Принцип работы жесткого диска

Как выбрать жёсткий диск?

Выбор жёсткого диска для компьютера легче всего сделать, по порядку отвечая на следующие вопросы:

Как планируется использовать HDD — внутри компьютера или в качестве переносного носителя? О преимуществах и недостатках этих разновидностей написано выше; пользователю, нечасто пускающемуся в дорогу и имеющему в распоряжении обычный стационарный ПК, логичнее будет предпочесть первый вариант; владельцу ноутбука или любителю путешествий — второй.
Какой на компьютере доступен интерфейс подключения? В настоящее время есть два основных варианта: IDE — сильно устаревший, но всё ещё имеющийся в продаже; SATA первого, второго и третьего поколений — новый, значительно более производительный и энергозащищённый.

Для чего планируется использовать винчестер? Это основополагающий вопрос; он напрямую определяет сразу два важных параметра: ёмкость носителя и число оборотов магнитных пластинок вокруг своей оси в минуту. Если пользователь хочет запускать с жёсткого диска операционную систему и хранить на нём «рабочую» информацию, хватит объёма от 256 гигабайтов и скорости вращения от 7200 оборотов в минуту. «Вторичные» HDD, нужные для хранения и архивирования информации, должны в современных условиях обладать ёмкостью от терабайта, однако могут иметь меньшую скорость вращения, поскольку время задержки при обращении к ним не является критическим параметром. В целом же действует эмпирическое правило: чем больше, тем лучше — но и дороже; руководствуясь предложенным алгоритмом или игнорируя его, юзер заплатит за винчестер ровно столько, сколько готов отдать — и получит соответствующие результаты.
В каких условиях будет эксплуатироваться НЖМД? Чем «агрессивнее» обстановка вокруг (с учётом пыли, вибрации, возможных ударов и перепадов напряжения), тем выше должен быть уровень защиты и тем дороже будет модель.
Будет ли компьютер работать ночью? Жёсткие диски во время вращения издают характерное жужжание — для большинства неприметное, но на некоторых людей действующее раздражающе. Чтобы избежать излишней траты нервов, пользователю рекомендуется сразу выбрать HDD с повышенным уровнем шумоизоляции.

Теперь, определившись с требуемыми параметрами жёсткого диска для компьютера, можно отправляться в магазин — и подобрать для себя оптимальный вариант, не забыв взять у продавца гарантийный талон.

Имеет ли значение размер кэша жёсткого диска?

В бытовых жёстких дисках размер кэша составляет 32, 64, 128 и 256 МБ. Скорость доступа ко всем кешам одинакова. Размеры различаются и означают, что в кеше будет больше данных, доступ к которым будет осуществляться намного быстрее. Как правило, размер кэша имеет огромное значение для производительности, поскольку он может хранить больше.

Но если вы переносите небольшие файлы, размер которых меньше размера кеша, диск может сознательно изменить порядок файлов для повышения качества, и скорость передачи будет увеличена. Вот почему мы не можем полностью исключить из уравнения размер буферного кеша, который будет увеличен на следующем жёстком диске.

Если вы хотите купить жёсткий диск и немного запутались в спецификациях, которые вы хотите учитывать, вашим приоритетом должно быть «RPM», которое определяет скорость записи и чтения диска. Во-вторых, вас может беспокоить цена, по которой вы получаете жёсткий диск. Если разница в цене между обоими жёсткими дисками одинакова и единственная разница заключается в размере буфера, выберите более дешёвый, так как вы вряд ли найдёте разницу в них обоих.

Seagate BarraCuda Pro 14 TB

Компания Seagate предлагает пользователям самый обширный выбор. Он выпускают сразу множество линеек накопителей. Одна из самых производительных, обладающая большими объемами – BarraCuda, которая делится на три подгруппы.

Первая предназначена для портативных устройств, максимальный объем таких дисков – 5 ТБ. Гарантия на продукцию – 2 года. Вторая – что-то среднее между компактными жесткими дисками для ноутбуков и премиальными HDD. Здесь уже скорость вращения шпинделя составляет 7200 об/мин в отличие от 2,5-дюймовых вариантов. Также увеличена гарантия до 5 лет. И самая “нафаршированная” – BarraCuda Pro, которая имеет самые высокие скоростные показатели, а также обладает самыми большими объемами (до 14 ТБ). Она-то нас и интересует.

