмцена
• лучший показатель надёжности
• больший максимальный объём
• при выходе из строя, в разы больший шанс восстановить данные
• лучший вариант для использования в медиа центрах, благодаря компактности и большому объёму 2.5 накопителей

О том, на что стоит обращать внимание при выборе жёсткого диска, можно посмотреть в нашей статье ««. Если вам необходим ремонт жесткого диска или восстановление информации, можно обратиться к .

Во время запуска компьютера, набор микропрограмм, записанных в микросхеме BIOS, производит проверку оборудования. Если все в порядке, он передает управление загрузчику операционной системы. Дальше ОС загружается и вы начинаете пользоваться компьютером. При этом — где до включения компьютера хранилась операционная система? Каким образом ваш реферат, который вы писали всю ночь, остался цел после отключения питания ПК? Снова же — где он хранится?

Ладно, вероятно я слишком загнул и вы все прекрасно знаете, что данные компьютера хранятся на жестком диске. Тем не менее что он из себя представляет и как работает не все знают, и поскольку вы здесь, делаем вывод, что хотели бы узнать. Что же, давайте разбираться!

Что такое жесткий диск

По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:

Жесткий диск (винт, винчестер, накопитель на жестких магнитных дисках, НЖМД, HDD, HMDD) — запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.

Используются в подавляющем большинстве компьютеров, а также как отдельно подключаемые устройства для хранения резервных копий данных, в качестве файлового хранилища и т.п.

Чуть-чуть разберемся. Мне нравится термин «накопитель на жестких магнитных дисках «. Эти пять слов передают всю суть. HDD — устройство, предназначение которого длительное время хранить записанные на него данные. Основой HDD являются жесткие (алюминиевые) диски со специальным покрытием, на которое при помощи специальных головок записывается информация.

Не буду рассматривать в деталях сам процесс записи — по сути это физика последних классов школы, и вникать в это, уверен, у вас желания нет, да и статья совсем не о том.

Также обратим внимание на фразу: «произвольного доступа » что, грубо говоря, означает, что мы (компьютер) можем в любое время считать информацию с любого участка ЖД.

Важным является тот факт, что память HDD не энергозависима, то есть не важно подключено питание или нет, записанная на устройство информация никуда не исчезнет. Это важное отличие постоянной памяти компьютера, от временной ().

Взглянув на жесткий диск компьютера в жизни, вы не увидите ни дисков, ни головок, так как все это скрыто в герметичном корпусе (гермозона). Внешне винчестер выглядит так:

Для чего компьютеру нужен жесткий диск

Рассмотрим что такое HDD в компьютере, то есть какую роль он играет в ПК. Понятно, что он хранит данные но, как и какие. Здесь выделим такие функции НЖМД:

• Хранение ОС, пользовательского ПО и их настроек;
• Хранение файлов пользователя: музыка, видео, изображения, документы и т.д;
• Использование части объема жесткого диска, для хранения данных не помещающихся в ОЗУ (файл подкачки) или хранение содержимого оперативной памяти во время использования режима сна;

Как видим, жесткий диск компьютера не просто свалка из фотографий, музыки и видео. На нем хранится вся операционная система, и помимо этого ЖД помогает справляться с загруженностью ОЗУ, беря на себя часть ее функций.

Из чего состоит жесткий диск

Мы частично упоминали о составных жесткого диска, сейчас разберемся с этим детальнее. Итак, основные составляющие HDD:

• Корпус — защищает механизмы жесткого диска от пыли и влаги. Как правило, является герметичным, дабы внутрь та самая влага и пыль не попадали;
• Диски (блины) — пластины из определенного сплава металлов, с нанесенным с обеих сторон покрытием, на которое и записываются данные. Количество пластин может быть разным — от одной (в бюджетных вариантах), до нескольких;
• Двигатель — на шпинделе которого закреплены блины;
• Блок головок — конструкция из соединенных между собой рычагов (коромысел), и головок. Часть ЖД, которая считывает и записывает на него информацию. Для одного блина используется пара головок, поскольку и верхняя, и нижняя часть у него рабочая;
• Устройство позиционирования (актуатор ) — механизм приводящий в действие блок головок. Состоит из пары постоянных неодимовых магнитов и катушки, находящейся на конце блока головок;
• Контроллер — электронная микросхема управляющая работой HDD;
• Парковочная зона — место внутри винчестера рядом с дисками либо на их внутренней части, куда опускаются (паркуются) головки во время простоя, чтобы не повредить рабочую поверхность блинов.

