Жёсткий диск / HDD

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома — магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

Что такое жесткий диск

Жёсткий диск / HDD /Внешний жесткий диск

Накопитель на жестком диске многим кажется самым необходимым и в то же время загадочным компонентом компьютерной системы. Как известно, он предназначен для долгосрочного хранения данных, и последствия выхода из строя зачастую оказываются катастрофическими. Предпологается, что данные на жестком диске будут хранится до тех пор, пока сам пользователь их не сотрет или не перепишет. Для правильной эксплуатации или модернизации компьютера необходимо хорошо себе представлять, что же такое - накопитель на жестком диске.

Основными элементами накопителя являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличии от гибких дисков (дискет) их нельзя согнуть, отсюда и появилось название жесткий диск. В большинстве устройств они несъемные, поэтому иногда такие накопители называют фиксированными. Существуют также накопители со сменными дисками.

Накопители на жестких дисках обычно называют винчестерами. Этот термин появился в 1960 - х годах, когда компания IBM выпустила высокоскоростной накопитель с одним несъемным и одним съемным дисками емкостью по 30 Мбайт. Этот накопитель состоял из пластин, которые вращались с высокой скоростью, и "парящих" над ними головок,а номер его разработки - 30 - 30. Такое цифровое обозначение совпало с обозначением популярного охотничьего оружия — винтовки Winchester Model 1894, использующего винтовочный патрон .30-30 Winchester, поэтому термин винчестер вскоре стал применятся в отношении любого стационарно закрепленного жесткого диска. Это типичный профессиональный жаргон, на самом деле подобные устройства не имеют с обычными винчестерами ( т.е. с оружием) ничего общего.
Также существует версия, что название произошло исключительно из-за названия патрона, также выпускавшегося Winchester Repeating Arms Company, первого созданного в США боеприпаса для гражданского оружия «малого» калибра на бездымном порохе, который превосходил патроны старых поколений по всем показателям и немедленно завоевал широчайшую популярность.

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слова «винт» (изредка «хард»).

Характеристики накопителей на жестких дисках

Если вы решили купить новый накопитель или просто хотите разобраться, каковы различия между устройствами разных семейств, сравните их параметры. Ниже приведены критерии, по которым обычно оценивается качество жестких дисков.

Интерфейс (interface) - совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые жесткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO и Fibre Channel.

Ёмкость (capacity) - количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 ГБ (2 ТБ). В отличие от принятой в информатике системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ, составляет 186,2 ГиБ.
Современные системы используются для хранения крупных файлов различных форматов, к числу которых относятся цифровые фотографии, музыкальные записи и видеофрагменты, новейшие операционные системы, приложения и компьютерные игры. Несмотря на то что современные жесткие диски позволяют хранить сотни гигабайтов, многим мало и этого обьема. Выход за пределы емкости жесткого диска вызывает массу проблем, особенно в операционных системах и пакетах, предназначенных для обработки мультимедиа, которые требуют хранения огромного множества временных файлов и потребляют большой объем виртуальной памяти. Выход Windows за пределы емкости жесткого диска практически всегда приводит к неустойчивой работе системы, сбоям и потере данных.

Физический размер (форм-фактор) (dimension). Почти все современные (2001-2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма - под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (англ. random access time) — среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают диски для серверов (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — это 3,7 мс), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 мс). Для сравнения, у SSD-накопителей этот параметр меньше 1 мс.

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки); 5400, 5700, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры); 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.

Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду (англ. IOPS) — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate) при последовательном доступе:

  • внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с
  • внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 128 Мб.

