В данной статье будет идти речь только о жестких дисках (HDD) то есть о носителях на магнитных дисках. О SSD будет следующая статья.
По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:
Жесткий диск (винт, винчестер, накопитель на жестких магнитных дисках, НЖМД, HDD, HMDD) - запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.
Используются в подавляющем большинстве компьютеров, а также как отдельно подключаемые устройства для хранения резервных копий данных, в качестве файлового хранилища и т.п.
Чуть-чуть разберемся. Мне нравится термин «накопитель на жестких магнитных дисках«. Эти пять слов передают всю суть. HDD - устройство, предназначение которого длительное время хранить записанные на него данные. Основой HDD являются жесткие (алюминиевые) диски со специальным покрытием, на которое при помощи специальных головок записывается информация.
Не буду рассматривать в деталях сам процесс записи - по сути это физика последних классов школы, и вникать в это, уверен, у вас желания нет, да и статья совсем не о том.
Также обратим внимание на фразу: «произвольного доступа» что, грубо говоря, означает, что мы (компьютер) можем в любое время считать информацию с любого участка ЖД.
Важным является тот факт, что память HDD не энергозависима, то есть не важно подключено питание или нет, записанная на устройство информация никуда не исчезнет. Это важное отличие постоянной памяти компьютера, от временной (ОЗУ).
Взглянув на жесткий диск компьютера в жизни, вы не увидите ни дисков, ни головок, так как все это скрыто в герметичном корпусе (гермозона). Внешне винчестер выглядит так.
Думаю что такое HDD вы поняли. Идем дальше.
Рассмотрим что такое HDD в компьютере, то есть какую роль он играет в ПК. Понятно, что он хранит данные но, как и какие. Здесь выделим такие функции НЖМД:
- Хранение ОС, пользовательского ПО и их настроек;
- Хранение файлов пользователя: музыка, видео, изображения, документы и т.д;
- Использование части объема жесткого диска, для хранения данных не помещающихся в ОЗУ (файл подкачки) или хранение содержимого оперативной памяти во время использования режима сна;
- Как видим, жесткий диск компьютера не просто свалка из фотографий, музыки и видео. На нем хранится вся операционная система, и помимо этого ЖД помогает справляться с загруженностью ОЗУ, беря на себя часть ее функций.
Мы частично упоминали о составных жесткого диска, сейчас разберемся с этим детальнее. Итак, основные составляющие HDD:
- Корпус - защищает механизмы жесткого диска от пыли и влаги. Как правило, является герметичным, дабы внутрь та самая влага и пыль не попадали;
- Диски (блины) - пластины из определенного сплава металлов, с нанесенным с обеих сторон покрытием, на которое и записываются данные. Количество пластин может быть разным - от одной (в бюджетных вариантах), до нескольких;
- Двигатель - на шпинделе которого закреплены блины;
- Блок головок - конструкция из соединенных между собой рычагов (коромысел), и головок. Часть ЖД, которая считывает и записывает на него информацию. Для одного блина используется пара головок, поскольку и верхняя, и нижняя часть у него рабочая;
- Устройство позиционирования (актуатор) - механизм приводящий в действие блок головок. Состоит из пары постоянных неодимовых магнитов и катушки, находящейся на конце блока головок;
- Контроллер - электронная микросхема управляющая работой HDD;
- Парковочная зона - место внутри винчестера рядом с дисками либо на их внутренней части, куда опускаются (паркуются) головки во время простоя, чтобы не повредить рабочую поверхность блинов.
Такое вот незамысловатое устройство жесткого диска. Сформировалось оно много лет назад, и никаких принципиальных изменений в него уже давно не вносились. А мы идем дальше.
После того, как на HDD подается питание двигатель, на шпинделе которого закреплены блины, начинает раскручиваться. Набрав скорость, при которой у поверхности дисков образовывается постоянный поток воздуха, начинают двигаться головки.
Данная последовательность (сначала раскручиваться диски, а затем начинают работать головки) необходима для того, чтобы за счет образовавшегося потока воздуха, головки парили над пластинами. Да, они никогда не касаются поверхности дисков, иначе последние были бы моментально повреждены. Тем не менее, расстояние от поверхности магнитных пластин до головок настолько маленькое (~10 нм), что вы не увидите его невооруженным глазом.
После запуска, в первую очередь происходит считывание служебной информации о состоянии жесткого диска и других необходимых сведениях о нем, находящихся на так называемой нулевой дорожке. Только затем начинается работа с данными.
Информация на жестком диске компьютера записывается на дорожки которые, в свою очередь, разбиты на сектора (такая себе разрезанная на кусочки пицца). Для записи файлов несколько секторов объединяют в кластер, он и является наименьшим местом, куда может быть записан файл.
Кроме такого «горизонтального» разбиения диска, есть еще условное «вертикальное». Поскольку все головки объединены, они всегда позиционируются над одной и той же по номеру дорожкой, каждая над своим диском. Таким образом, во время работы HDD головки как бы рисуют цилиндр.
Пока HDD работает, по сути он выполняет две команды: чтение и запись. Когда необходимо выполнить команду записи, происходит вычисление области на диске куда она будет производится, затем позиционируются головки и, собственно, выполняется команда. Затем результат проверяется. Кроме записи данных прямо на диск, информация также попадает в его кеш.
Если контроллеру поступает команда на чтение, в первую очередь происходит проверка наличия требуемой информации в кеше. Если ее там нет, снова происходит вычисление координат для позиционирования головок, дальше, головки позиционируется и считывают данные.
После завершения работы, когда питание винчестера исчезает, происходит автоматическая парковка головок в парковочных зоне.
Вот так в общих чертах и работает жесткий диск компьютера. В действительности же все намного сложнее, но обычному пользователю, скорее всего, такие подробности не нужны, поэтому закончим с этим разделом и пойдем дальше.
На сегодняшний день, на рынке существует фактически три основных производителя жестких дисков: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Они полностью покрывают спрос на устройства всех видов и требований. Остальные компании либо разорились, либо были поглощены кем-то из основной тройки, или перепрофилировались.