Такое вот незамысловатое устройство жесткого диска. Сформировалось оно много лет назад, и никаких принципиальных изменений в него уже давно не вносились. А мы идем дальше.

Как работает жесткий диск

После того, как на HDD подается питание двигатель, на шпинделе которого закреплены блины, начинает раскручиваться. Набрав скорость, при которой у поверхности дисков образовывается постоянный поток воздуха, начинают двигаться головки.

Данная последовательность (сначала раскручиваться диски, а затем начинают работать головки) необходима для того, чтобы за счет образовавшегося потока воздуха, головки парили над пластинами. Да, они никогда не касаются поверхности дисков, иначе последние были бы моментально повреждены. Тем не менее, расстояние от поверхности магнитных пластин до головок настолько маленькое (~10 нм), что вы не увидите его невооруженным глазом.

После запуска, в первую очередь происходит считывание служебной информации о состоянии жесткого диска и других необходимых сведениях о нем, находящихся на так называемой нулевой дорожке. Только затем начинается работа с данными.

Информация на жестком диске компьютера записывается на дорожки которые, в свою очередь, разбиты на сектора (такая себе разрезанная на кусочки пицца). Для записи файлов несколько секторов объединяют в кластер, он и является наименьшим местом, куда может быть записан файл.

Кроме такого «горизонтального» разбиения диска, есть еще условное «вертикальное». Поскольку все головки объединены, они всегда позиционируются над одной и той же по номеру дорожкой, каждая над своим диском. Таким образом, во время работы HDD головки как бы рисуют цилиндр:

Пока HDD работает, по сути он выполняет две команды: чтение и запись. Когда необходимо выполнить команду записи, происходит вычисление области на диске куда она будет производится, затем позиционируются головки и, собственно, выполняется команда. Затем результат проверяется. Кроме записи данных прямо на диск, информация также попадает в его кеш.

Если контроллеру поступает команда на чтение, в первую очередь происходит проверка наличия требуемой информации в кеше. Если ее там нет, снова происходит вычисление координат для позиционирования головок, дальше, головки позиционируется и считывают данные.

После завершения работы, когда питание винчестера исчезает, происходит автоматическая парковка головок в парковочных зоне.

Вот так в общих чертах и работает жесткий диск компьютера. В действительности же все намного сложнее, но обычному пользователю, скорее всего, такие подробности не нужны, поэтому закончим с этим разделом и пойдем дальше.

Виды жестких дисков и их производители

На сегодняшний день, на рынке существует фактически три основных производителя жестких дисков: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Они полностью покрывают спрос на устройства всех видов и требований. Остальные компании либо разорились, либо были поглощены кем-то из основной тройки, или перепрофилировались.

Если говорить о видах HDD, их можно разделить таким образом:

1. Для ноутбуков — основной параметр — размер устройства в 2,5 дюйма. Это позволяет им компактно размещаться в корпусе лептопа;
2. Для ПК — в этом случае также возможно использование 2,5″ жестких дисков, но как правило, используются 3,5 дюйма;
3. Внешние жесткие диски — устройства, отдельно подключаемые к ПК/ноутбуку, чаще всего выполняющие роль файлового хранилища.

Также выделяют особый тип жестких дисков — для серверов. Они идентичны обычным ПКшным, но могут отличаются интерфейсами для подключения, и большей производительностью.

Все остальные разделения HDD на виды происходят от их характеристик, поэтому рассмотрим их.