Сравнение интерфейсов

История прогресса

  • 1956 год — жёсткий диск IBM 350 в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник и имел вес 971 кг, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нём покрытых чистым железом тонких дисков диаметром 610 мм составлял около 5 миллионов 6-битных слов (3,5 Мб в пересчёте на 8-битные слова — байты).
  • 1961 год — в жёстком диске IBM 1301 головки чтения/записи впервые были установлены для каждого диска, 28 Мбайт.
  • 1973 год — в жёстком диске IBM 3340, названным Winchester, впервые были применены лёгкие головки чтения/записи, парящие над вращающимся диском под действием аэродинамических сил, что позволило значительно уменьшить воздушный зазор между диском и головкой. Также впервые пластины и головки были упакованы в гермокамеры, что исключило внешние воздействия на механизм, 30 Мбайт.
  • 1979 год — в жёстком диске IBM 3370 впервые магнитные головки были изготовлены по тонкоплёночной технологии, разрабатываемой с конца 1960-х годов. Благодаря этому плотность записи увеличилась до 7,53 Мбит на дюйм. Тонкоплёночные головки чтения/записи производились до 1991 года, после чего их заменили магниторезистивные головки.
  • 1980 год — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб (промышленные накопители IBM достигали ёмкости в 1 Гбайт). Жесткие диски типоразмера 5,25" производились до 1998 года.
  • 1981 год — 5,25-дюймовый Shugart ST-412, 10 Мб.
  • 1983 год — первый 3,5 дюймовый жёсткий диск, выпущенный небольшой шотландской компанией Rodime, 10 Мб. Данный форм-фактор был запатентован Rodime как собственное изобретение.
  • 1985 год — стандарт ESDI, доработанный стандарт ST-412
  • 1986 год — стандарты SCSI, ATA (IDE).
  • 1990 год — максимальная ёмкость 320 Мб.
  • 1991 год — IBM выпускает первый 2,5 дюймовый жёсткий диск Tamba-1 ёмкостью 63 Мб и весом чуть более 200 грамм.
  • 1992 год — первый жёсткий диск со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, 2,1 Гбайт.
  • 1995 год — максимальная ёмкость 2 Гб.
  • 1996 год — первый жёсткий диск со скоростью вращения шпинделя 10 000 об/мин, Seagate Cheetah.
  • 1997 год — максимальная ёмкость 10 Гб.
  • 1998 год — стандарты UDMA/33 и ATAPI.
  • 1999 год — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб.
  • 2000 год — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 500 Мб и 1 Гб. В этом же году появились первые жёсткие диски со скоростью вращения шпинделя 15 000 оборотов в минуту, выпущенные Seagate и IBM. На этом гонка скоростей вращения прекратилась.
  • 2002 год — стандарт ATA/ATAPI-6 и накопители ёмкостью свыше 137 Гб.
  • 2003 год — появление SATA.
  • 2003 год — Hitachi выпускает Microdrive ёмкостью 2 Гб.
  • 2004 год — Seagate выпускает ST1 — аналог Microdrive ёмкостью 2,5 и 5 Гб.
  • 2005 год — максимальная ёмкость 500 Гб.
  • 2005 год — стандарты Serial ATA 3G (или SATA II) и SAS (Serial Attached SCSI).
  • 2005 год — Seagate выпускает ST1 — аналог Microdrive ёмкостью 8 Гб.
  • 2006 год — применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях.
  • 2006 год — появление первых «гибридных» жёстких дисков, содержащих блок флеш-памяти.
  • 2006 год — Seagate выпускает ST1 — аналог Microdrive ёмкостью 12 Гб.
  • 2007 год — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб.
  • 2009 год — на основе 500-гигабайтных пластин Western Digital, затем Seagate выпустили модели ёмкостью 2 Тб.
  • 2009 год — Samsung выпустила первые жёсткие диски с интерфейсом USB 2.0
  • 2009 год — Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объёмом 1 Тб (плотность записи — 333 Гб на одной пластине).
  • 2009 год — появление стандарта SATA 3.0 (SATA 6G).
  • 2010 год — Seagate выпускает жёсткий диск объёмом 3 Тб.
  • 2010 год — Samsung выпускает жёсткий диск с пластинами, у которых плотность записи — 667 Гб на одной пластине
  • 2011 год — Western Digital выпустила первый диск на 750-Гб пластинах.
  • 2011 год — Hitachi выпустила первый диск на 1 Тб пластинах.
  • 2011 год — Seagate представила первый в мире 3,5-дюймовый диск объёмом 4 Тбайта.
  • 2013 год — Western Digital выпускает диск на 6 ТБ с 7 пластинами вместо 5.
  • 2014 год — Western Digital выпустила первый в мире диск на 10 ТБ с гелием вместо воздуха. Имеет 7 пластин.