Если говорить о видах HDD, их можно разделить таким образом:
1. Для ноутбуков - основной параметр - размер устройства в 2,5 дюйма. Это позволяет им компактно размещаться в корпусе лептопа;
2. Для ПК - в этом случае также возможно использование 2,5″ жестких дисков, но как правило, используются 3,5 дюйма;
3. Внешние жесткие диски - устройства, отдельно подключаемые к ПК/ноутбуку, чаще всего выполняющие роль файлового хранилища.
Также выделяют особый тип жестких дисков - для серверов. Они идентичны обычным ПКшным, но могут отличаются интерфейсами для подключения, и большей производительностью.
Все остальные разделения HDD на виды происходят от их характеристик, поэтому рассмотрим их.
Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:
Объем - показатель максимально возможного количества данных, которые можно будет вместить на диске. Первое на что обычно смотрят при выборе HDD. Данный показатель может достигать 10 Тб, хотя для домашнего ПК чаще выбирают 500 Гб - 1 Тб;
- Форм-фактор - размер жестокого диска. Самые распространенные - 3,5 и 2,5 дюйма. Как говорилось выше, 2,5″ в большинстве случаев, устанавливаются в ноутбуки. Также их используют во внешних HDD. В ПК и на сервера устанавливают 3,5″. Форм фактор влияет и на объем, так как на больший диск может поместиться больше данных;
- Скорость вращения шпинделя - с какой скоростью вращаются блины. Наиболее распространены 4200, 5400, 7200 и 10000 об/мин. Эта характеристика напрямую влияет на производительность, а так же и цену устройства. Чем выше скорость - тем больше оба значения;
- Интерфейс - способ (тип разъема) подключения HDD к компьютеру. Самым популярным интерфейсом для внутренних ЖД сегодня является SATA (в старых компьютерах использовался IDE). Внешние жесткие диски подключаются, как правило, по USB или FireWire. Кроме перечисленных, существуют еще такие интерфейсы как SCSI, SAS;
- Объем буфера (кеш-память) - тип быстрой памяти (по типу ОЗУ) установленный на контроллере ЖД, предназначенный для временного хранения данных, к которым чаще всего обращаются. Объем буфера может составлять 16, 32 или 64 Мб;
- Время произвольного доступа - то время, за которое HDD гарантированно выполнить запись или чтение с любого участка диска. Колеблется от 3 до 15 мс;
Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как:
Скорость передачи данных;
- Количество операций ввода-вывода в сек.;
- Уровень шума;
- Надежность;
- Сопротивляемость ударам и т.д;
На счет характеристик HDD это все.
Пришлось мне недавно искать замену жесткому диску WD Caviar Blue WD3200AAKS, 320Гб, HDD, SATA II, 3.5″ который успешно отработал 9 лет в RAID массиве на сервере, но увы не оказался вечным и вышел из строя. И чтобы не попасть впросак решил я разобраться в системе обозначений компании Western Digital и написал эту небольшую справочную заметку.
Буквенно-цифровой код жестких дисков Western Digital состоит из 7-ми логических блоков. К примеру парт-номер нашего диска WD3200AAKS выглядит так:
(1
)WD(2
)320(3
)0(4
)A(5
)A(6
)K(7
)S
где:
1. блок — WD = Western Digital.
2. блок — это одна или три цифры, которые служат для определения объёма диска. Объём измеряется в величинах, указанных в блоке 4.
3. блок — служит для выделения некоторых особенностей. Например, диск WD5001ABYS отличается от WD5000ABYS только тем, что у первого – перпендикулярный метод записи против параллельного у второго.
4. блок — буква, определяющая в чем измеряется объём, указанный в блоке 2, а так же форм-фактор диска:
A – гигабайт/3.5”,
B — гигабайт/3.5″ или гигабайт/2.5″,
С — 3.5″,
E – терабайт/3.5”,
F – 10 гигабайт/3.5”,
G/H — гигабайт/3.5″.
5. блок — буква, говорящая сегмент рынка, для которого предназначен диск, и семейство, к которому он принадлежит:
А – Desktop/Caviar;
B – Enterprise/RE2 (3-пластинные)/RE2-GP;
D – Enterprise/Raptor;
G – Enthusiast/Raptor X;
L — Enterprise/VelociRaptor;
V — Audio-Video (Audio and Video Equipment);
Y – Enterprise/RE2 (4-пластинные)/RE2-GP/RE3/RE4.
6. блок — буква, описывающая обороты и размер кэша:
B – 7200 rpm и 2 МБ кэша;
C – Caviar Green и 16 МБ кэша;
D — Caviar Green и 32 МБ кэша;
F – 10000 rpm и 16 МБ кэша;
G – 10000 rpm и 8 МБ кэша;
H — 10000 rpm и 32 МБ кэша;
J – 7200 rpm и 8 МБ кэша;
K – 7200 rpm и 16 МБ кэша;
L — 7200 rpm и 32 МБ кэша;
P – RE2-GP и 16 МБ кэша;
Y – RE2/RE3 и 16 МБ кэша или RE4 и 64 МБ кэша;
R — Caviar Green, 64 МБ кэша и Advanced Format;
S/E — 7200 rpm и 64 МБ кэша.
7. блок — буква, описывающая интерфейс жёсткого диска:
B – PАТА-100;
E — PATA-133;
D – SATA-150;
S – SATA-300;
X — SATA-600.
Опираясь на эти данные я подобрал ближайший аналог доступный к покупке WD3200AAKX. В обозначении он отличается одной последней буквой, которая говорит, что интерфейс нового диска SATA-III.
При желании его можно принудительно перевести в режим работы SATA-II. Функция понижения скорости работы контроллера на одну ступень присутствует в большинстве моделей жестких дисков от Western Digital. Для этого необходимо установить перемычку между контактами 5 и 6.