Характеристики жестких дисков

Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:

• Объем — показатель максимально возможного количества данных, которые можно будет вместить на диске. Первое на что обычно смотрят при выборе HDD. Данный показатель может достигать 10 Тб, хотя для домашнего ПК чаще выбирают 500 Гб — 1 Тб;
• Форм-фактор — размер жестокого диска. Самые распространенные — 3,5 и 2,5 дюйма. Как говорилось выше, 2,5″ в большинстве случаев, устанавливаются в ноутбуки. Также их используют во внешних HDD. В ПК и на сервера устанавливают 3,5″. Форм фактор влияет и на объем, так как на больший диск может поместиться больше данных;
• Скорость вращения шпинделя — с какой скоростью вращаются блины. Наиболее распространены 4200, 5400, 7200 и 10000 об/мин. Эта характеристика напрямую влияет на производительность, а так же и цену устройства. Чем выше скорость — тем больше оба значения;
• Интерфейс — способ (тип разъема) подключения HDD к компьютеру. Самым популярным интерфейсом для внутренних ЖД сегодня является SATA (в старых компьютерах использовался IDE). Внешние жесткие диски подключаются, как правило, по USB или FireWire. Кроме перечисленных, существуют еще такие интерфейсы как SCSI, SAS;
• Объем буфера (кеш-память) — тип быстрой памяти (по типу ОЗУ) установленный на контроллере ЖД, предназначенный для временного хранения данных, к которым чаще всего обращаются. Объем буфера может составлять 16, 32 или 64 Мб;
• Время произвольного доступа — то время, за которое HDD гарантированно выполнить запись или чтение с любого участка диска. Колеблется от 3 до 15 мс;

Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как.

Жёсткий диск, HDD или винчестер – запоминающее устройство для постоянного хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. HDD расшифровывается как Hard Disk Drive , отсюда и название – жёсткий: внутри корпуса устройства находятся диски из металла или стекла, на которых нанесено магнитное напыление. Именно на этот слой и записываются данные.

Сегодня на рынке HDD формата 3.5 дюйма представлены очень широко, причём есть разнообразие не только в объёме винчестеров, но и в скорости их работы, внутреннем устройстве, типе. В этих параметрах стоит разобраться, чтобы понять, какой жёсткий диск лучше приобрести.

Устройство и типы жёстких дисков

Это интегральная схема, которая управляет процессами записи/чтения и работой диска. Она устанавливается поверх основного корпуса диска. В самом же корпусе спрятано сердце винчестера, состоящее из шпинделя (электромотора), который вращает диск; считывающей головки (коромысла), которое подвижно и считывает информацию непосредственно с поверхности носителя, и самих магнитных дисков памяти (их может быть разное количество, располагаются они один над другим, слоями).

На рынке сейчас распространены три типа жёстких дисков:

Дорогие модели HDD могут отличаться от дешёвых при равном объёме именно скоростью передачи данных, она будет заметно выше, благодаря многим факторам: может быть лучше оптимизирована кэш-память, иначе организован электро-механический узел, разное количество магнитных дисков на равный объём. Также зачастую дорогие диски более надёжны и устойчивы к внешним воздействиям.

Скорость передачи данных – совокупный результат всех остальных параметров и применённых в диске технологий, поэтому, если ваш выбор зависит в основном от скорости диска, то удобно ориентироваться именно по нему. Чем более диск скоростной, тем он будет дороже.

Какой объём выбрать?

· 250 - 500 ГБ – стоит выбрать как бюджетный вариант, или в офисный пк, когда не требуется большого объёма для хранения медиа-файлов. Для установки программ и системы, впрочем, места вполне хватит. Также небольшой объём, в случае скоростной модели, можно использовать исключительно для установки операционной системы, а данные хранить на более медленно диске большего объёма.
· 1 Тб - 4 ТБ – такой объём подойдёт для домашнего компьютера, хватит для хранения большой коллекции фильмов в hd-разрешениях. Объём минимум в 1 ТБ сейчас является стандартным для рядового пользователя.
· 5 - 10 Тб – максимальный объём для жёстких магнитных дисков на сегодня. Обойдётся вам весьма дорого, и скорее необходим при работе с большими объёмами файлов, например, при профессиональном монтаже. Как вариант – создание RAID массива такого же объёма из дисков по 1-2 ТБ, что позволит увеличить скорость.