Список компаний, производивших жёсткие диски

В общей сложности насчитывалось более 200 компаний, когда-либо производивших жёсткие диски.
Большая часть из них прекратила своё существование, была куплена другими производителями или перепрофилировалась на выпуск другой продукции. С 2012 года осталось всего 3 основных производителя — Seagate, Western Digital и Toshiba.
Вот список некоторых компаний, занимавшихся выпуском жёстких дисков:

  • Apple, Inc. — выпускала с 1984 г. проприетарный жёсткий диск Lisa ёмкостью 20MB.
  • Atasi Corp. — банкрот.
  • Areal Technology — куплена Tomen Corp.
  • Cogito Systems — банкрот.
  • Computer Memories Inc. (CMI) — покинула рынок в 1986 г.
  • Conner Peripherals — куплена Seagate в 1996 г.
  • Conner Technologies — куплена ExcelStor в 2001 г.
  • Control Data Corporation/Imprimis — бизнес по производству жёстких дисков выкуплен Seagate в 1989 г.
  • Cornice LLC — банкротство в 2007 г.
  • Digital Equipment Corporation — бизнес по производству жёстких дисков выкуплен Quantum в 1994 г.
  • Epson — покинула рынок.
  • ExcelStor — основана в 2000 г.; в 2007 покинула рынок.
  • Fuji
  • Fujitsu — бизнес по производству жёстких дисков выкуплен Toshiba в июле 2009 г.
  • Hewlett Packard — покинула рынок.
  • Hitachi Global Storage Technologies — куплена Western Digital в 2011 г. Мощности по производству 3,5-дюймовых носителей были переданы Toshiba в 2012 году.
  • IBM — бизнес по производству жёстких дисков выкуплен Hitachi в 2002 г.
  • Integral Peripherals — первый производителей дисков формфактора 1.8"; банкротство в 1998 г.
  • International Memories (IMI) — дочернее предприятие Memorex с 1977 г.; покинула рынок в 1985 г.
  • Iomega — покинула рынок.
  • JT Storage — банкротство в 1999 г.
  • JVC — покинула рынок.
  • Kalok — банкротство в 1994 г.
  • Kyocera — покинула рынок.
  • LaPine Technologies
  • Maxtor — куплена Seagate в 2006 г.
  • Memorex — куплена Burroughs в 1981 г. затем приобретена Unisys 1986 г.; подразделение жёстких дисков закрыто в 1988 г.
  • Micropolis Corporation — банкротство в 1997 г.
  • Microscience International — банкротство в 1992 г.
  • MiniScribe — банкротство в 1990 г.; выкуплена Maxtor.
  • Ministor — банкротство в 1998 г.
  • Mitsubishi — покинула рынок.
  • NEC — покинула рынок.
  • PrairieTek — первый производитель жёстких дисков формфактора 2.5"; банкротство в 1991 г.
  • Priam Systems — производство продано Prima International в 1991 г.
  • Quantum Corporation — бизнес по производству жёстких дисков выкуплен Maxtor в 2000 г.
  • Rahm Rotationals — переименована в 1994 г. в Tamir Tech; куплена Quantum в 1995 г.
  • Rodime — первый производитель жёстких дисков формфактора 3.5"; свернула производство в 1991 г.
  • Samsung — объединение производства с Seagate в 2011 г.
  • Storage Technology Corporation (StorageTek или STK) — покинула рынок.
  • Syquest — банкротство в 1998 г.; часть патентов выкуплена Iomega.
  • Tandon — куплена Western Digital в 1988 г.
  • Texas Instruments — покинула рынок.
  • Teac — покинула рынок.
  • Transcend
  • Tulin Corporation — банкрот.
  • Xebec
 

You have no rights to post comments