Узнайте, что такое HDD (жесткий диск): все об их строении, функциях и истории возникновения. А также о различии между HDD и SSD.
Что такое HDD, или жесткий диск?
Компьютерный жесткий диск (HDD) – это энергонезависимое устройство для хранения данных. Энергонезависимыми называются устройства хранения данных, которые сохраняют сохраненные данные после выключения. Всем компьютерам требуется устройство для хранения данных, и жесткие диски – это только один из видов таких устройств.
Жесткие диски обычно устанавливаются в настольных компьютерах, мобильных устройствах, бытовой электронике и корпоративных системах хранения данных в центрах обработки данных. Они могут хранить операционные системы, программное обеспечение и другие файлы с помощью магнитных дисков.
Более точно, жесткие диски управляют чтением и записью жесткого диска, который обеспечивает хранение данных. Жесткие диски используются в качестве основного или дополнительного устройства хранения данных в компьютере.
Они обычно находятся в отсеке для дисков и подключаются к материнской плате с помощью кабеля Advanced Technology Attachment (ATA), последовательного ATA, параллельного ATA или кабеля Small Computer System Interface (SCSI). Жесткий диск также подключается к блоку питания и может хранить сохраненные данные, даже если он выключен.
Жесткий диск – часто сокращенно винчестер – и жесткий диск – это не одно и то же, но они упакованы как единое целое, и любой из этих терминов может обозначать целое устройство.
Зачем компьютерам нужны жесткие диски?
Устройства хранения данных, такие как жесткие диски, нужны для установки операционных систем, программ и дополнительных устройств хранения данных, а также для сохранения документов. Без таких устройств, как жесткие диски, которые могут сохранять данные после выключения, пользователи компьютеров не смогли бы хранить программы, файлы или документы на своих компьютерах.
Вот почему каждому компьютеру нужен хотя бы один накопитель, чтобы постоянно хранить данные столько, сколько нужно.
Почему в 1 гб 1024 мб и что такое гигабайт?
Как работают жесткие диски?
Мы узнали, что такое HDD (жесткие диски), но как они работают? Большинство базовых жестких дисков состоят из нескольких дисковых пластин – круглых дисков, изготовленных из алюминия, стекла или керамики, которые расположены вокруг шпинделя внутри герметичной камеры.
Диск вращается с помощью двигателя, который соединен со шпинделем. Камера также содержит головки считывания/записи, которые с помощью магнитной головки записывают информацию на дорожки на пластинах и с них. Диски также имеют тонкое магнитное покрытие.
Двигатель вращает пластины со скоростью до 15 000 оборотов в минуту. Во время вращения пластин второй двигатель управляет положением головок считывания и записи, которые магнитным способом записывают и считывают информацию с каждой пластины.
Емкость жесткого диска
Некоторые из самых распространенных объемов памяти жестких дисков включают следующие:
- 16 ГБ, 32 ГБ и 64 ГБ. Этот диапазон является одним из самых низких для жестких дисков и обычно встречается в старых и меньших устройствах.
- 120 ГБ и 256 ГБ. Этот диапазон обычно считается начальным для устройств с жестким диском, таких как ноутбуки или компьютеры.
- 500 ГБ, 1 ТБ и 2 ТБ. Примерно 500 ГБ и более памяти на жестком диске обычно считается достаточным для среднестатистического пользователя. Пользователи, скорее всего, могут хранить всю свою музыку, фотографии, видео и другие файлы на таком объеме. Пользователям с играми, которые занимают много места, подойдет объем от 1 ТБ до 2 ТБ на жестком диске.
- Свыше 2 ТБ. Накопители емкостью более 2 ТБ подойдут пользователям, которые работают с файлами высокого разрешения, которым нужно хранить или размещать большое количество данных, или которые хотят использовать это пространство для резервного копирования и резервирования.
В настоящее время самая большая емкость жесткого диска – 20 ТБ. Однако на самом деле жесткий диск имеет меньше места, чем заявлено, поскольку часть этого пространства используется операционной системой, структурами файловой системы и некоторыми процедурами резервирования данных.
Компоненты и форм-факторы жестких дисков
Компоненты жесткого диска включают шпиндель, пластину диска, привод, кронштейн привода и головку чтения/записи. Хотя этот термин может относиться к устройству в целом, жесткий диск – это набор соединенных между собой дисков и часть жесткого диска, которая хранит данные на электромагнитно заряженной поверхности и обеспечивает доступ к ним.