Жесткий диск, или винчестер, является основной и очень важной частью компьютера. На нем хранится не только операционная система, которая управляет компьютером, но и вся информация клиента или нескольких клиентов. Зачастую бывает, что ценность информации во много раз превосходит не только стоимость самого жесткого диска, но и компьютера в целом. Поэтому безопасность информации во многом зависит от качества и надежности такого накопителя. Современный жесткий диск выглядит так, как показано на рисунке.
Итак, что же все-таки представляет собой накопитель, от работоспособности которого зависит благополучие и хорошее настроение его хозяина? На самом деле жесткий диск - это высокотехнологическое оборудование, которое занимается хранением цифровой информации даже в то время, когда компьютер выключен.
Если говорить точнее, то винчестер состоит из нескольких магнитных дисков, на которые с помощью магнитной головки наносится и считывается информация. Эти головки вместе с магнитными дисками находятся в вакууме, что позволяет накопителю работать без влияния внешней среды на процесс записи и считывания информации.
Итак, мы выяснили, что жесткий диск - это накопитель информации для компьютера. Теперь давайте разберемся, какие типы HDD бывают. В первую очередь следует отметить, что винчестеры можно разделить на две категории:
Внутренние HDD также делятся на несколько категорий. Существует несколько признаков, по которым можно классифицировать жесткий диск. Это физический размер винчестера. Существует три типоразмера:
Еще одним признаком, по которому классифицируют накопители, является протокол обмена данными между винчестером и компьютером. Какие протоколы может использовать жесткий диск? Они бывают следующими:
Одно из самых пугающих сообщений, которое можно увидеть на экране, говорит о том, что компьютер не видит жесткий диск. Почему это так пугает пользователей компьютеров? При такой неисправности устройство не загружает операционную систему, соответственно, практически никаких действий, предусмотренных этой системой, произвести невозможно.
Что может вызвать такую неисправность? Самой простой проблемой, приводящей к такому результату, является нарушение целостности шлейфов питания или интерфейса системы. Зачастую попадание пыли или грязи внутрь такого разъема приводит к появлению этой неисправности. И большинство опытных пользователей не особенно пугаются при появлении такого сообщения, а просто перестыковывают разъемы питания и интерфейса. Эта надпись может выглядеть примерно так, как показано на фото выше.
При возникновении такой неисправности, первое, что необходимо определить, - является ли данная проблема физической или программной. Как это выяснить? После появления сообщения о том, что компьютер не видит жесткий диск, необходимо перегрузить машину и войти в BIOS. Что такое BIOS? Это программа, которая записана в ПЗУ материнской платы компьютера. Она загружается еще до операционной системы и определяет периферийные устройства, с которыми будет работать материнская плата. Для загрузки BIOS необходимо нажать соответствующую клавишу на клавиатуре, обычно это кнопка DEL или F2. После входа в BIOS можно увидеть следующую картинку.
На этом фото видно, что BIOS не обнаружил на компьютере жестких дисков. В этом случае могла возникнуть проблема, описанная выше, и компьютер, будучи отсоединенным от шлейфа питания или интерфейса, невидим для BIOS. С другой стороны, любая неисправность в плате управления винчестером приведет к такой проблеме. При этом если и удастся решить эту проблему, то только в соответствующем сервисном центре. Самостоятельно в домашних условиях ее устранить практически невозможно.
Но бывают случаи, когда жесткий диск видим для BIOS, а операционная система не загружается либо идет постоянная перезагрузка Windows. В каких случаях это происходит? Тогда, когда при работе с операционной системой произошло удаление одного из системных файлов или при перезаписи произошла ошибка, и файл читается неправильно. Также может произойти физическое повреждение винчестера, царапина или скол поверхности диска. Если в этом месте находился один из системных файлов, то операционная система не сможет его прочитать и выдаст, как говорят системные администраторы, синий экран смерти, который предлагает перезагрузить систему. Если ошибка повторится, то лучше обратиться к системному администратору. Иногда такие программные ошибки достаточно легко исправить без переустановки операционной системы. Но случается так, что они являются фатальными, и исправить их можно только с помощью полной переустановки системы. Для решения такого рода проблем обычно используют системные утилиты, которые занимаются восстановлением программных ошибок. Что это за программы?
Для восстановления программных ошибок существует достаточно много программ, которые можно разбить на две категории. К первой относятся утилиты, которые находятся внутри системы, и ими можно воспользоваться после полной загрузки операционной системы. Таковыми являются наборы программ по обслуживанию винчестеров.
К примеру, как обслужить жесткий диск Windows 7? Произвести обслуживание вашего накопителя можно прямо из программы. Для этого достаточно зайти в "Мой компьютер" и в нем выбрать диск, который хотим обслужить. Нажимаем на вкладку "Свойства" и видим следующую картинку, представленную на фото выше.
Как видно на картинке, пользователю предлагается три утилиты:
Ошибки исправляет только первая программа, а остальные просто обслужат этот диск. Но существуют программы, которые работают без операционной системы. Преимущество таких утилит в том, что они могут обслужить диск даже тогда, когда операционная система не загружается. К примеру, одна из таких программ имеет название FDISK и разработана компанией Microsoft как утилита обслуживания дисков до установки операционной системы. Ее применяют опытные пользователи компьютерной техники Norton Disk Doctor, и таких программ на самом деле достаточно много, поэтому выбор во многом зависит от предпочтений конкретного человека. Перед установкой "Виндовс" с жесткого диска его желательно обслужить подобной программой и исправить возможные ошибки.
Зачастую многие пользователи сталкиваются с проблемой восстановления данных на проблемном жестком диске. Как уже писалось выше, нередко информация, хранящаяся на нем, ценится гораздо больше, чем сам винчестер. Поэтому работа по восстановлению потерянных данных является не только ценной, но и высокооплачиваемой. Многое зависит от того, как исчезла информация. Важно помнить то, как "Виндовс" с жесткого диска удаляет информацию.
Операционная система не стирает информацию, которую хочет убрать пользователь. Она просто удаляет оглавление винчестера, которое позволяет найти данную информацию. Такое оглавление называется FAT-таблицей. И если после этого на тело жесткого диска Windows 10 другая информация не записывалась, то ее достаточно легко восстановить. Существует множество программ, способных выполнить эту работу. По отзывам многих пользователей, одной из лучших является Acronis Recovery Expert.
