Сайт для пользователей персональных компьютеров

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.

Характеристики

Интерфейс (англ. interface) — техническое средство взаимодействия 2-х разнородных устройств, что в случае с жёсткими дисками является совокупностью линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии (контроллеры интерфейсов), и правил (протокола) обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

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 сентябрь 2011 г. достигает 4000 ГБ (4 Терабайт) и близится к 5 Тб[5]. 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 ГиБ.[6][7]

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.
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 серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс[8]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 мс[9]). 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, 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 64 Мб.

Пример:

1. Общие характеристики
   Линейка	Barracuda 7200.12
   Тип	HDD
   Назначение	для настольного компьютера
   Форм-фактор	3.5"

Линейка 

Производитель жесткого диска фирма - seagate, модельный ряд  Barracuda .

Тип 

Тип накопителя. 
Все накопители (или жесткие диски, как их традиционно называют) можно разбить на три типа: HDD, SSD и гибридный. 



HDD (Hard Drive Disk) — традиционный тип накопителя, в котором данные записываются на вращающиеся магнитные диски. Именно этот тип накопителей преобладает на рынке. HDD отличаются большой емкостью, низкой ценой, продолжительным сроком службы. Недостатки таких накопителей связаны с их конструкцией. HDD боятся механических воздействий (тряски, ударов), особенно во время работы. 



Гибридный накопитель может сохранять данные как на магнитные пластины, так и на встроенную флэш-память. В первую очередь информация записывается на флэш-память, а после ее заполнения переписывается на магнитный носитель. 
При такой схеме работы повышается скорость переноса данных, увеличивается срок службы механики жесткого диска и снижается потребление электроэнергии. Гибридные накопители находят применение прежде всего в ноутбуках и других мобильных устройствах. 



Твердотельный накопитель, или SSD (Solid State Disk), — устройство для хранения данных, в котором используется твердотельная память (обычно построенная на микросхемах флэш-памяти). Твердотельный накопитель может полностью заменить обычный HDD (Hard Drive Disk) с магнитным диском: его интерфейс и установочные размеры точно соответствуют общепринятым стандартам. SSD-диск обладает определенными преимуществами, которые выгодно отличают его от HDD. Он работает бесшумно, не боится механических воздействий, в большинстве случаев обеспечивает более высокую скорость передачи данных. Область применения этого устройства — мобильные компьютеры и высоконадежные серверные системы. Основным недостатком твердотельных дисков является высокая цена.

Назначение 

Тип жесткого диска. 
Жесткие диски условно можно разделить на четыре типа: внешние, диски для настольных компьютеров, для ноутбуков и для серверов. Каждый тип обладает конструктивными особенностями, делающими его применение наиболее целесообразным в определенных случаях. 
Жесткие диски для настольных компьютеров традиционно изготовляются размером 3.5", имеют скорость вращения 5400 или 7200 об/мин и интерфейс подключения IDE или SATA. 
Жесткие диски для серверов имеют более высокую скорость вращения (до 15000 об/м). Для подключения в них используются различные модификации параллельного (SCSI) или последовательного (SATA, SAS) интерфейсов. Т.к. эти диски применяются в системах, требующих повышенной надежности хранения информации, они имеют более высокое качество изготовления и время безотказного функционирования превышающее 1000000 часов наработки на отказ. 
До недавнего времени жесткие диски для серверов имели ширину 3.5". Сегодня стали появляться 2.5-дюймовые модели. Использование таких накопителей позволит уменьшить размеры серверов и снизить их энергопотребление. 
Портативные внешние жесткие диски позволяют практически полностью решить проблемы, связанные с транспортировкой объемных файлов, будь то видеофильмы, издательские или дизайнерские материалы или большие музыкальные архивы. Такой мобильный носитель состоит из 2.5" или 3.5"-жесткого диска и контроллера для подключения к требуемому порту. Контролеры, в свою очередь, могут подключаться к компьютеру через интерфейс USB 2.0 или FireWire (1394). Устройство имеет компактные габариты и небольшой вес, что позволяет носить его в сумке или даже во внутреннем кармане пиджака. 
Стационарные внешние жесткие диски могут состоять из одного или нескольких накопителей, они могут иметь достаточно большие вес и размеры, для их работы может потребоваться отдельное питание, но при этом они позволяют хранить большой объем информации. 
Жесткие диски для ноутбуков имеют размер 2.5" и 1.8", скорость вращения 4200 или 5400 об/мин. Следует отметить, что из-за конструктивных особенностей, тепловыделение и уровень шума жестких дисков такого типа существенно ниже, чем у винчестеров, используемых для настольных компьютеров и серверов. Покупая внешние винчестеры и жесткие диски для ноутбуков, следует особенно обратить внимание на ударостойкость. 

Форм-фактор 

Форм-фактор жесткого диска. 
Все выпускаемые жесткие диски имеют стандартные размеры и посадочные отверстия для крепления. В ПК, ноутбуках или серверах для установки жесткого диска имеются специальные установочные места определенного форм-фактора. 
Для внешних накопителей этот параметр указывает стандарт жесткого диска, который используется в накопителе. 
Форм-факторы жестких дисков: 1", 1.3", 1.8" 2.5" 3.5". Цифра указывает ширину HDD в дюймах. Чем меньше эта цифра, тем меньше его размеры и вес. 
Разъемы для подключения у некоторых малогабаритных накопителей могут отличаться, поэтому перед покупкой уточните, подойдет ли он к вашему устройству.

