Характеристики и типы жестких дисков компьютеров

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Глава 3 Технологии записи данных…………………………………………….11

   3.1 Метод продольной записи………………………………………………...11

   3.2 Метод перпендикулярной  записи………………………………………...11

   3.3 Метод тепловой  магнитной записи……………………………………….11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Большинство пользователей, отвечая на вопрос, что находится  в их системном блоке, помимо прочего  упоминают винчестер. Винчестер - это  устройство, на котором чаще всего хранятся Ваши данные. Бытует легенда, объясняющая, почему за жесткими дисками повелось такое причудливое название. Первый жесткий диск, выпущенный в Америке в начале 70-х годов, имел емкость по 30 Мб информации на каждой рабочей поверхности. В то же время, широко известная в той же Америке магазинная винтовка О. Ф. Винчестера имела калибр - 0.30; может грохотал при своей работе первый винчестер как автомат или порохом от него пахло - не знаю, но с той поры стали называть жесткие диски винчестерами.

В процессе работы компьютера случаются сбои. Вирусы, перебои  энергоснабжения, программные ошибки - все это может послужить причиной повреждения информации, хранящейся на Вашем жестком диске. Повреждение  информации далеко не всегда означает ее потерю, так что полезно знать о том, как она хранится на жестком диске, ибо тогда ее можно восстановить. Тогда, например, в случае повреждения вирусом загрузочной области, вовсе не обязательно форматировать весь диск а, восстановив поврежденное место, продолжить нормальную работу с сохранением всех своих данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1 Типы жестких дисков компьютера

 

1.1 Жесткие диски для  настольных компьютеров 
Жесткие диски для настольных компьютеров: их размер 3.5", скорость вращения 5400 и 7200 оборотов в минуту, они поддерживают интерфейсы IDE и SATA.  

1.2 Жесткие диски для  серверов 
Жесткие диски для серверов: они имеют такой же размер, как и диски для настольных компьютеров, но являются более скоростными (их скорость вращения бывает до 15000 оборотов в минуту). Они поддерживают параллельный интерфейс SCSI и последовательные интерфейсы SATA и SAS. По сравнению с дисками для настольных компьютеров диски для серверов значительно качественнее. Время их непрерывного функционирования приблизительно 1000000 часов.  

1.3 Внешние жесткие диски 
Внешние жесткие диски предназначены для хранения и перевозки больших объемов информации. Их называют мобильными носителями. Они позволяют транспортировать, например, видео и аудио или офисные архивы. Внешний жесткий диск комплектуется контроллером подключения к определенному порту. Контроллеры поддерживают интерфейсы USB 2.0 и FireWire (1394).  

1.4 Жесткие диски для ноутбуков

Жесткие диски для ноутбуков: размер 2.5", скорость вращения 4200 или 5400 оборотов в минуту. Они поддерживают интерфейс IDE и, как правило, обладают (по крайней мере, должны обладать) высокой ударостойкостью.  
Остановимся на типах интерфейсов подключения жестких дисков. Следует следить за тем, чтобы интерфейс, поддерживаемый жестким диском, имелся в наличии на материнской плате.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2 Характеристики

 

2.1 Интерфейсы

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

Приведем примеры нескольких видов интерфейсов:

 

Интерфейс USB  
Подключение жесткого диска по интерфейсу USB.  
USB - универсальный последовательный интерфейс передачи данных. Обладает пропускной способностью 12 Мбит/сек для USB 1.1 и 480 Мбит/сек для USB 2.0. Практически во всех современных моделях жестких дисков используется версия USB 2.0.  
Интерфейс USB является стандартом для внешних жестких дисков. В настоящее время USB-устройства стремительно завоевывают все больший сектор рынка, подкупая потребителя простотой подключения и установки.  
 
Интерфейс IDE  
Подключение жесткого диска по интерфейсу IDE.  
IDE - параллельный интерфейс передачи данных. Используется в старых моделях настольных компьютеров и ноутбуков. Обладает максимальной пропускной способностью 133 Мб/с. В настоящее время практически везде заменен на интерфейс SATA

 
Интерфейс SATA/150  
Подключение жесткого диска по интерфейсу SATA/150.  
SATA (Serial ATA) - последовательный интерфейс передачи данных, который практически везде заменил старый интерфейс IDE. Используется для подключения внутренних жестких дисков в ноутбуках и настольных системах. По сравнению с IDE SATA/150 обеспечивает более высокий уровень помехозащищенности и большую пропускную способность (до 150 Мб/сек). 

 

Интерфейс SATA/300  
Подключение жесткого диска по интерфейсу SATA/300.  
SATA/300 (или Serial ATA II) - последовательный интерфейс передачи данных, дальнейшее развитие интерфейса SATA/150 (см."Интерфейс SATA/150"). Главное отличие от предыдущей версии состоит в удвоении скорости передачи данных (до 300 Мб/с) и поддержке технологии NCQ (см. "Поддержка NCQ"). Помимо этого в новом стандарте появилась возможность "горячего" подключения/отключения жесткого диска, возможность подключения к одному порту до 15 устройств.