Как бы там ни было, быть постоянно под угрозой того, что ценная информация находится в опасности, не желает ни один пользователь. Поэтому прилагаются усилия для того, чтобы свести риски к минимуму. Что можно сделать? Резервное копирование полезной информации винчестера в целом или сектора жесткого диска помогает решить эту проблему.
Какие способы резервного копирования существуют?
Уделяя большое внимание сохранности информации, не стоит забывать и о выборе компании-изготовителя жесткого диска, а также технических параметрах, характеризующих качество этого винчестера. Если говорить о бренде производителя накопителя, то стоит выбрать более известную компанию, хотя такой жесткий диск будет стоить немного дороже. Некоторые пользователи предпочитают фирму Seagate.
Если говорить о технических параметрах, то при всех равных условиях стоит обратить внимание на скорость чтения и записи информации. Иногда эти данные помогут сделать выбор в пользу того или иного винчестера.
Итак, жесткий диск - это накопитель очень ценной и важной информации в компьютере. Поэтому необходимо приложить массу усилий для того, чтобы выбрать качественный винчестер. Также следует позаботиться о регулярном обслуживании вашего устройства. Кроме этого, важно обратить внимание на безопасность информации, если таковая есть на вашем компьютере. Если вы приложите все эти усилия, то ваш жесткий диск будет долго служить вам, а информация на нем будет в полной сохранности. Работа вашего устройства находится полностью в ваших руках, поэтому примите все меры для нормального его функционирования.
Расшифровка маркировки внутренних винчестеров WD :
(1)WD (2)000 (3)0 (4)A (5)B (6)C (7)D
1 . Western Digital.
2 . Одна или три цифры, служат для определения объёма диска. Объём измеряется в величинах, указанных в п.4.
3 . 0 — служит для выделения некоторых особенностей. Например, диск WD5001ABYS отличается от WD5000ABYS только тем, что у первого – перпендикулярный метод записи против параллельного у второго.
4 . Буква, описывающая величину, в которой измеряется объём, указанный в п.2, и форм-фактор диска:
5 . Буква, описывающая сегмент рынка, для которого предназначен диск, и семейство, к которому он принадлежит:
6 . Буква, описывающая обороты и размер кэша:
7 . Буква, описывающая интерфейс жёсткого диска:
Старая маркировка
Выше приведен относительно новый способ маркировки. Ранее применялся шаблон, в котором п.п. 4-5 отсутствовали; на размер диска отводилось две или три цифры (объём измерялся в гигабайтах); следующая за ними цифра была зарезервирована для всех семейств; в п.6 применялась также буква L (7200 rpm/2 МБ), а буква P имела другое значение – 7200 rpm/8 МБ; в п.7 применялась также буква R (SATA-150).
Например: WD800JB: 80 ГБ, 8 МБ буфер, 7200 rpm, IDE, а WD800JD: 80 ГБ, 8 МБ буфер, 7200 rpm, SATA; WD5000AAKS: 500 ГБ, 3.5", семейство Caviar, 16 МБ, 7200 rpm, SATA2; WD5000BEVT: 500 ГБ, 2.5", 8 МБ, 5400 rpm, SATA2.
Примечание:
1. Я слышал, что у винчестеров WD есть рампа. Для чего она нужна?
Действительно, на некоторых накопителях WD есть рампа. На ней находится блок головок, когда блины раскручиваются, останавливаются или когда накопитель выключен. Это способствует повышению ударопрочности накопителя в нерабочем состоянии, также в долгосрочной перспективе увеличивается надёжность работы вследствие уменьшения контакта и износа пластин и головок.
2. Включёнными в какой режим поставляются диски с интерфейсом SATA-300?
Жёсткие диски с индексом “S” (SATA-300) продаются включёнными в режим SATA-300 и отключенной функцией Spread Spectrum Clocking (SSC).
3. Для чего используются джамперы?
Замыкание контактов 1-2
ведёт к включению функции Spread Spectrum Clocking.
Замыкание контактов 3-4
включит режим Power Management (режим включения РМ2: для того, чтобы включить подачу питания в режиме ожидания, поместите перемычку на контакты 3-4. Данный режим обеспечит управляемое раскручивание с помощью команды на раскручивание в соответствии со стандартом АТА и предназначен в основном для работы серверов/рабочих станций, работающих в многодисковых конфигурациях.
Важно! Для режима РМ2 необходима совместимая система BIOS, поддерживающая эту функцию. Если РМ2 включён и не поддерживается системой BIOS, жёсткий диск не раскручивается и поэтому не определяется системой.
Примечание: функция РМ2 действует не на всех дисках WD с интерфейсом SATA).
Замыкание контактов 5-6
включит режим передачи SATA150.
Замыкание контактов 7-8
приведёт к сдвигу на один сектор разделов в дисках с Advanced Format.
4. У некоторых накопителей WD есть два разъёма для подключения питания: SATA и Molex. К какому из них подключать?
Подключать питание можно к любому, но не к обоим одновременно.
5. У всех винчестеров, что я видел, снизу есть плата с электроникой. Купил WD, так у него эта плата пустая! Это нормально?
У винчестеров WD плата с электроникой перевёрнута. Такой прием, по мнению WD, позволяет решить сразу две задачи – защитить микросхемы от внешних воздействий и обеспечить их охлаждение. Поскольку микросхемы находятся под слоем текстолита, их невозможно случайно повредить острым предметом при распаковке и установке винчестера в корпус. Защищены они и от статического электричества. Между печатной платой и корпусом имеется слой термопроводящего материала, благодаря которому микросхемы могут отдавать тепло металлу.
6. Для чего на платах электроники WD установлены датчики ускорения?
На платах присутствуют один или два датчика ускорения, служащие для определения вибрации накопителя во время работы и позволяющие контроллеру скомпенсировать перемещение/ускорение актуатора, вызванные этими вибрациями. Они позволяют быстро и точно попадать на нужную дорожку даже в условиях повышенной вибрации (технология RAFF – п.17г).