На что ещё обратить внимание?

Компьютер – сложное техническое устройство, которое, в свою очередь, состоит из ряда отдельных устройств, вместе обеспечивающих слаженную работу системы. Сегодня в статье мы подробнее разберем, что собой представляет внешний жесткий диск, для чего он нужен, а также какие существуют критерии при выборе данного устройства.
За хранение информации на вашем компьютере отвечает встроенный жесткий диск, который основан на принципе магнитной записи. Подобное устройство направлено на долгосрочное хранение информации и позволяет хранить буквально все: начиная с установленной операционной системы и заканчивая загруженными файлами из интернета.

Что такое внешний жесткий диск?

В свою очередь, несложно догадаться, что внешний жесткий диск представляет собой тот же жесткий диск, что и имеется в вашем компьютере, за одним небольшим исключением: его нет необходимости встраивать в компьютер.

Подключение внешнего жесткого диска, как правило, выполняется к USB-разъему на компьютере или ином устройстве. Именно поэтому, когда во внешнем жестком диске нет необходимости, его можно легко отключить и убрать в укромное место, а когда возникнет необходимость – в любой момент его можно подключить снова.

Для чего нужен внешний жесткий диск?

Сегодня внешний жесткий диск – это не прихоть, а необходимость для большинства пользователей, поскольку понадобиться данное устройство может в самых разных ситуациях:

1. Расширить память компьютера. Если на компьютере жесткий диск забит практически до отказа, то исправить ситуацию позволит внешний жесткий диск. Сегодня существует широкий выбор производителей жестких дисков, которые предлагают различную емкость: от нескольких гигабайт до нескольких терабайт.

2. Разгрузить жесткий диск компьютера. Ни для кого не секрет, что накопленная на жестком диске информация напрямую влияет на производительность компьютера. Чтобы не загружать жесткий диск компьютера, большую часть информации вполне сможет принять на себя внешний HDD.

3. Мобильность. Самое главное преимущество внешнего жесткого диска – это его мобильность. Если вам приходится работать с большими объемами данных и на домашнем компьютере, и на рабочем, то информацию гораздо проще и удобнее переносить на внешнем жестком диске, большинство моделей из которых легко поместится в любую женскую сумочку. Благодаря этому достоинству многие пользователи отказались от использования ноутбуков.

Как выбрать внешний жесткий диск?

При выборе внешнего жесткого диска для своего компьютера пользователю необходимо отталкиваться от нескольких критериев:

• 1. Производитель;
• 2. Объем памяти;
• 3. Цена;
• 4. Габариты устройства;
• 5. Защищенность;
• 6. Возможность подключения к телевизору.

Выбор производителя

Сегодня существует достаточно широкий выбор производителей внешних жестких дисков: Samsung, Toshiba, Verbatim, Seagate, Transcend и многие другие. По большему счету неважно, в пользу какого производителя вы отдадите предпочтение: все они работают одинаково и находятся в примерно одной и той же ценовой категории.
Единственное, на что стоит обратить внимание, это то, что лучше выбирать известного производителя. Конечно, вы можете заказать на том же Aliexpress жесткий диск по очень приятной цене, но от неизвестного вам китайского производителя, но не стоит ожидать чудес – подобные жесткие диски чрезвычайно недолговечные.

Объем памяти

Здесь следует исходить из того, для каких целей будет использоваться внешний жесткий диск. Если вы планируете хранить на нем все свои фильмы и сериалы, то однозначно следует смотреть диски большего объема, например, от одного терабайта.

Если на диске планируется хранить рабочую информацию для удобного переноса ее от одного компьютера к другому – то, возможно, в вашем случае будет достаточно и более компактной модели, например, в районе 500 Гб.

