Жесткий диск: зачем нужны разделы?
Часто люди задают мне вопрос: зачем нужны два, три и более разделов и исходя из чего нужно выбирать их количество и размер? Универсального ответа на этот вопрос, наверное, нет, но некоторые рекомендации дать можно. Рассмотрим два варианта:
Вариант 1. Существует один логический раздел под все.
Плюсы:
- Свободное пространство используется максимально эффективно (сильно распухающими таблицами FAT можно пренебречь).
- Если к вам придет друг со своим винчестером, то после подключения его первый раздел не будет "влазить" между вашим C и D, меняя ваш D на E, E на F..., создавая проблемы программному обеспечению на всех логических дисках, кроме первого.
Минусы:
- Крайне проблематичным становится восстановление удаленных файлов (главная проблема - ОС и, особенно, ее файл подкачки), т.к. Windows постоянно меняет размер файла подкачки, создает и удаляет временные файлы, что приводит к тому, что сектора, занимаемые удаленным файлом, физически перезаписываются.
- Очень быстро (особенно благодаря ОС или нескольким ОС) файлы и папки становятся крайне фрагментированными.
Рассмотрим пример-задачу: Нужно определить, во сколько раз (обозначим k) падает скорость чтения, если файл фрагментирован. Решение: Есть логический раздел с размером кластера 32 Кб и файлом в 20 Мб с фрагментированностью 20%.
Предположим также, что скорость последовательного чтения равна 20 Мб/с, а время позиционирования 10 мс (на самом деле это время гораздо больше, что увеличивает k, однако это время удобно для расчетов). Соответственно, файл занимает 640 кластеров, из них 128 - фрагментированы и для их прочтения нужно тратить время на позиционирование: 1280 мс в сумме.
Получается, что на чтение такого файла будет потрачено 1+1,28 секунды (время последовательного чтения + время позиционирования), что в 2,28 раза больше, чем при чтении нефрагментированного файла.
На заметку(!):
- При размере кластера 16 или 8 Кб суммарное время поиска увеличивается в 2 или 4 раза соответственно (за счет увеличения количества секторов, в том числе и тех, для доступа к которым необходимо позиционирование).
- С увеличением скорости линейного чтения, коэффициент потери производительности увеличивается (при переходе от нефрагментированного чтения к фрагментированному), хотя суммарная производительность растет.
Другими словами, чем выше скорость линейного чтения, тем больше вы можете выиграть от нефрагментированного чтения.
- При фрагментации 40(10)% суммарное время поиска увеличивается (уменьшается) в 2 раза.
- Вообще при оценке скоростных параметров в разумных пределах можно пользоваться следующей формулой:
k - коэффициент уменьшения скорости чтения/записи фрагментированного файла по сравнению с нефрагментированным.
Вариант 2. Существует несколько логических дисков.
Минусы:
При неправильном разбиении и использовании логических дисков вы в лучшем случае ничего не выигрываете по сравнению с вариантом 1.
Становится сложнее полностью использовать все свободное пространство.
Рассмотрим пример. Есть 4 логических диска и на каждом свободно 180 Мб. В сумме есть 720 Мб, а записать фильм объемом 650 Мб невозможно.
Плюсы: (при правильном разбиении и использовании!)
- Невысокая скорость фрагментации системы и, как следствие, максимальная производительность HDD сохраняется гораздо дольше, чем в случае единственного раздела.
- Высокая скорость дефрагментации(!) системы. Дефрагментация системы может быть разделена на несколько частей.
- Становится возможным корректно использовать программы восстановления удаленных файлов. Т.е. файл отката (и вариант восстановленного файла) записывать на другой раздел. Программа, которая не смогла восстановить файл, по крайней мере, не ухудшит ситуацию. Вероятность восстановления приближается к 100%.
- Каждая операционная система может (и должна) быть установлена на отдельный раздел.
Итак, рассмотрение плюсов и минусов закончено.