Жесткие диски линейки PRO оснащаются 26-мегабайтным кэшем. Уровень потребления находится на довольно низких значениях: 6,9 Вт под нагрузкой. В режиме простоя аппетит HDD падает до 5 Вт. Скорости чтения и записи находятся на уровне 250 Мбайт/с, что практически полностью подтверждает обещания разработчиков. Несмотря на плотную компановку, PRO-винчестеры даже во время многочасового копирования не греются выше 42 градусов по Цельсию. Производитель заявляет об одном миллионе часов до полной выработки на отказ. Думаем, этого хватит, чтобы пару раз проапгредить свой компьютер без замены жесткого диска.

5. Как изменить размер кластера

Как упоминалось в первом пункте статьи, для изменения размера кластера необходимо либо отформатировать раздел, либо удалить его и создать заново. Хоть средствами Windows, хоть сторонним софтом для работы с дисками от Acronis, AOME, Paragon и т.п. Если на разделе имеются данные, их можно временно перенести на другой раздел, другое устройство информации или в облако на крайний случай. И это будет самый правильный вариант.

Изменение размера кластера раздела с имеющимися данными без их временного переноса в другое место – это потенциально рисковая операция. Рисковая операция – во-первых. Длительная по времени — во-вторых, поскольку в рамках её проведения осуществляется перезапись данных под новый размер кластера. В-третьих – такая операция предусматривается только сторонними менеджерами дисков, и обычно в рамках платных возможностей, если базовые функции в таких программах бесплатны. Как, например, в случае с MiniTool Partition Wizard.

Объем жесткого диска

Главный параметр, на который следует обращать внимание при выборе накопителя для компьютера, это его объем. В зависимости от того, какие задачи будут стоять перед конкретным накопителем и компьютером, можно выделить некоторые алгоритмы подбора оптимального объема

Объем жесткого диска (HDD) для компьютера или ноутбука

Операционная система Windows в настоящее время занимает на накопителе около 10-20 Гб, в зависимости от версии и редакции. Соответственно, весь остальный объем накопителя будет отводиться под хранение другой информации — программ, мультимедиа, документов и прочего. Рекомендуем руководствоваться следующими способами подбора жесткого диска оптимального объема:

Выбирая жесткий диск для офисного компьютера, на котором происходит работа с документами и взаимодействие с интернетом, можно остановиться на варианте накопителя от 320 до 500 гигабайт;
Для домашнего компьютера, на котором будут хранить фильмы, различные программы и прочее, лучше выбирать накопитель с объемом не менее 1 терабайта. Учитывая, что в настоящее время фотографии и фильмы из-за высокого разрешения весят все больше, накопитель до 1 терабайта крайне быстро заполнится информацией;
Для домашнего компьютера, который будет использоваться в качестве хранилища данных, и на нем будут установлены игры, тяжелые приложения (например, для монтажа или создания 3D графики), лучше выбрать жесткий диск с объемом от 2 терабайт.

Обратите внимание: Если у вас монитор, подключенный к компьютеру, поддерживает разрешение 4K, имеет смысл выбирать более емкие жесткие диски, поскольку один фильм в разрешении 4K может весить около 100 гигабайт

Объем SSD накопителя для компьютера или ноутбука

Выбор объема SSD накопителя полностью зависит от финансов покупателя. SSD диски значительно быстрее, чем HDD, но и стоят они в разы дороже.

Если требуется SSD накопитель, чтобы установить на него только операционную систему, тогда можно выбирать варианты с объемом от 32 гигабайт. Но при этом стоит отметить, что в некоторых ситуациях выгоднее приобрести SSHD диск, то есть гибридный накопитель с небольшим объемом твердотельной памяти для установки операционной системы.

Если же SSD накопитель приобретается для компьютера, на котором пользователь активно работает с “тяжелыми” приложениями, например, Adobe Photoshop, After Effect, Sony Vegas и другими, имеет смысл установить такие приложения на твердотельный диск, чтобы они работали быстрее. Соответственно, выбирать объем диска нужно, исходя из того, сколько места на нем займут такие приложения. Достаточным для большинства пользователей станет SSD диск на 128-256 гигабайт.