Стоимость

Цена на внешние HDD складывается из нескольких факторов: имя производителя, объем памяти, материалы, используемые в корпусе устройства.

Например, цена на HDD будет состоять значительно выше, если внешний жесткий диск от известного производителя, имеет большую емкость, а также выполнен из премиальных устройств, например, из алюминия, а не обычного пластика.

Размеры внешнего жесткого диска

Как правило, чем больше емкость жесткого диска, тем, соответственно, и выше его габариты. Если вам необходимо частенько носить жесткий диск с собой, то придется пожертвовать емкостью ради мобильности.

Если же жесткий диск будет постоянно подключен к компьютеру и для транспортировки он не предполагается, можно смело смотреть на емкостные модели.

Защищенность устройства

Отдельно на рынке предлагаются жесткие диски с повышенным уровнем защиты, которые позволят обеспечить надежную безопасность конфиденциально рабочей информации. Такие жесткие диски будут стоить дороже, но если в вашем случае защита информации превыше всего – стоит обратить на такие модели внимание.

Возможность подключения к телевизору

Многие пользователи приобретают жесткие диски для хранения медиатеки (музыки и фильмов) и быстрого доступа телевизора к ней.

В данном случае вам потребуется уточнить, какие файловые системы может читать ваш телевизор. Чаще всего жесткие диски и компьютеры работают с файловой системой NTFS, поэтому необходимо убедиться, что и телевизор может работать с нею.

И небольшой итог

Жёсткий диск - компонент любого компьютера,который содержит данные.Каждый компьютер должен,по крайней мере,иметь один установленный жёсткий диск для хранения операционной системы,программ и другой пользовательской информации.Этот диск,как правило,является внутренним,или встроенный в компьютер,но так как компьютерные системы эволюционировали и есть разные потребности,появились угрозы из Интернета и возникли разные обстоятельства,поэтому внешние жёсткие диски становятся всё более популярными.Как правило,внешние жёсткие диски используются в дополнение к имеющемуся внутреннему жёсткому диску для хранения данных.Они также позволяют пользователю установить конфиденциальность или иначе важную информацию на них,затем отключить их и хранить их в надёжном месте.

Физические характеристики

Как правило,внешний жёсткий диск находится вне корпуса компьютера,в своём собственном корпусе.Этот портативный корпус немного больше, чем сам внешний жёсткий диск , и он иногда содержит охлаждающий вентилятор.Внешний жёсткий диск подключен к компьютеру через специальный интерфейсный кабель,который позволяет совершать обмен данными с внешнего жёсткого диска с компьютером, так что данные могут быть переданы и обратно.

Зачем он нужен

Доступ в Интернет регулярно подвергает компьютеры потенциальным угрозам безопасности,таким как «троянские кони», вирусы и spyware.Стало всё труднее защититься от этих угроз,даже при использовании брандмауэров и антивирусных программ.Как правило компьютер используют несколько членов семьи и ту же систему,вводя конфиденциальные документы с высоким риском случайного повреждения или их потери.Кроме того, пространство, необходимое для мультимедийных файлов взлетело,цифровые медиа-файлы,часто занимают большое количество пространства на жёстком диске пользователя. Все эти проблемы можно решить с помощью внешнего жёсткого диска .

Преимущества

Портативный или внешний жёсткий диск позволяет пользователю иметь возможность резервного копирования или хранения важных сведений отдельно от основного внутреннего жесткого диска ,который мог бы стать скомпрометированным,или повреждён.Конфиденциальные документы,большие музыкальные файлы, фильмы, изображения и другие файлы могут быть надежно и безопасно перенесены на внешний жёсткий диск . Ещё одно преимущество внешнего жёсткого диска заключается в том,что он является портативным и работает на основе plug-and-play,с тем чтобы другие совместимые компьютеры смогли распознать диск как устройство хранения данных и его можно было использовать для доступа к файлам. Пользователь может легко передавать файлы с компьютера на портативный жесткий диск или внешний жёсткий диск с компьютера,или все программы можно запускать прямо с внешнего жёсткого диска .