Приведу возможный вариант разбиения на логические диски, который каждый может переделать "под себя".
Disk C: Раздел под 1-ю операционную систему. Если это Windows 98, то 1 Гб - это более чем достаточно, даже если выставить минимальный размер файла подкачки 256 Мб. При объеме оперативной памяти 128 Мб крайне трудно представить ситуацию, когда Swap (файл подкачки) станет больше, чем 256 Мб. Полезно (и крайне желательно) дефрагментировать его и разместить в начале диска С.
Система будет быстрее, если перейти от FAT32 к FAT (FAT16).
При использовании FAT на разделе 1 Гб вы полнее сможете использовать дисковое пространство, если установите размер кластера 16 Кб, для чего необходимо установить размер диска С чуть менее 1 Гб, например 988 Мб.
Disk D: Даже если вы не собираетесь устанавливать 2-ю операционную систему, желательно предусмотреть для нее место сразу, т.к. потом придется очень много возиться с Partition Magic. Если второй раздел не отдавать под Windows XP, то 1 Гб будет вполне достаточно даже для Windows 2000.
Естественно, что это с условием размещения ее файла подкачки на другом разделе.
Крайне полезно совместить его с файлом подкачки Windows 98, для чего необходимо выставить такой же минимальный размер и переименовать (D:\)pagefile.sys (Swap Windows 2000) в (C:\)Win386.Swp (Swap Windows 98).
Сделать это можно с помощью Regedit.exe в Windows 2000. О технологии работы с реестром я рассказывать не буду, скажу лишь, что переименовывать нужно будет в 4-х местах реестра, если это делается сразу после установки Windows 2000, и в 6-ти местах, если эта операция будет осуществляться потом.
Как и в случае с диском С, можно сделать размер диска 988 Мб и использовать FAT.
Disk E: Если двух операционных систем вам достаточно, то диск E можно использовать под различные программы, которыми вы пользуетесь. Надо подчеркнуть, что размеры системных дисков выбирались исходя из того, что вы не будете устанавливать на них ничего, кроме самих ОС.
Т.к. дополнительные программы будут установлены на отдельном разделе, то при сносе Windows и последующей переустановке всех программ все они будут уже дефрагментированы (если, конечно, перед сносом они в таком состоянии находились). Более того, многие (но не все) программы не нужно будет держать в двух экземплярах: для Windows 2000 и Windows 98.
Некоторые программы будут работать и без переустановки. При таком подходе наиболее употребительные программы умещаются в 1 Гб + специфические для вас программы.
Если игры сюда не ставить, то можно добавить не более 1–1.5 Гб. Если двух операционных систем недостаточно, то Disk E, F... отводится для требуемых систем, а сказанное о Disk E будет относиться к следующему разделу (т.е. за всеми системными).
Disk F,G... далее можно сделать диск для игр и для фильмов. Диск для игр будет содержать среднее количество файлов, поэтому нежелательно делать там кластера размером 16 или 32 Кб. На разделе же для фильмов (и музыки), напротив, желательно принудительно выставить размер кластера 32 Кб.
Если взять жесткий диск объемом 20 Гб, то после создания перечисленных выше разделов у вас на эти два раздела останется около 16–17 Гб. Вряд ли вы одновременно играете в такое количество игр, которое не умещается в 1–3 Гб.
Поэтому под фильмы можно отвести 14-16 Гб. Дефрагментация всех созданных разделов, при практически любой степени фрагментации, будет занимать около 10-15 минут, за исключением самого большого раздела, однако если хранить там только большие файлы (а к этому все и шло), то дефрагментация там если и потребуется, то очень не скоро.
К тому же на ее осуществление нужно будет не более часа.
В принципе, можно и не создавать отдельные разделы для игр и фильмов (больших файлов), но все-таки, частенько, меняя игры, было бы неплохо иметь возможность быстро произвести дефрагментацию.