Обратите внимание: В продаже сейчас можно найти SSD диски в несколько терабайт. Цена на них в десятки раз отличается от стоимости HDD накопителей подобных объемов

Что лучше: один диск большого объема или несколько малого

При выборе жесткого диска для компьютера у пользователя может возникнуть вопрос, наиболее оптимально приобрести один накопитель или несколько.

Если приобретается накопитель для ноутбука, приходится исходить из свободного места в корпусе портативного компьютера. Чаще всего, в нем есть место для одного или двух дисков.

Если приобретается жесткий диск для стационарного компьютера, в котором достаточно места для установки дисков, лучше купить несколько накопителей, нежели один большого объема. Оптимально, когда операционная система стоит на отдельном диске (лучше SSD), чтобы в случае возникшей проблемы с накопителем не пострадали остальные файлы. Рабочие программы и файлы также лучше хранить на отдельном диске, при этом делая бэкап самого необходимого на еще один жесткий диск большого объема.

Удобно, приобрести жесткий диск на несколько терабайт (можно не самый быстрый по скорости работы), чтобы на нем хранить различную информацию — бэкапы, фотографии, фильмы и прочее. Отдельный жесткий диск (SSD) отвести под систему, и еще один под рабочие программы.

Обратите внимание: Когда приобретается жесткий диск для стационарного компьютера, не стоит выбирать SSHD вариант. Подобные решения ориентированы, в первую очередь, для ноутбуков

Выбор на основе производителя

Производитель, как и используемая технология, является решающей в качестве покупки. Товар – совокупность некоторых параметров. Они же определяют цену. Производство устройств также зависимо от возможностей производителя, поэтому качество зачастую определяется ценой.

Какие производители зарекомендовали себя за годы работы – они выпускают внутренний или внешний накопитель:

SEAGATE. Компания на рынке с 1979 года. Одна из популярных линеек накопителей Barracuda, они являются классическими и оптимальными HDD дисками. Скорость вращения шпинделя составляет 7200 оборотов за минуту. Компания входит в список лучших производителей винчестеров. Главное преимущество устройств – особенная технология кэширования, что позволяет программам загружаться в разы быстрее. В устройстве также есть 2 типа памяти – DRAM и NAND.
WESTERN DIGITAL. Известная корпорация, существующая с 1970 года. Она славится высоким качеством устройств. У компании также большой каталог винчестеров. HDD компании вышли на первые места в 2010 году. На сегодняшний день есть 6 основных линеек. Blue – бюджетная модель, скорее для офиса. Она является универсальной, в сборке используется SATA 3. Black – модель, способная выдержать даже большие нагрузки. Она используется для установки крупных систем. Red – система, способная работать без остановок. У нее сниженное потребление энергии. Purple – лучший вариант для видеонаблюдений. В системе также есть встроенные программы для обработки материала. Gold – лучший вариант для огромной нагрузки. Green – единственная экологическая линейка.
TOSHIBA. Фирма начала свою работу в 1938 году. Жесткие диски компании отличаются повышенной прочностью, надежностью и не поражают завышенной стоимостью. Универсальность накопителей определяют их востребованность. Средняя скорость передачи данных составляет 600 МБ в секунду.

Выбор производителя отталкивает от того, какой диск нужен – к примеру, диск 1 ТБ предполагает большие нагрузки, подобные системы стоят дороже. Внешний жесткий диск универсального назначения есть во многих современных линейках, поэтому производитель является больше гарантией качества отдельных деталей.

Цена

Каждый магазин оставляет за собой право выставлять определенную стоимость. Цены отталкиваются от того, какая емкость накопителя, как он работает – шумит, как быстро обрабатывает данные. Дополнительные услуги, как доставка, обслуживание оплачивается отдельно.

Стоимость покупки онлайн всегда ниже, что не влияет на качество продукции. Если у компании есть сайт, легче сравнить предложения. В таком случае понадобится доставка – ее лучше рассчитывать сразу и отдельно.

Устройство и типы жёстких дисков

Как было сказано выше, жёсткий диск предназначен для постоянного хранения информации, и отличие его памяти от ОЗУ в том, что она энергонезависима – то есть сохраняется на носителе при отключении питания. Жёсткий диск представляет собой электромеханическое устройство, то есть имеет движущиеся детали, и состоит из нескольких основных частей.