 Интерфейс eSATA  
Подключение жесткого диска по интерфейсу eSATA.  
eSATA (external SATA) - последовательный интерфейс передачи данных, аналогичен интерфейсу SATA-300, предназначен для подключения внешних устройств, например, жестких дисков.  

 
Интерфейс SCSI  
Подключение жесткого диска по интерфейсу SCSI.  
SCSI - параллельный интерфейс передачи данных. Неплохо защищен от помех, а также отказоустойчив. Давно стал стандартом для рабочих станций и серверов. SCSI-диски всегда были более производительными, надежными и дорогими, чем диски с другими интерфейсами.

 
Интерфейс FireWire  
Подключение жесткого диска по интерфейсу FireWire.  
FireWire - высокоскоростной последовательный интерфейс. Используется для подключения внешних жестких дисков. Обладает превосходной пропускной способностью, позволяя передавать информацию со скоростью до 400 Мбит/с. Обеспечивает непрерывный поток данных, который необходим при работе с видеоматериалом. 

 

Интерфейс Ethernet  
Подключение жесткого диска по интерфейсу Ethernet.  
Ethernet - самая распространенная технология для построения локальных сетей. Жесткий диск с интерфейсом Ethernet превращается в настоящий сетевой диск. Доступ к данным на диске могут получить все пользователи, подключенные к локальной сети. 

 

2.2 Емкость

Ёмкость (англ. capacity) —  количество данных, которые могут  храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором 3,5 дюйма) на ноябрь 2010 г. достигает 3000 ГБ (3 Терабайт). В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину (см.: двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГБ. 
Физический объем жесткого диска, т.е. количество байт данных, которое может уместиться на жестком диске. Емкость является главным параметром жесткого диска и определяется рядом факторов - поверхностной плотностью записи, размером и количеством дисковых пластин. Физический объем HDD определен изначально и состоит из объема, занятого служебной информацией, и объема, доступного пользовательским данным.

 

2.3 Физический размер

Физический размер (форм-фактор) (англ. 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.

 

2.4 Время произвольного  доступа

Время произвольного  доступа (англ. random access time) — время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5).

 

 

 

2.5 Скорость вращения  шпинделя

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, 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.

 

2.6 Надежность

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

 

2.7 Количество операций  в секунду

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

 

2.8 Потребление энергии

Потребление энергии  — важный фактор для мобильных  устройств.

 

2.9 Уровень шума

Уровень шума — шум, который  производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

 

2.10 Сопротивляемость  ударам

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

 

 

2.11 Скорость передачи  данных

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

 

2.12 Внутренняя зона  диска

Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;

 

2.13 Внешняя зона диска

Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.

 

2.14 Объем буфера

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 64 Мб.

 

2.15 Шифрование данных  
Наличие в накопителе специального модуля для шифрования данных.  
Шифрование данных происходит перед тем, как они записываются на магнитные пластины. Перед загрузкой компьютера происходит аутентификация. Если пользователь не знает пароля, то он не получит доступа к данным на диске. В случае, если ноутбук с таким накопителем или сам накопитель окажется в руках злоумышленника, он не получит доступа к зашифрованной информации.  
Процесс шифрования происходит независимо от центрального процессора и совершенно незаметно для пользователя.  
Жесткие диски с шифрованием данных имеют более высокую цену, по сравнению с обычными. Такие накопители могут использоваться для хранения конфиденциальной информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Типы  интерфейсов	Скорость передачи Мб/Сек
Интерфейс USB	480 Мбит/сек для USB 2.0
Интерфейс IDE	133 Мб/с
Интерфейс SATA/300	до 300 Мб/с
Интерфейс eSATA	Подобен SATA/300
Интерфейс SCSI	------------
Интерфейс FireWire	до 400 Мбит/с
Интерфейс Ethernet	--------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3 Технологии записи данных

 

3.1 Метод продольной  записи

Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая, проходя над поверхностью вращающегося диска, намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. При этом вектор намагниченности домена расположен продольно, то есть параллельно поверхности диска. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от направления намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². К 2010 году этот метод был практически вытеснен методом перпендикулярной записи.

 

3.2 Метод перпендикулярной  записи

Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у дисков на 2009 год — 400 Гбит/дюйм² (62 Гбит/см²).

Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

 

3.3 Метод тепловой магнитной  записи

Метод тепловой магнитной  записи (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR) на данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На 2009 год были доступны только экспериментальные образцы, плотность записи которых составляла 150 Гбит/см². Специалисты Hitachi называет предел для этой технологии в 2,3−3,1 Тбит/см², представители Seagate Technology — 7,75 Тбит/см².

Лосик И. Д.

Характеристики и типы жестких дисков компьютеров.