Последним можно создать раздел под большое количество очень маленьких файлов, которые к тому же часто меняют свой размер (например, под документы или программы). Вряд ли вам под эти нужды понадобится более чем 100–120 Мб.
При использовании FAT размер кластера можно выставить равным 2 Кб, а при использовании FAT32 - 512 Байт (для более полного использования дискового пространства). Преимуществом размещения этого раздела последним в данной конфигурации является то, что в любой момент можно крайне быстро увеличить размер этого раздела.
- Помните, что для восстановления FAT существует гораздо больше утилит, чем для восстановления FAT32.
- Оценить потери дискового пространства из-за того, что размер файла не кратен размеру кластера, можно по формуле:
- Уже при использовании диска на 6-15 Гб эффективность приведенного выше варианта разбиения становится существенно менее эффективной.
При использовании жестких дисков емкостью 30, 40 и более Гб ситуация обратная. Дополнительную емкость можно потратить на увеличение раздела под большие файлы.
На дисках таких объемов иметь один раздел крайне неэффективно (т.к. ОС держит в памяти FAT XX тех разделов, с которыми работает, в случае одного большого раздела сильно "распухшая" FAT32 будет постоянно присутствовать в памяти).
Об утилитах для манипуляций с разделами. Можно использовать DOS программу FDisk.Exe, которую можно найти в каталоге C:\Windows\Command или Partition Magic (минимально известная мне версия 5.0, сейчас есть версия 7.0).
Для использования второй программы нужно установить Windows.
Как действовать этими утилитами. Те, кому приходилось разбивать на разделы и форматировать диски от 20 Гб, знают, насколько это быстрее делает Partition Magic с отключенной проверкой плохих секторов (для уравнивания условий работы с FDisk).
Далее, FDisk работает с полной потерей всех данных, а Partition Magic позволяет не потерять ничего (все зависит от ваших рук).
Поэтому если у вас уже есть какие-либо разделы, используйте Partition Magic. Если винчестер "новенький", то сначала нужно создать один большой раздел с помощью FDisk.Exe.
Отформатировать его c помощью Format.com, установить Windows 9X/Me/NT/2000 (не все их, конечно же, а выбранную вами) и Partition Magic и буквально мгновенно создавать разделы в Windows, т.к. чем меньше данных, которые нельзя терять, тем быстрее работает Partition Magic.
В заключение хотелось бы сказать, что главная цель статьи - предложить вариант разбиения жесткого диска на разделы и показать, зачем это нужно и что дает.
Именно поэтому вопросам "как" это сделать, в отличие от вопросов "что" и "чем" сделать, я уделил значительно меньше внимания, т.к. это уже тема отдельной статьи.
Вадим Шутько,
Жёсткий диск, HDD или винчестер – запоминающее устройство для постоянного хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. HDD расшифровывается как Hard Disk Drive , отсюда и название – жёсткий: внутри корпуса устройства находятся диски из металла или стекла, на которых нанесено магнитное напыление. Именно на этот слой и записываются данные.
Сегодня на рынке HDD формата 3.5 дюйма представлены очень широко, причём есть разнообразие не только в объёме винчестеров, но и в скорости их работы, внутреннем устройстве, типе. В этих параметрах стоит разобраться, чтобы понять, какой жёсткий диск лучше приобрести.
Устройство и типы жёстких дисков
Как было сказано выше, жёсткий диск предназначен для постоянного хранения информации, и отличие его памяти от ОЗУ в том, что она энергонезависима – то есть сохраняется на носителе при отключении питания. Жёсткий диск представляет собой электромеханическое устройство, то есть имеет движущиеся детали, и состоит из нескольких основных частей.
Это интегральная схема, которая управляет процессами записи/чтения и работой диска. Она устанавливается поверх основного корпуса диска. В самом же корпусе спрятано сердце винчестера, состоящее из шпинделя (электромотора), который вращает диск; считывающей головки (коромысла), которое подвижно и считывает информацию непосредственно с поверхности носителя, и самих магнитных дисков памяти (их может быть разное количество, располагаются они один над другим, слоями).