Форм-фактор жесткого диска – это физический размер или геометрия устройства для хранения данных. Форм-факторы жестких дисков соответствуют набору отраслевых стандартов, которые определяют их длину, ширину и высоту, а также положение и ориентацию интерфейсного разъема хоста. Наличие стандартного форм-фактора помогает определить общую совместимость с различными компьютерными устройствами.
Самыми распространенными форм-факторами жестких дисков для корпоративных систем являются 2,5-дюймовый и 3,5-дюймовый – также известные как малый форм-фактор (SFF) и большой форм-фактор (LFF). Размеры 2,5 и 3,5 дюйма указывают на приблизительный диаметр пластин в корпусах накопителей.
Хотя существуют и другие форм-факторы, к 2009 году производители прекратили разработку продуктов с 1,3-дюймовым, 1-дюймовым и 0,85-дюймовым форм-факторами. Важно также отметить, что хотя номинальные размеры указаны в дюймах, фактические размеры указываются в миллиметрах.
Синий экран смерти: что делать?
Многие твердотельные накопители (SSD) также предназначены для форм-фактора HDD. Твердотельные накопители, которые вставляются в те же разъемы, что и жесткие диски, обычно используют интерфейс SATA или последовательный интерфейс SCSI (SAS) для передачи данных в компьютерную систему и из нее.
Что такое внешние жесткие диски?
Большинство жестких дисков находятся внутри компьютера и работают, как описано выше. Однако пользователи также могут приобрести внешние жесткие диски. Внешние жесткие диски можно использовать для расширения памяти компьютера или в качестве портативного устройства для резервного копирования данных.
Внешние диски подключаются к компьютеру или устройству с помощью таких интерфейсов, как USB 2.0, USB-C или внешний SATA (eSATA). Внешние жесткие диски также могут иметь более низкую скорость передачи данных по сравнению с внутренними жесткими дисками.
Основным преимуществом внешнего жесткого диска, помимо возможности расширить пространство для хранения данных на устройстве, является его портативность. Пользователи могут хранить данные с разных устройств и физически брать их с собой куда угодно.
Распространенные ошибки жесткого диска
Жесткие диски могут выходить из строя по разным причинам. Однако, как правило, неисправности делятся на шесть основных категорий.
- Электрическая неисправность возникает, когда, например, скачок напряжения повреждает электронную схему жесткого диска, что приводит к выходу из строя головок считывания/записи или печатной платы. Если жесткий диск включается, но не может считывать и записывать данные или загружаться, скорее всего, один или несколько его компонентов подверглись электрической неисправности.
- Механическая неисправность может быть вызвана износом, а также сильным ударом, например, падением. Это может привести, в частности, к тому, что головка чтения/записи ударится о вращающуюся пластину, что повлечет необратимые физические повреждения.
- Логический сбой возникает, когда программное обеспечение жесткого диска скомпрометировано или перестает работать должным образом. К логическому сбою могут привести все виды повреждения данных. Это могут быть поврежденные файлы, вредоносные программы и вирусы, неправильное закрытие программы или выключение компьютера, человеческие ошибки или случайное удаление файлов, которые являются критически важными для функционирования жесткого диска.
- Сбой в работе жесткого диска может произойти, когда магнитный носитель на вращающейся пластине жесткого диска смещается, в результате чего определенная область на пластине становится недоступной. Поврежденные сектора являются распространенным явлением и часто ограничены, когда они возникают. Однако со временем количество поврежденных секторов может увеличиваться, что в конечном итоге приводит к сбою системы, недоступности файлов, зависанию или замедлению работы жесткого диска.
- Сбой микропрограммы происходит, когда программное обеспечение, которое выполняет задачи по обслуживанию диска и обеспечивает связь жесткого диска с компьютером, повреждается или перестает работать должным образом. Этот тип сбоя может привести к зависанию диска при загрузке или к тому, что компьютер, к которому подключен жесткий диск, не распознает или неправильно идентифицирует его.
- Также могут возникать многочисленные неизвестные сбои, которые накапливаются со временем. Например, электрическая проблема может привести к механической неисправности, например, к выходу из строя головок считывания/записи. Это также может привести к логическому сбою, в результате которого на пластинах жесткого диска появляется несколько поврежденных секторов.