7. Какую гарантию даёт WD на свои десктопные винчестеры?
3 года на серии Caviar Green/Blue и 5 лет на серии Caviar Black, RE и Raptor.
8. В чём отличия серий Caviar Green, Caviar Blue, Caviar Black?
Green — небыстрые, тихие, холодные, мало потребляющие диски. Скорость вращения шпинделя — в диапазоне 5000—5600 об/мин (т.е. скорость — фиксирована, но у разных моделей может быть разной). Отлично подходят для хранения данных. Паркуются в простое (имеют рампу). Функция парковки может мешать пользователю, тогда требуется её отключение с помощью утилиты wdidle.
Blue — обычные диски общего назначения. Скорость вращения шпинделя — 7200 об/мин.
Black — позиционируются как высокопроизводительные диски. Отличия от Blue: имеют двухъядерный процессор (маркетинг говорит — «два процессора»); могут иметь больше кэша, чем Blue-"одноклассник"; воздушные спойлерные пластины, рассекающие потоки воздуха; двойное крепление шпинделя (снизу на платформе с мотором и сверху на крышке); двойной актуатор на некоторых моделях; 5 лет гарантии.
9. В чём отличия дисков серии Raptor от дисков серий Caviar Blue/Black?
Основное отличие — скорость вращения у Raptor 10 000 об/мин против 7200 у Caviar. Как следствие этого, время доступа у Raptor существенно меньше. Гарантия на диски Raptor – 5 лет.
Raptor X — это обычный Raptor, имеющий на верхней крышке большую прозрачную линзу, сквозь которую можно наблюдать за его работой.
Диски VelociRaptor имеют, к тому же, пластины 2.5" и формат 2.5", что ещё больше снижает время доступа.
Некоторые модели VelociRaptor (WD3000GLFS и WD3000HLFS) могут устанавливаться как в отсеки 2.5", так и в отсеки 3.5". Для этого применяется поставляемый с диском металлический радиатор формата 3.5", который вместе с закреплённым в нём накопителем привинчивают стандартными винтами в отсеке 3.5".
10. В чём отличия серий Caviar RE от Caviar Green/Blue/Black?
RE означает «RAID Edition». Диски серий RE имеют увеличенное MTBF, иную микропрограмму, поддерживают технологию TLER (см п.17в). Производителем позиционируются для профессиональных применений, например, в системах хранения данных или серверах/рабочих станциях при работе в RAID-массивах. Гарантия на них – 5 лет.
Имеют два процессора; систему компенсации вибраций; систему подстройки полёта головок; систему TLER; рампу.
Серия RE-GP — это диски серии Green с функциями серии RE.
11. Чем отличаются диски WD5000AAKS и WD5000KS?
Главное их отличие (и это касается всех моделей, маркировки которых отличает только наличие «АА» у одной и отсутствие – у другой) заключается в том, что диск с «АА» имеет существенно большую плотность записи, чем диск без оной. Такие диски имеют меньшее количество пластин, а значит, они быстрее, потребляют чуть меньше энергии и имеют чуть меньшую температуру (например, WD5000KS содержит четыре блина, а WD5000AAKS – три). Естественно, что диски с «АА» — новее.
12. Стоит ли покупать винчестер RE в домашнюю систему?
Замечу, что, по моему мнению, вышеуказанные особенности этой серии в домашних условиях практически не дают никаких преимуществ. Теперь рассмотрим стратегию поведения разных дисков в разных системах.
Обычные десктопные диски разрабатываются для самостоятельной работы, и при подключении к RAID-контроллеру о его присутствии они даже не подозревают. Если в процессе работы накопителя возникают ошибки, то его микропрограмма старается исправить их самостоятельно с помощью встроенной системы коррекции ошибок. Если процесс исправления затянется более чем на 8 секунд (хоть стандарта на время ожидания контроллера не существует, эти 8 секунд характерны для большинства RAID-контроллеров), то RAID-контроллер сочтёт диск неисправным и выключит его из массива, что может привести к неприятным последствиям.
Для винчестера WD, использующего технологию TLER (п.18в), ситуация иная. В случае возникновения ошибки накопитель 7 секунд пытается исправить её своими силами, а затем передаёт информацию об ошибке RAID-контроллеру, который и решает, исправлять её сейчас или оставить на потом.
Однако при возникновении обратной ситуации (винчестер с TLER работает вне RAID) накопитель «думает», что подключён к RAID-контроллеру, и при невозможности исправить ошибку своими средствами признаёт своё бессилие и предлагает заняться решением проблемы контроллеру. А его нет…
Поэтому сама Western Digital не рекомендует ставить в систему, где RAID не планируется, винчестер WD с TLER.
13. Какая максимальная температура винчестеров WD?
Для современных винчестеров WD предельно допустимой является температура 60 градусов на поверхности банки. Однако это не означает, что накопитель сможет долго работать при таком нагреве.
14. Все программы показывают, что у моего винчестера WD температура 70 градусов. Что делать?
По данным техподдержки Western Digital, у винчестеров выпуска с 25 октября 2005 по середину апреля 2006 были проблемы с калибровкой термодатчика, и поэтому он показывает температуру выше реальной на 20 и более градусов. Проблема лечится сменой прошивки.
15. Есть ли у WD диски с перпендикулярной записью?
Такой метод записи применяется в модели WD7500AAKS и всех более новых моделях всех серий.
16. Правда ли, что у винчестеров семейства Caviar Green скорость вращения шпинделя меняется от 5400 до 7200 об/мин в зависимости от нагрузки?
Нет, это всего лишь маркетинговая уловка производителя. На самом деле ситуация сложилась такая: для семейства Caviar Green WD заявлена возможность разной скорости шпинделя на разных моделях, но на каждом конкретном диске эта скорость ПОСТОЯННА, что подтверждается цитатой из описания технологии IntelliPower: «For each GreenPower drive model, WD may use a different, invariable RPM» (http://www.westerndigital.com/en/library/sata/28).