 

2. Характеристики накопителя
   Объем	160 Гб
   Объем буфера	8 Мб
   Скорость вращения	7200 rpm



Емкость(объем) (от 1.0 до 18432.0 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. 
Реальный объем жесткого диска всегда немного меньше емкости, указанной производителем. Причина в том, что изготовители указывают объем диска, исходя из того, что в одном гигабайте 1000 мегабайт, в то время как их там 1024.

Объем буфера (от 1.0 до 512.0 Мб)

Современные жесткие диски обязательно имеют оперативную память, которую называют кэшем или буфером. Это память, предназначенная для хранения данных, обращение к которым происходит наиболее часто. Данные при этом считываются не с дисковой пластины, а из буфера, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных. Увеличение объема буфера позволяет увеличить скорость передачи данных.

Скорость вращения (от 3600 до 15000 rpm)

Параметр, характеризующий скорость вращения шпинделя жесткого диска. Чем больше этот параметр, тем быстрее происходит процесс обращения к информации, хранящейся на винчестере. В настольных компьютерах, как правило, используются жесткие диски SATA со скоростью вращения либо 5400 об/мин, либо 7200 об/мин. SATA-диски для ноутбуков имеют скорость вращения 4200 или 5400 об/мин для бюджетных моделей и 7200 об/мин для "продвинутых". Для SCSI-дисков минимальная скорость вращения пластин - 7200 об/мин, обычно скорость вращения пластин такого рода дисков составляет 10000 или 15000 об/мин. Следует учесть, что при возрастании скорости вращения, увеличивается температура корпуса жесткого диска, и диски со скоростью 7200 об/мин и выше требуют либо применения корпуса с продуманной конструкцией, обеспечивающий отвод тепла, либо дополнительного охлаждения диска внешним вентилятором.

 

3. Интерфейс
   Интерфейс	SATA III
   Внешняя скорость передачи данных	600 Мб/с
   Поддержка NCQ	есть



Интерфейс SATA 

Стандарт SATA, поддерживаемый жестким диском для подключения к компьютеру. На данный момент существует три версии интерфейса SATA: SATA 1.5Gb/s, SATA 3Gb/s, SATA 6Gb/s. Они различаются скоростью передачи данных и полностью совместимы между собой. 



SATA 1.5Gb/s обеспечивает высокий уровень помехозащищенности и пропускную способность до 1.5 Гбит/сек. 



SATA 3Gb/s (или SATA/300) - дальнейшее развитие интерфейса SATA 1.5Gb/s. Главное отличие от предыдущей версии состоит в удвоении скорости передачи данных (до 3 Гбит/с) и поддержке технологии NCQ. Помимо этого в новом стандарте появилась возможность "горячего" подключения/отключения жесткого диска, возможность подключения к одному порту до 15 устройств. 



SATA 6Gb/s или SATA/600 - дальнейшее развитие интерфейса SATA 3Gb/s. Помимо увеличения скорости (до 6 Гбит/с) в новом интерфейсе реализовано улучшенное управление питанием. 
Все версии интерфейсов SATA совместимы между собой. При подключении устройств с разными версиями SATA скорость передачи данных будет ограничена более медленной версией.

Внешняя скорость передачи данных (от 25.0 до 600.0 Мб/с)

Скорость, с которой осуществляется передача данных из буфера жесткого диска в оперативную память компьютера. Определяется типом и пропускной способностью интерфейса жесткого диска.

Поддержка NCQ 

NCQ (Native Command Queuing) - технология управления потоками команд для жестких дисков и контроллеров. Является расширенным протоколом команд Serial ATA (S-ATA). Данная технология позволяет винчестерам обрабатывать сразу несколько запросов, посылаемых процессором, и определять очередность их выполнения так, чтобы при этом достигалось максимальное быстродействие. Таким образом, жесткие диски с поддержкой NCQ повышают общую производительность системы.

 

4. Временные характеристики
   Среднее время задержки (Latency)	4.17 мс

Среднее время задержки (Latency) (от 1.99 до 8.3 мс)

Время, за которое требуемые данные позиционируются под головками чтения/записи. Определяется производителем как время поворота диска на 180 градусов и зависит от скорости вращения шпинделя жесткого диска. Чем выше скорость вращения дисков, тем меньше значение времени задержки.

 

5. Механика/Надежность
   Ударостойкость при работе	70 G
   Ударостойкость при хранении	350 G
   Уровень шума работы	26 дБ
   Уровень шума простоя	27 дБ



Ударостойкость при работе (от 2 до 3000 G)

Уровень чувствительности жесткого диска к ударам в рабочем состоянии. Измеряется в единицах допустимой перегрузки, которую может выдержать винчестер. Чем показатель выше, тем лучше защищен диск от внешних воздействий. 
Этот параметр очень важен, если предполагается использовать диск в качестве переносного, так как задеть работающий мобильный диск очень легко. 
При стационарном использовании этот параметр не столь существенен, но все же представляет интерес, потому что в рабочем состоянии жесткий диск меньше всего защищен от внешнего воздействия (чувствительность к ударам в работающем состоянии в 5-10 раз выше, чем чувствительность в нерабочем состоянии). 

Ударостойкость при хранении (от 75 до 3000 G)