Що таке HDD? Що треба знати про жорсткий диск

Що таке HDD? Все, що треба знати про жорсткий диск

Дізнайтеся, що таке HDD (жорсткий диск): все про їх будову, функції та історію виникнення. А також про відмінність між HDD та SSD.

Що таке HDD, або жорсткий диск?

Комп’ютерний жорсткий диск (HDD) – це енергонезалежний пристрій для зберігання даних. Енергонезалежними називаються пристрої зберігання даних, які зберігають збережені дані після вимкнення. Всім комп’ютерам потрібен пристрій для зберігання даних, і жорсткі диски – це лише один із видів таких пристроїв.

Жорсткі диски зазвичай встановлюють у настільних комп’ютерах, мобільних пристроях, побутовій електроніці та корпоративних системах зберігання даних у центрах обробки даних. Вони можуть зберігати операційні системи, програмне забезпечення та інші файли за допомогою магнітних дисків.

Точніше кажучи, жорсткі диски керують читанням і записом жорсткого диска, який забезпечує зберігання даних. Жорсткі диски використовуються як основний або додатковий пристрій зберігання даних у комп’ютері.

Що таке мікропроцесор та яка його історична роль?

Вони зазвичай знаходяться у відсіку для дисків і підключаються до материнської плати за допомогою кабелю Advanced Technology Attachment (ATA), послідовного ATA, паралельного ATA або кабелю Small Computer System Interface (SCSI). Жорсткий диск також підключається до блоку живлення і може зберігати збережені дані, навіть якщо він вимкнений.

Накопичувач на жорсткому диску – часто скорочено вінчестер – і жорсткий диск – це не одне й те саме, але вони упаковані як єдине ціле, і будь-який з цих термінів може позначати цілий пристрій.

Що таке HDD, або жорсткий диск? / Photo: https://sg.finance.yahoo.com/
Що таке HDD, або жорсткий диск? / Photo: https://sg.finance.yahoo.com/

Навіщо комп’ютерам потрібні жорсткі диски?

Пристрої зберігання даних, такі як жорсткі диски, потрібні для встановлення операційних систем, програм і додаткових пристроїв зберігання даних, а також для збереження документів. Без таких пристроїв, як жорсткі диски, які можуть зберігати дані після вимкнення, користувачі комп’ютерів не змогли б зберігати програми, файли чи документи на своїх комп’ютерах.

Ось чому кожному комп’ютеру потрібен принаймні один накопичувач, щоб постійно зберігати дані стільки, скільки потрібно.

Як працюють жорсткі диски?

Ми дізналися, що таке HDD (жосткі диски), але як вони працюють? Більшість базових жорстких дисків складаються з декількох дискових пластин – круглих дисків, виготовлених з алюмінію, скла або кераміки, які розташовані навколо шпинделя всередині герметичної камери.

Диск обертається за допомогою двигуна, який з’єднаний зі шпинделем. Камера також містить головки зчитування/запису, які за допомогою магнітної головки записують інформацію на доріжки на пластинах і з них. Диски також мають тонке магнітне покриття.

Двигун обертає пластини зі швидкістю до 15 000 обертів на хвилину. Під час обертання пластин другий двигун керує положенням головок зчитування і запису, які магнітним способом записують і зчитують інформацію з кожної пластини.

Які бувають різновиди комп’ютерів: 10 видів

Ємність жорсткого диска

Деякі з найпоширеніших обсягів пам’яті жорстких дисків включають наступні:

  • 16 ГБ, 32 ГБ і 64 ГБ. Цей діапазон є одним з найнижчих для жорстких дисків і зазвичай зустрічається в старих і менших пристроях.
  • 120 ГБ і 256 ГБ. Цей діапазон зазвичай вважається початковим для пристроїв з жорстким диском, таких як ноутбуки або комп’ютери.
  • 500 ГБ, 1 ТБ і 2 ТБ. Приблизно 500 ГБ і більше пам’яті на жорсткому диску зазвичай вважається достатнім для середньостатистичного користувача. Користувачі, швидше за все, можуть зберігати всю свою музику, фотографії, відео та інші файли на такому об’ємі. Користувачам з іграми, які займають багато місця, підійде обсяг від 1 ТБ до 2 ТБ на жорсткому диску.
  • Понад 2 ТБ. Накопичувачі ємністю понад 2 ТБ підійдуть користувачам, які працюють з файлами високої роздільної здатності, яким потрібно зберігати або розміщувати велику кількість даних, або які хочуть використовувати цей простір для резервного копіювання та резервування.

Наразі найбільша ємність жорсткого диска – 20 ТБ. Однак насправді жорсткий диск має менше місця, ніж заявлено, оскільки частина цього простору використовується операційною системою, структурами файлової системи та деякими процедурами резервування даних.