Т.к. WD не раскрывает, какова же истинная скорость у выпущенных моделей, скрываясь за ничего не значащим лейблом IntelliPower, приходится ориентироваться на результаты тестов. Так вот, по данным различных тестирований подтверждается предположение, что все винчестеры Caviar Green сейчас имеют 5400 (гораздо чаще) и 5000 (реже) об/мин (например, http://www.storagereview.com/1000.sr?page=0%2C2 , http://www.silentpcreview.com/article786-page2.html). Таким образом, нынешние «зелёные» диски WD имеют скорость 5400 или 5000 об/мин, которая в ходе работы НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ.
17. Где расположены датчик температуры на дисках WD?
Внутри банки в области, отмеченной красным кружком. Именно температура этого датчика отображается в S.M.A.R.T.
18. Какие фирменные технологии есть у WD?
а) SecureConnect – более надёжное соединение разъёмов SATA (требует наличие специального кабеля от WD);
б) FlexPower – наличие как SATA, так и molex-разъёмов питания;
в) TLER (RAID-specific Time-Limited Error Recovery) – позволяет сократить время, требуемое для восстановления ошибок чтения, снижает процент отказа RAID (см. п.13);
г) RAFF (Rotary Accelerator Fead Forward) – оптимизирует эксплуатационные характеристики дисков при работе в условиях вибрации, например, в серверах, монтируемых в стойки и сетевых хранилищах данных.
д) SoftSeek — снижает шум актуатора при позиционировании, оптимизируя форму управляющего сигнала, подаваемого на привод головок при перемещении их на большие расстояния;
е) IntelliPark — парковка головок в режиме бездействия (применяется в Caviar Green);
ж) IntelliSeek — подвод блока головок к нужному сектору как раз к моменту его прихода под головку, вместо бешеного полёта к треку и дальнейшего ожидания нужного сектора.
19. Как пользоваться программой wdidle для изменения параметров парковки винчестеров при простое?
wdidle нужно скопировать на загрузочный DOS CD/DVD/флэшку, перевести SATA-контроллер в IDE-режим, на всякий случай отключить другие диски, загрузиться с загрузочного носителя. Далее запустить программу с соответствующими параметрами:
/S — устанавливает таймер на время, после которого диск паркует головки в случае отсутствия обращений к нему, в сотнях миллисекунд (параметр может быть равен от 1 до 255). По умолчанию он равен 80, т.е. 80*100 мс=8000 мс=8 с;
/D — запрещает парковку;
/R — отображает текущее значение таймера;
/? — выводит help утилиты.
20. Что такое технология Advanced Format?
Это технология, используемая при производстве некоторых серий новых террабайтных HDD. Суть её заключается в том, что поверхность дисков делиться на сектора нестандартного размера — 4 КБ против 512 байт обычных. Это хорошо сказывается для работы файлами большого размера и наоборот отрицательно при работе с малыми файлами. Таким образом, такие HDD лучше использовать только для создания файлохранилищ, но не для активной работы с диском, иначе это грозит снижением производительности.
К тому же, для работы таких дисков с Windows XP их форматирование возможно только специальной утилитой WD Align, иначе опять же будет заметно катастрофическое снижение производительности.
21. Как узнать количество пластин и головок в различных винчестерах WD? В спецификациях ничего нет.
WD часто упрекают в непредоставлении информации о количестве головок и пластин в конкретных дисках конечному пользователю. Поэтому приходится добывать эту информацию из обзоров. Вот что удалось узнать:
а) диски объёмом до 160 ГБ:
б) диски объёмом 250-400 ГБ:
в) диски объёмом 500 ГБ:
г) диски объёмом 600-800 ГБ:
д) диски объёмом 1-1.5 ТБ:
е) диски объёмом 2 ТБ и выше:
Жесткие диски, или, как их еще называют, винчестеры, являются одной из самых главных составляющих компьютерной системы. Об это знают все. Но вот далеко не каждый современный пользователь даже в принципе догадывается о том, как функционирует жесткий диск. Принцип работы, в общем-то, для базового понимания достаточно несложен, однако тут есть свои нюансы, о которых далее и пойдет речь.
Вопрос предназначения, конечно, риторический. Любой пользователь, пусть даже самого начального уровня, сразу же ответит, что винчестер (он же жесткий диск, он же Hard Drive или HDD) сразу же ответит, что он служит для хранения информации.
В общем и целом верно. Не стоит забывать, что на жестком диске, кроме операционной системы и пользовательских файлов, имеются созданные ОС загрузочные секторы, благодаря которым она и стартует, а также некие метки, по которым на диске можно быстро найти нужную информацию.
Современные модели достаточно разнообразны: обычные HDD, внешние жесткие диски, высокоскоростные твердотельные накопители SSD, хотя их именно к жестким дискам относить и не принято. Далее предлагается рассмотреть устройство и принцип работы жесткого диска, если не в полном объеме, то, по крайней мере, в таком, чтобы хватило для понимания основных терминов и процессов.
Обратите внимание, что существует и специальная классификация современных HDD по некоторым основным критериям, среди которых можно выделить следующие:
Сегодня многие пользователи задумываются над тем, почему называют винчестерами, относящимися к стрелковому оружию. Казалось бы, что может быть общего между этими двумя устройствами?
Сам термин появился еще в далеком 1973 году, когда на рынке появился первый в мире HDD, конструкция которого состояла из двух отдельных отсеков в одном герметичном контейнере. Емкость каждого отсека составляла 30 Мб, из-за чего инженеры дали диску кодовое название «30-30», что было в полной мере созвучно с маркой популярного в то время ружья «30-30 Winchester». Правда, в начале 90-х в Америке и Европе это название практически вышло из употребления, однако до сих пор остается популярным на постсоветском пространстве.
Но мы отвлеклись. Принцип работы жесткого диска кратко можно описать как процессы считывания или записи информации. Но как это происходит? Для того чтобы понять принцип работы магнитного жесткого диска, в первую очередь необходимо изучить, как он устроен.