Что такое HDD: история возникновения
Жесткий диск был создан в 1953 году инженерами компании IBM, которые хотели найти способ обеспечить произвольный доступ к большим объемам данных по низкой цене. Разработанные диски были размером с холодильник, могли хранить 3,75 МБ данных и начали поставляться в 1956 году. Memorex, Seagate Technology и Western Digital были другими ранними поставщиками технологии жестких дисков.
Размер форм-фактора жестких дисков продолжал уменьшаться по мере развития технологии. К середине 1980-х годов появились 3,5-дюймовые и 2,5-дюймовые форм-факторы, которые стали стандартом для персональных компьютеров.
Плотность жестких дисков росла с момента разработки технологии. Первые жесткие диски могли хранить мегабайты данных, тогда как сегодня их емкость измеряется терабайтами. Компания Hitachi Global Storage Technologies (HGST) – ныне бренд Western Digital – выпустила первые жесткие диски емкостью 1 ТБ в 2007 году. В 2015 году HGST анонсировала первый жесткий диск на 10 ТБ. А в 2021 году Western Digital представила два жестких диска емкостью 20 ТБ.
Эволюция жестких дисков и развитие технологий
В 2013 году компания Seagate Technology анонсировала жесткие диски, в которых используется технология гофрированной магнитной записи (SMR). SMR увеличивает плотность хранения данных на жестких дисках, поскольку магнитные дорожки на каждом диске располагаются не параллельно друг другу, а послойно.
Эта технология называется черепичной, потому что дорожки перекрывают друг друга, как черепица на крыше.
Компания HGST анонсировала первый жесткий диск, наполненный гелием, в 2012 году. Гелий менее плотный, холоднее и легче воздуха, потребляет меньше энергии, увеличивает плотность накопителя и повышает производительность по сравнению с традиционными жесткими дисками. В 2016 году компания Seagate анонсировала собственный гелиевый жесткий диск емкостью 10 ТБ.
В 2021 году производитель накопителей Western Digital представил два жестких диска емкостью 20 ТБ – Ultrastar DC HC560 и WD Gold HDD SATA HDD корпоративного класса. Сейчас 20 ТБ – это самый большой доступный размер жесткого диска. Оба жестких диска имеют стандартный 3,5-дюймовый форм-фактор, но предназначены для разных сфер использования.
Ultrastar DC HC560 предназначен для поставщиков облачных хранилищ, а также для бизнес-серверов, систем безопасности и сетевых устройств хранения данных. Накопители WD Gold HDD предназначены для корпоративного бизнеса с высокой нагрузкой на приложения.
HDD против SSD (твердотельных накопителей)
Основной альтернативой жестким дискам HDD являются SSD твердотельные накопители.
В отличие от жестких дисков, твердотельные накопители не содержат движущихся частей. Кроме того, твердотельные накопители имеют меньшую задержку, чем жесткие диски, поэтому их часто используют для хранения критически важных данных, к которым требуется быстрый доступ, а также для приложений с высокими требованиями к вводу-выводу.
Конфигурация твердотельных накопителей обеспечивает высокую скорость чтения/записи для последовательных и произвольных запросов данных. Кроме того, твердотельные накопители не хранят данные на магнитной основе, поэтому скорость чтения остается стабильной, независимо от того, где данные хранятся на диске. Кроме того, твердотельные накопители загружаются быстрее.
Именно из-за этих преимуществ, а также из-за того, что жесткие диски более уязвимы к поломкам, их начинают заменять твердотельными накопителями.
Однако, несмотря на то, что большинство пользователей ПК начали отдавать предпочтение твердотельным накопителям, жесткие диски – вместе с магнитной лентой – все еще часто используются для хранения больших объемов данных. Частично это связано с тем, что твердотельные накопители дороже жестких дисков с точки зрения цены за гигабайт. Многие корпоративные системы хранения данных поставляются с сочетанием жестких дисков и твердотельных накопителей, чтобы уменьшить затраты и обеспечить лучшую производительность.
Кроме того, твердотельные накопители имеют определенный срок службы, то есть ограниченное количество циклов записи, прежде чем производительность снизится. По сравнению с жесткими дисками, твердотельные накопители быстрее выходят из строя.
Источник: https://www.techtarget.com/