Компоненти та форм-фактори жорстких дисків

Компоненти жорсткого диска включають шпиндель, пластину диска, привід, кронштейн приводу і головку читання/запису. Хоча цей термін може стосуватися пристрою в цілому, жорсткий диск – це набір з’єднаних між собою дисківта частина жорсткого диска, яка зберігає дані на електромагнітно зарядженій поверхні і забезпечує доступ до них.

Що таке HDD: Компоненти та форм-фактори/ Photo: https://webeduclick.com/components-of-hard-disk-drive/
Що таке HDD: Компоненти та форм-фактори/ Photo: https://webeduclick.com/components-of-hard-disk-drive/

Форм-фактор жорсткого диска – це фізичний розмір або геометрія пристрою для зберігання даних. Форм-фактори жорстких дисків відповідають набору галузевих стандартів, які визначають їхню довжину, ширину і висоту, а також положення і орієнтацію інтерфейсного роз’єму хоста. Наявність стандартного форм-фактора допомагає визначити загальну сумісність з різними комп’ютерними пристроями.

Найпоширенішими форм-факторами жорстких дисків для корпоративних систем є 2,5-дюймовий і 3,5-дюймовий – також відомі як малий форм-фактор (SFF) і великий форм-фактор (LFF). Розміри 2,5 і 3,5 дюйма вказують на приблизний діаметр пластин у корпусах накопичувачів.

Хоча існують і інші форм-фактори, до 2009 року виробники припинили розробку продуктів з 1,3-дюймовим, 1-дюймовим і 0,85-дюймовим форм-факторами. Важливо також відзначити, що хоча номінальні розміри вказані в дюймах, фактичні розміри вказуються в міліметрах.

Багато твердотільних накопичувачів (SSD) також призначені для форм-фактора HDD. Твердотільні накопичувачі, які вставляються в ті самі гнізда, що й жорсткі диски, зазвичай використовують інтерфейс SATA або послідовний інтерфейс SCSI (SAS) для передачі даних на комп’ютерну систему та з неї.

Що таке зовнішні жорсткі диски?

Більшість жорстких дисків знаходяться всередині комп’ютера і працюють, як описано вище. Однак користувачі також можуть придбати зовнішні жорсткі диски. Зовнішні жорсткі диски можна використовувати для розширення обсягу пам’яті комп’ютера або як портативний пристрій для резервного копіювання даних.

Зовнішні диски підключаються до комп’ютера або пристрою за допомогою таких інтерфейсів, як USB 2.0, USB-C або зовнішній SATA (eSATA). Зовнішні жорсткі диски також можуть мати нижчу швидкість передачі даних порівняно з внутрішніми жорсткими дисками.

Основною перевагою зовнішнього жорсткого диска, окрім можливості розширити простір для зберігання даних на пристрої, є його портативність. Користувачі можуть зберігати дані з різних пристроїв і фізично брати їх із собою куди завгодно.

Поширені помилки жорсткого диска

Жорсткі диски можуть виходити з ладу з різних причин. Однак, як правило, несправності поділяються на шість основних категорій.

  • Електрична несправність виникає, коли, наприклад, стрибок напруги пошкоджує електронну схему жорсткого диска, що призводить до виходу з ладу головок зчитування/запису або друкованої плати. Якщо жорсткий диск вмикається, але не може зчитувати і записувати дані або завантажуватися, швидше за все, один або кілька його компонентів зазнали електричної несправності.
  • Механічна несправність може бути викликана зносом, а також сильним ударом, наприклад, падінням. Це може призвести, зокрема, до того, що головка читання/запису вдариться об обертову пластину, що спричинить незворотні фізичні пошкодження.
  • Логічний збій виникає, коли програмне забезпечення жорсткого диска скомпрометоване або перестає працювати належним чином. До логічного збою можуть призвести всі види пошкодження даних. Це можуть бути пошкоджені файли, шкідливі програми та віруси, неправильне закриття програми або вимкнення комп’ютера, людські помилки або випадкове видалення файлів, які є критично важливими для функціонування жорсткого диска.
  • Збій у роботі жорсткого диска може статися, коли магнітний носій на пластині жорсткого диска, що обертається, зміщується, в результаті чого певна область на пластині стає недоступною. Пошкоджені сектори є поширеним явищем і часто обмежені, коли вони виникають. Однак з часом кількість пошкоджених секторів може збільшуватися, що зрештою призводить до збою системи, недоступності файлів, зависання або уповільнення роботи жорсткого диска.
  • Збій мікропрограми трапляється, коли програмне забезпечення, яке виконує завдання з обслуговування диска і забезпечує зв’язок жорсткого диска з комп’ютером, пошкоджується або перестає працювати належним чином. Цей тип збою може призвести до зависання диска під час завантаження або до того, що комп’ютер, до якого підключено жорсткий диск, не розпізнає або неправильно ідентифікує його.
  • Також можуть виникати численні невідомі збої, які накопичуються з часом. Наприклад, електрична проблема може призвести до механічної несправності, наприклад, до виходу з ладу головок зчитування/запису. Це також може призвести до логічного збою, в результаті якого на пластинах жорсткого диска з’являється кілька пошкоджених секторів.