Сам жесткий диск представляет собой набор пластин, количество которых может колебаться от четырех до девяти, соединенных между собой валом (осью), называемым шпинделем. Пластины располагаются одна над другой. Чаще всего материалом для их изготовления служат алюминий, латунь, керамика, стекло и т. д. Сами же пластины имеют специальное магнитное покрытие в виде материала, называемого платтером, на основе гамма-феррит-оксида, окиси хрома, феррита бария и т. д. Каждая такая пластина по толщине составляет около 2 мм.
За запись и чтение информации отвечают радиальные головки (по одной на каждую пластину), а в пластинах используются обе поверхности. За которого может составлять от 3600 до 7200 об./мин, и перемещение головок отвечают два электрических двигателя.
При этом основной принцип работы жесткого диска компьютера состоит в том, что информация записывается не куда попало, а в строго определенные локации, называемые секторами, которые расположены на концентрических дорожках или треках. Чтобы не было путаницы, применяются единые правила. Имеется ввиду, что принципы работы накопителей на жестких дисках, с точки зрения их логической структуры, универсальны. Так, например, размер одного сектора, принятый за единый стандарт во всем мире, составляет 512 байт. В свою очередь секторы делятся на кластеры, представляющие собой последовательности рядом находящихся секторов. И особенности принципа работы жесткого диска в этом отношении состоят в том, что обмен информацией как раз и производится целыми кластерами (целым числом цепочек секторов).
Но как же происходит считывание информации? Принципы работы накопителя на жестких магнитных дисках выглядят следующим образом: с помощью специального кронштейна считывающая головка в радиальном (спиралевидном) направлении перемещается на нужную дорожку и при повороте позиционируется над заданным сектором, причем все головки могут перемещаться одновременно, считывая одинаковую информацию не только с разных дорожек, но и с разных дисков (пластин). Все дорожки с одинаковыми порядковыми номерами принято называть цилиндрами.
При этом можно выделить еще один принцип работы жесткого диска: чем ближе считывающая головка к магнитной поверхности (но не касается ее), тем выше плотность записи.
Жесткие диски, или винчестеры, потому и были названы магнитными, что в них используются законы физики магнетизма, сформулированные еще Фарадеем и Максвеллом.
Как уже говорилось, на пластины из немагниточувствительного материала наносится магнитное покрытие, толщина которого составляет всего лишь несколько микрометров. В процессе работы возникает магнитное поле, имеющее так называемую доменную структуру.
Магнитный домен представляет собой строго ограниченную границами намагниченную область ферросплава. Далее принцип работы жесткого диска кратко можно описать так: при возникновении воздействия внешнего магнитного поля, собственное поле диска начинает ориентироваться строго вдоль магнитных линий, а при прекращении воздействия на дисках появляются зоны остаточной намагниченности, в которой и сохраняется информация, которая ранее содержалась в основном поле.
За создание внешнего поля при записи отвечает считывающая головка, а при чтении зона остаточной намагниченности, оказавшись напротив головки, создает электродвижущую силу или ЭДС. Далее все просто: изменение ЭДС соответствует единице в двоичном коде, а его отсутствие или прекращение - нулю. Время изменения ЭДС принято называть битовым элементом.
Кроме того, магнитную поверхность чисто из соображений информатики можно ассоциировать, как некую точечную последовательность битов информации. Но, поскольку местоположение таких точек абсолютно точно вычислить невозможно, на диске нужно установить какие-то заранее предусмотренные метки, которые помогли определить нужную локацию. Создание таких меток называется форматированием (грубо говоря, разбивка диска на дорожки и секторы, объединенные в кластеры).
Что касается логической организации HDD, здесь на первое место выходит именно форматирование, в котором различают два основных типа: низкоуровневое (физическое) и высокоуровневое (логическое). Без этих этапов ни о каком приведении жесткого диска в рабочее состояние говорить не приходится. О том, как инициализировать новый винчестер, будет сказано отдельно.
Низкоуровневое форматирование предполагает физическое воздействие на поверхность HDD, при котором создаются секторы, расположенные вдоль дорожек. Любопытно, что принцип работы жесткого диска таков, что каждый созданный сектор имеет свой уникальный адрес, включающий в себя номер самого сектора, номер дорожки, на которой он располагается, и номер стороны пластины. Таким образом, при организации прямого доступа та же оперативная память обращается непосредственно по заданному адресу, а не ищет нужную информацию по всей поверхности, за счет чего и достигается быстродействие (хотя это и не самое главное). Обратите внимание, что при выполнении низкоуровневого форматирования стирается абсолютно вся информация, и восстановлению она в большинстве случаев не подлежит.
Другое дело - логическое форматирование (в Windows-системах это быстрое форматирование или Quick format). Кроме того, эти процессы применимы и к созданию логических разделов, представляющих собой некую область основного жесткого диска, работающую по тем же принципам.
Логическое форматирование, прежде всего, затрагивает системную область, которая состоит из загрузочного сектора и таблиц разделов (загрузочная запись Boot record), таблицы размещения файлов (FAT, NTFS и т. д.) и корневого каталога (Root Directory).
Запись информации в секторы производится через кластер несколькими частями, причем в одном кластере не может содержаться два одинаковых объекта (файла). Собственно, создание логического раздела, как бы отделяет его от основного системного раздела, вследствие чего информация, на нем хранимая, при появлении ошибок и сбоев изменению или удалению не подвержена.
Думается, в общих чертах принцип работы жесткого диска немного понятен. Теперь перейдем к основным характеристикам, которые и дают полное представление обо всех возможностях (или недостатках) современных винчестеров.
Принцип работы жесткого диска и основные характеристики могут быть совершенно разными. Чтобы понять, о чем идет речь, выделим самые основные параметры, которыми характеризуются все известные на сегодня накопители информации:
Емкость представляет собой общее количество информации, которая может быть записана и сохранена на винчестере. Индустрия по производству HDD развивается так быстро, что сегодня в обиход вошли уже жесткие диски с объемами порядка 2 Тб и выше. И, как считается, это еще не предел.