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:

· HDD – жёсткий магнитный диск· SSHD – гибридный жёстки диск, с небольшим объёмом твердотельной флэш-памяти (вернёмся к этому типу позже)· SSD– полностью твердотельный диск

SSD диски пока достаточно дороги, но выигрывают у HDD в скорости, SSHD – компромисс между твердотельными носителями и магнитными. Если обобщить общие преимущества и недостатки HDD по сравнению с SSD, то получим следующий список.

Преимущества HDD· Стоимость — HDD диск 3.5” того же объёма обойдётся вам в 3-4 раза дешевле SSD· Объём – HDD формат может похвастаться моделями в 4, 6, 8, 10 ТБ, в то время как SSD достигают пока объёма в 1-2 ТБ, при этом имея заоблачный ценник· Высокий ресурс – нет ограничения циклов перезаписи, жёсткий диск скорее выработает свой механический ресурс (заявленное время наработки на отказ у некоторых моделей доходит до 1 млн. часов)· Возможность восстановить данные с неисправного диска – довольно важная особенность: пригождается редко, но бывает жизненно важна

Недостатки HDD· Боязнь механических воздействий – даже лёгкий удар, влага, пыль, способны отправить ваш диск на тот свет. Происходит это из-за хрупкости самих магнитных носителей. К ремонту же HDD почти непригодны из-за допусков между деталями в микрометры · Низкая скорость – самый главный недостаток по сравнению с SDD. Отличие здесь может быть как минимум в несколько раз· Большие и тяжёлые – гораздо крупнее и массивнее твердотельных собратьев, из-за чего нежелательны в ноутбуках (хотя там и используется формат 2.5”), и не очень удобны для переноски· Шум и треск при работе – поскольку в диске есть механические части, шум бывает довольно ощутимым; тихим считается диск с шумом менее 26 дБ· Тепловыделение – электродвигатель диска может создавать приличный нагрев диска, тем больше, чем больше скорость вращения шпинделяВыбрать именно HDD жёсткий диск 3.5” как основной можно смело рекомендовать любому, кто собирает настольный компьютер для дома. На сегодняшний день это позволит сэкономить средства, а для увеличения скорости загрузки операционной системы и работы программ лучше приобрести отдельный диск SSD небольшого объёма, или гибридный диск SSHD.

Тонкости форматирования в Windows — файловые системы и кластеры

При форматировании диска или флешки Windows предлагает определиться с двумя параметрами — типом файловой системы и размером кластера. Проблем с выбором файловой системы у пользователей Windows обычно не возникает.

Если форматирование выполняется средствами операционной системы, то, скорее всего, на выбор будет предложено либо NTFS, либо FAT32.

Используя сторонние программы для работы с дисками, можно отформатировать носитель в других файловых системах.

Что такое файловая система

Чтобы не забивать вам головы сложной терминологией, прибегнем к простому сравнительному методу. Файловую систему можно сравнить с обычной школьной тетрадкой. Есть тетради в клеточку, в прямую и косую линейку, но во всех в них можно писать и рисовать.

Точно так же обстоит дело и с файловыми системами. А ещё их можно сравнить с таблицами, отличающимися друг от друга размерами и расположением ячеек. Попросту говоря, файловая система — это разметка диска, способ организации данных (каталогов и файлов).

Всего файловых систем около 50, но наиболее употребительными из них являются NTFS, exFAT, FAT32, ext3, ext4, ReiserFs, HFS Plus, UDF и ISO 9660.

• NTFS — классический тип файловой системы, используемой в операционной системе Windows. Как правило, выбирается он ОС автоматически.

• FAT32 также используется в Windows, но всё реже и реже. В отличие от NTFS, тома с FAT32 не могут хранить файлы, размер которых превышает 4 Гб, а кроме того, FAT32 не поддерживает настройку прав доступа к файлам и каталогам. Область применения FAT32 сегодня — карты памяти и прочие съёмные носители небольшого объёма.