Що таке HDD: історія виникнення

Жорсткий диск був створений у 1953 році інженерами компанії IBM, які хотіли знайти спосіб забезпечити довільний доступ до великих обсягів даних за низькою ціною. Розроблені диски були розміром з холодильник, могли зберігати 3,75 МБ даних і почали поставлятися в 1956 році. Memorex, Seagate Technology та Western Digital були іншими ранніми постачальниками технології жорстких дисків.

Перші HDD / Photo: https://gigazine.net/gsc_news/en/20160426-creating-magnetic-disk-storage/
Перші HDD / Photo: https://gigazine.net/gsc_news/en/20160426-creating-magnetic-disk-storage/

Розмір форм-фактора жорстких дисків продовжував зменшуватися в міру розвитку технології. До середини 1980-х років з’явилися 3,5-дюймові та 2,5-дюймові форм-фактори, які стали стандартом для персональних комп’ютерів.

Щільність жорстких дисків зростала з моменту розробки технології. Перші жорсткі диски могли зберігати мегабайти даних, тоді як сьогодні їхня ємність вимірюєтьсятерабайтами. Компанія Hitachi Global Storage Technologies (HGST) – нині бренд Western Digital – випустила перші жорсткі диски ємністю 1 ТБ у 2007 році. У 2015 році HGST анонсувала перший жорсткий диск на 10 ТБ. А в 2021 році Western Digital представила два жорсткі диски ємністю 20 ТБ.

Еволюція жорстких дисків і розвиток технологій

У 2013 році компанія Seagate Technology анонсувала жорсткі диски, в яких використовується технологія гофрованого магнітного запису (SMR). SMR збільшує щільність зберігання даних на жорстких дисках, оскільки магнітні доріжки на кожному диску розташовуються не паралельно одна одній, а пошарово.

Ця технологія називається черепичною, тому що доріжки перекривають одна одну, як черепиця на даху.

Компанія HGST анонсувала перший жорсткий диск, наповнений гелієм, у 2012 році. Гелій менш щільний, холодніший і легший за повітря, споживає менше енергії, збільшує щільність накопичувача і підвищує продуктивність порівняно з традиційними жорсткими дисками. У 2016 році компанія Seagate анонсувала власний гелієвий жорсткий диск ємністю 10 ТБ.

У 2021 році виробник накопичувачів Western Digital представив два жорсткі диски ємністю 20 ТБ – Ultrastar DC HC560 і WD Gold HDD SATA HDD корпоративного класу. Наразі 20 ТБ – це найбільший доступний розмір жорсткого диска. Обидва жорсткі диски мають стандартний 3,5-дюймовий форм-фактор, але призначені для різних сфер використання.

Ultrastar DC HC560 призначений для постачальників хмарних сховищ, а також для бізнес-серверів, систем безпеки та мережевих пристроїв зберігання даних. Накопичувачі WD Gold HDD призначені для корпоративного бізнесу з високим навантаженням на додатки.

HDD проти SSD (твердотільних накопичувачів)

Основною альтернативою жорстким дискам HDD є SSD твердотільні накопичувачі.

На відміну від жорстких дисків, твердотільні накопичувачі не містять рухомих частин. Крім того, твердотільні накопичувачі мають меншу затримку, ніж жорсткі диски, тому їх часто використовують для зберігання критично важливих даних, до яких потрібен швидкий доступ, а також для додатків з високими вимогами до вводу-виводу.

Конфігурація твердотільних накопичувачів забезпечує високу швидкість читання/запису для послідовних і довільних запитів даних. Крім того, твердотільні накопичувачі не зберігають дані на магнітній основі, тому швидкість читання залишається стабільною, незалежно від того, де дані зберігаються на диску. Крім того, твердотільні накопичувачі швидше завантажуються.

Саме через ці переваги, а також через те, що жорсткі диски є більш вразливими до поломок, їх починають замінювати твердотільними накопичувачами.

Однак, незважаючи на те, що більшість користувачів ПК почали надавати перевагу твердотільним накопичувачам, жорсткі диски – разом з магнітною стрічкою – все ще часто використовуються для зберігання великих об’ємів даних. Частково це пов’язано з тим, що твердотільні накопичувачі дорожчі за жорсткі диски з точки зору ціни за гігабайт. Багато корпоративних систем зберігання даних постачаються з поєднанням жорстких дисків і твердотільних накопичувачів, щоб зменшити витрати та забезпечити кращу продуктивність.

Крім того, твердотільні накопичувачі мають певний термін служби, тобто обмежену кількість циклів запису, перш ніж продуктивність знизиться. Порівняно з жорсткими дисками, твердотільні накопичувачі швидше виходять з ладу.

Джерело: https://www.techtarget.com/

Подібні новини