Интерфейс - самая значимая характеристика. Она определяет, каким именно способом устройство подключается к материнской плате, какой именно контроллер используется, как осуществляется чтение и запись и т. д. Основными и самыми распространенными интерфейсами считаются IDE, SATA и SCSI.
Диски с IDE-интерфейсом отличаются невысокой стоимостью, однако среди главных недостатков можно выделить ограниченное количество одновременно подключаемых устройств (максимум четыре) и невысокую скорость передачи данных (причем даже при условии поддержки прямого доступа к памяти Ultra DMA или протоколов Ultra ATA (Mode 2 и Mode 4). Хотя, как считается, их применение позволяет повысить скорость чтения/записи до уровня 16 Мб/с, но в реальности скорость намного ниже. Кроме того, для использования режима UDMA требуется установка специального драйвера, который, по идее, должен поставляться в комплекте с материнской платой.
Говоря о том, что собой представляет принцип работы жесткого диска и характеристики, нельзя обойти стороной и который является наследником версии IDE ATA. Преимущество данной технологии состоит в том, что скорость чтения/записи можно повысить до 100 Мб/с за счет применения высокоскоростной шины Fireware IEEE-1394.
Наконец, интерфейс SCSI по сравнению с двумя предыдущими является наиболее гибким и самым скоростным (скорость записи/чтения достигает 160 Мб/с и выше). Но и стоят такие винчестеры практически в два раза дороже. Зато количество одновременно подключаемых устройств хранения информации составляет от семи до пятнадцати, подключение можно осуществлять без обесточивания компьютера, а длина кабеля может составлять порядка 15-30 метров. Собственно, этот тип HDD большей частью применяется не в пользовательских ПК, а на серверах.
Быстродействие, характеризующее скорость передачи и пропускную способность ввода/вывода, обычно выражается временем передачи и объемом передаваемых расположенных последовательно данных и выражается в Мб/с.
Говоря о том, что представляет собой принцип работы жесткого диска и какие параметры влияют на его функционирование, нельзя обойти стороной и некоторые дополнительные характеристики, от которых может зависеть быстродействие или даже срок эксплуатации устройства.
Здесь на первом месте оказывается скорость вращения, которая напрямую влияет на время поиска и инициализации (распознавания) нужного сектора. Это так называемое скрытое время поиска - интервал, в течение которого необходимый сектор поворачивается к считывающей головке. Сегодня принято несколько стандартов для скорости вращения шпинделя, выраженной в оборотах в минуту со временем задержки в миллисекундах:
Нетрудно заметить, что чем выше скорость, тем меньшее время затрачивается на поиск секторов, а в физическом плане - на оборот диска до установки для головки нужной точки позиционирования пластины.
Еще один параметр - внутренняя скорость передачи. На внешних дорожках она минимальна, но увеличивается при постепенном переходе на внутренние дорожки. Таким образом, тот же процесс дефрагментации, представляющий собой перемещение часто используемых данных в самые быстрые области диска, - не что иное, как перенос их на внутреннюю дорожку с большей скоростью чтения. Внешняя скорость имеет фиксированные значения и напрямую зависит от используемого интерфейса.
Наконец, один из важных моментов связан с наличием у жесткого диска собственной кэш-памяти или буфера. По сути, принцип работы жесткого диска в плане использования буфера в чем-то похож на оперативную или виртуальную память. Чем больше объем кэш-памяти (128-256 Кб), тем быстрее будет работать жесткий диск.
Основных требований, которые в большинстве случаев предъявляются жестким дискам, не так уж и много. Главное - длительный срок службы и надежность.
Основным стандартом для большинства HDD считается срок службы порядка 5-7 лет со временем наработки не менее пятисот тысяч часов, но для винчестеров высокого класса этот показатель составляет не менее миллиона часов.
Что касается надежности, за это отвечает функция самотестирования S.M.A.R.T., которая следит за состоянием отдельных элементов жесткого диска, осуществляя постоянный мониторинг. На основе собранных данных может формироваться даже некий прогноз появления возможных неисправностей в дальнейшем.
Само собой разумеется, что и пользователь не должен оставаться в стороне. Так, например, при работе с HDD крайне важно соблюдать оптимальный температурный режим (0 - 50 ± 10 градусов Цельсия), избегать встрясок, ударов и падений винчестера, попадания в него пыли или других мелких частиц и т. д. Кстати сказать, многим будет интересно узнать, что те же частицы табачного дыма примерно в два раза больше расстояния между считывающей головкой и магнитной поверхностью винчестера, а человеческого волоса - в 5-10 раз.
Теперь несколько слов о том, какие действия нужно предпринять, если по каким-то причинам пользователь менял жесткий диск или устанавливал дполнительный.
Полностью описывать это процесс не будем, а остановимся только на основных этапах. Сначала винчестер необходимо подключить и посмотреть в настройках BIOS, определилось ли новое оборудование, в разделе администрирования дисков произвести инициализацию и создать загрузочную запись, создать простой том, присвоить ему идентификатор (литеру) и выполнить форматирование с выбором файловой системы. Только после этого новый «винт» будет полностью готов к работе.
Вот, собственно, и все, что вкратце касается основ функционирования и характеристик современных винчестеров. Принцип работы внешнего жесткого диска здесь не рассматривался принципиально, поскольку он практически ничем не отличается от того, что используется для стационарных HDD. Единственная разница состоит только в методе подключения дополнительного накопителя к компьютеру или ноутбуку. Наиболее распространенным является соединение через USB-интерфейс, который напрямую соединен с материнской платой. При этом, если хотите обеспечить максимальное быстродействие, лучше использовать стандарт USB 3.0 (порт внутри окрашен в синий цвет), естественно, при условии того, что и сам внешний HDD его поддерживает.
В остальном же, думается, многим хоть немного стало понятно, как функционирует жесткий диск любого типа. Быть может, выше было приведено слишком много тем более даже из школьного курса физики, тем не менее без этого в полной мере понять все основные принципы и методы, заложенные в технологиях производства и применения HDD, понять не получится.