• exFAT — расширенная FAT или иначе FAT64. Разработана Microsoft как альтернатива NTFS. Используется она в основном на flesh-накопителях большого объёма. exFAT отличается поддержкой настройки прав доступа, более высокими лимитами на размер файлов и кластеров.

• Файловые системы ext3, ext4 и ReiserFs используются в операционных системах Linux, для коих и были специально разработаны.

• HFS Plus используется в Mac OS, а UDF и ISO 9660 — в оптических носителях.

Что такое кластер

В Windows файловая система тесно связана с понятием кластера. На нём мы остановимся немного подробней. Что такое кластер, лучше всего продемонстрировать на примере сравнения файловой системы с таблицей. На этом изображении жёсткий диск представлен в виде круговой таблицы, разделённой на ячейки, именуемые секторами дорожки.

Одна или несколько таких ячеек, будучи объединёнными в группу, называются кластерами. В зависимости от типа файловой системы размер кластера может иметь разный размер. В NTFS он составляет от 512 до 64 Кб, в FAT32 — от 1024 байт до 32 Кб, в «продвинутой» системе FAT — exFAT размер кластера может достигать внушительных 32768 Кб.

И хотя самым маленьким элементом структуры разметки диска является сектор дорожки, минимальный объём пользовательской информации может быть записан именно в кластер. При этом кластер не может содержать части разных файлов. Либо он свободен, либо занят.

Представьте, что у вас есть файл размером 41 килобайт, который предстоит записать на диск, разбитый на кластеры в 4 Кб. В процессе записи файл будет распределён между 11 кластерами, причём 10 из них заполнятся полностью, а 1 — только на четверть. Тем не менее, этот кластер будет считаться заполненным.

Заполненным он будет считаться даже в том случае, если размер записанного в него файла составит всего 1 байт.

Вот мы и подошли к ответу на столь часто задаваемый вопрос — какой размер кластера нужно выбирать при форматировании диска или флешки.

Если диск будет использоваться для хранения небольших файлов, выбирайте наименьший размер кластера (от 4 Кб и меньше). При этом данные будут записываться более «плотно», что позволит вам сэкономить больше дискового пространства. Ежели на диске вы собираетесь хранить объёмные файлы, например, фильмы, то в таком случае размер кластера при форматировании имеет смысл выставить от 32 Кб и более.

При форматировании флешек и карт памяти небольшого объёма (до 16 Гб) лучше выставлять средний размер кластера от 4 до 8 Кб независимо от типа хранящихся на них данных. При выборе размера кластера также следует учитывать другой немаловажный аспект — скорость чтения/записи. Чем крупнее кластеры, тем выше скорость чтения/записи с носителя.

Объясняется это тем, что считывающей головке, собирающей файл по кусочкам, приходится делать меньше движений. Конечно, этот подход не очень экономный, зато ваши файлы будут записываться на порядок быстрее. Что для вас важнее: скорость или экономия места на диске — выбирать вам.

Впрочем, если вы сомневаетесь в правильности своего выбора, выбирайте золотую середину, оставляя всё по умолчанию.

Что еще может быть:

Некоторые модели накопителей на корпусе имеют кнопку резервного копирования, нажатие на которую автоматически сохраняет в памяти накопителя необходимую пользователю информацию.

Сегодня информация может исчисляться терабайтами, а потому наиболее удобным способом ею воспользоваться для переноса или хранения является внешний жёсткий диск.

Также устройство очень выручит, случись что-то с персональным компьютером, если предварительно на внешний жёсткий диск загрузить все нужные данные или операционную систему. Параметров у каждой конкретной модели предостаточно, чтобы запутаться в выборе подходящего устройства.

Какой объем памяти выбрать

Вне зависимости от того, какой тип внешнего накопителя вы выберете, скорее всего, он будет служить вам не один год – так что экономить на объеме памяти не стоит. К тому же, чем больше размер хранилища, тем дешевле вам обойдется 1 Гбайт памяти.

Если вы занимаетесь профессиональной деятельностью, которая предполагает работы с большим объемом данных, то стоит смотреть в сторону моделей не меньше 1 Тбайт. Для домашнего использования хватит жесткого диска объемом в 1-2 Тбайт – этого будет достаточно для хранения фото и видео с отпуска и рабочих файлов. Если вы любите снимать ролики в высоком разрешении или смотреть фильмы в 4К и хотите хранить их на внешнем накопителе, то смело берите больший объем – от 2 Тбайт и выше.