На рынке сейчас распространены три типа жёстких дисков:
Дорогие модели HDD могут отличаться от дешёвых при равном объёме именно скоростью передачи данных, она будет заметно выше, благодаря многим факторам: может быть лучше оптимизирована кэш-память, иначе организован электро-механический узел, разное количество магнитных дисков на равный объём. Также зачастую дорогие диски более надёжны и устойчивы к внешним воздействиям.
Скорость передачи данных – совокупный результат всех остальных параметров и применённых в диске технологий, поэтому, если ваш выбор зависит в основном от скорости диска, то удобно ориентироваться именно по нему. Чем более диск скоростной, тем он будет дороже.
Какой объём выбрать?
· 250 - 500 ГБ
– стоит выбрать как бюджетный вариант, или в офисный пк, когда не требуется большого объёма для хранения медиа-файлов. Для установки программ и системы, впрочем, места вполне хватит. Также небольшой объём, в случае скоростной модели, можно использовать исключительно для установки операционной системы, а данные хранить на более медленно диске большего объёма.
· 1 Тб - 4 ТБ
– такой объём подойдёт для домашнего компьютера, хватит для хранения большой коллекции фильмов в hd-разрешениях. Объём минимум в 1 ТБ сейчас является стандартным для рядового пользователя.
· 5 - 10 Тб
– максимальный объём для жёстких магнитных дисков на сегодня. Обойдётся вам весьма дорого, и скорее необходим при работе с большими объёмами файлов, например, при профессиональном монтаже. Как вариант – создание RAID массива такого же объёма из дисков по 1-2 ТБ, что позволит увеличить скорость.
На что ещё обратить внимание?
· Оптимизация под RAID-массив . Понадобится, если вы хотите создать массив из нескольких дисков. Смысл в том, что вместо нескольких отдельных дисков система начинает видеть один объединённый, что в разных типах массива повышает скорость или надёжность. Однозначно стоит выбирать, если вам нужна максимальная надёжность или максимальная скорость в массиве.
Жестким диском является устройство для хранения информации, которое для этой цели использует магнитную запись.
Благодаря магнитной записи появляется возможность перезаписывать информацию на носитель многократно. Винчестер является главным накопителем данных в подавляющем большинстве компьютеров. В отличии от «гибкого» диска (дискеты), данные в винчестере записываются на жесткие (алюминиевые или стеклянные) пластины.
Есть несколько версий о возникновении названия винчестер. Самая известная из них гласит, что в 1973 году вышел жесткий диск 3340 от IBM, у которого при разработке было кодовое название 30-30 (в конструкции присутствовали две пластины, каждая по тридцать мегабайт). Это название совпадало с маркировкой винтовочного патрона «Winchester 30-30» (диаметром 0.3 дюйма, зарядом пороха - 30 гран, примерно 2 грамма). Есть также версия, что это название появилось только из-за названия патрона, который был первым боеприпасом, созданным в США для гражданского оружия на бездымном порохе, который был лучше, чем старые патроны по всем показателям и очень быстро получил широкую известность.
В США и Европе название «винчестер» не употребляется уже давно, а в странах СНГ оно прижилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге уменьшилось до слова «винт».
Как устроен жесткий диск
Жесткий диск состоит из нескольких дисковых пластин, нанизанных на вращающуюся ось, которая называется шпиндель.
Пластины покрыты ферромагнитным сплавом, который при понижении температуры до определенного значения приобретает магнитные свойства.
Информацию считывают так называемые считывающие головки. Они не должны касаться поверхности дисков, что увеличивает срок службы винчестера. Если вращение отсутствует, то головки убираются за границу диска, во избежание контакта с его поверхностью. В каждом жестком диске существует так называемая парковочная зона. Это место где останавливаются головки в те моменты, когда винчестер выключен, или находится в режиме низкого энергопотребления.