С SSD ситуация сложнее – стоит хорошо подумать, какого объема памяти вам будет достаточно, ведь стоимость твердотельных накопителей растет в геометрической прогрессии в зависимости от их емкости. Например, Внешний SSD Transcend Transcend TS120GESD220C можно купить от 2360 рублей, а такую же модель, но на 480 Гбайт – уже от 5250 рублей. Также у SSD есть одна особенность – чем больше объем памяти у такого накопителя, тем больше циклов перезаписи он способен преодолеть, а значит, более долговечен.

Как осуществляется запись и чтение информации?

На пластины из немагниточувствительного материала наносится магнитное покрытие, толщина которого составляет всего лишь несколько микрометров. В процессе работы возникает магнитное поле, имеющее так называемую доменную структуру.

Магнитный домен представляет собой строго ограниченную границами намагниченную область ферросплава. Далее принцип работы жесткого диска кратко можно описать так: при возникновении воздействия внешнего магнитного поля, собственное поле диска начинает ориентироваться строго вдоль магнитных линий, а при прекращении воздействия на дисках появляются зоны остаточной намагниченности, в которой и сохраняется информация, которая ранее содержалась в основном поле.

За создание внешнего поля при записи отвечает считывающая головка, а при чтении зона остаточной намагниченности, оказавшись напротив головки, создает электродвижущую силу или ЭДС. Далее все просто: изменение ЭДС соответствует единице в двоичном коде, а его отсутствие или прекращение – нулю. Время изменения ЭДС принято называть битовым элементом.

Кроме того, магнитную поверхность чисто из соображений информатики можно ассоциировать, как некую точечную последовательность битов информации. Но, поскольку местоположение таких точек абсолютно точно вычислить невозможно, на диске нужно установить какие-то заранее предусмотренные метки, которые помогли определить нужную локацию. Создание таких меток называется форматированием (грубо говоря, разбивка диска на дорожки и секторы, объединенные в кластеры).

Toshiba N300 16 TB

Японские компании традиционно не собираются уступать своим конкурентам. Корпорация Toshiba в прошлом году представила две линейки, имеющие большие объемы: N300 и X300. Максимальная ёмкость обеих – 16 ТБ. По сравнению со своими предшественниками, они предлагают покупателям в два раза увеличенный размер буфера: с 256 до 512 Мбайт. В основе конструкции также используется 9-дисковый механизм с гелиевым уплотнителем. Форм-фактор – 3,5 дюйма.

Отличительной чертой жестких дисков Toshiba является технология минимизации вибрационных воздействий за счет улучшенной системы компенсации вращательных колебаний. Благодаря этому их NAS-накопители даже под тяжелой нагрузкой практически не слышно. Однако гарантия не такая большая, как у SeaGate: она составляет всего лишь 3 года.

В пике HDD потребляют 7 Вт, а в простое – 4 Вт. Заявленная скорость – 270 Мбайт/с. Уровень задержки находится на очень низком уровне и составляет всего лишь 4 мс. Время выработки на отказ чуть больше 1,2 миллиона часов. Получается, что за счет сниженной гарантии мы получим слегка большую производительность. Что выбирать – решать только вам.

Как обеспечить длительную работу жесткого диска

Важный момент при выборе устройства не только его производитель, скорость чтения или записи, но и оптимальный уход за устройством в будущем. Владелец носителя также несет ответственность за то, как долго он прослужит.

Чем сложнее условия работы жесткого диска, тем меньше он проработает. Что поможет оттянуть момент поломки, ухудшения работы:

Использование ИБП. Бесперебойник обеспечивает защиту накопителю.
Использование специальных программ для контроля. Подобные программы регулярно или после запуска диагностируют состояние винчестера. В случае поломки на экране появляются дальнейшие рекомендации по их устранению.
Обеспечение необходимого охлаждения. Если нагрузка очень большая, обычного охлаждения системы бывает недостаточно. В таком случае есть необходимость вставить дополнительные вентиляторы в систему.
Выбор правильного блока питания.

В совокупности все мероприятия позволят продлить работу винчестера.