Диски с головками находятся в герметической области с очищенным от пыли воздухом. Кроме того, в устройстве также находится плата управления и шпиндельный привод.
При работе винчестера, сначала включается привод, который запускает шпиндель. Когда пластины достигают определенной скорости, около них образуется плотный воздушный поток. Потом опускаются считывающие головки, которые считывают данные на дистанции в несколько микрон от поверхности диска, что достигается благодаря воздушному потоку. Если вращение остановлено, головки снова подымаются и отводятся в сторону.
Помимо привода и герметичного блока, в жестком диске находится блок электроники. В его состав входит интерфейсный блок, буферная память, система управления, ПЗУ и декодирующий блок.
Все данные, поступающие к винчестеру, попадают в интерфейсный блок. Он обеспечивает связь диска с компьютером.
Поскольку скорость интерфейсной части и накопителя различаются, то для выравнивания их скоростей применяется специальный буфер, который состоит из модулей быстродействующей памяти.
Все составляющие жесткого диска регулируются системой управления. Она получает, обрабатывает и отсылает сигналы на датчики, отслеживает позицию считывающих головок и выполняет много других операций, необходимых для точной и безотказной работы.
Все служебные данные винчестера, а также всевозможные программы для системы управления и для системы обработки сигнала находятся в ПЗУ.
Сигнал, считанный с диска, подается в аналоговой форме. Для преобразования в цифровой вид используется блок декодирования. Он также устраняет помехи в исходном сигнале, что улучшает качество обработки.
Логическое представление жесткого диска
Любые записываемые или считываемые с жесткого диска данные имеют адрес на жестком диске, необходимый для их поиска.
Чтобы создать адресное пространство, необходима операция форматирования, которая также подразумевает немедленное удаление всего содержимого жесткого диска.
В каждом жестком диске есть кольцевые области на поверхности диска, называемые дорожками. Сами дорожки разделяются на сектора. Каждый сектор каждой дорожки имеет одинаковый размер.
В случае, когда винчестер состоит из нескольких пластин, то вводится понятие цилиндра. Цилиндр - это набор дорожек на поверхности пластин, которые находятся на одинаковом расстоянии от центра.
В жестком диске с одной пластиной адресация происходит по номеру дорожки и сектора. Требуемая область образуется их пересечением. Если же в винчестере находится множество пластин, то адрес задается по номеру цилиндра, который определяет дорожки, номер считывающей головки, определяющий необходимую пластину и номер сектора.
Основные параметры жестких дисков
Главными параметрами сегодняшних жестких дисков есть их размер, емкость, разъем, скорость вращения, энергопотребление, размер буфера, время произвольного доступа, скорость передачи информации, уровень шума, сопротивляемость ударам.
Среди этих характеристик, основной является объем накопителя . Эта величина определяет количество информации, которую можно на нем хранить. Сейчас популярными являются диски на 500 гигабайт и один терабайт для настольных компьютеров, а также 320 и 500 - гигабайтные винчестеры для ноутбуков.
Скорость передачи информации и скорость вращения шпинделя , также очень важные параметры. Эти характеристики оказывают влияние на скорость передачи данных между системой и накопителем. Скорость шпинделя отображает количество оборотов диска в секунду. Чем больше скорость, тем быстрее будут считываться данные с поверхности. Скорость передачи данных отображает скорость обмена данными между винчестером и компьютером. В этом случае можно улучшить быстродействие за счет увеличения скорости интерфейса подключения винчестера.
Энергопотребление - очень важная характеристика для нетбуков и ноутбуков. Она позволяет экономить заряд батареи, позволяя устройствам работать дольше.
Интерфейс подключения - это связь, которая передает сигналы между винчестером и системой, а также протоколы (правило обмена между ними). Есть несколько основных видов интерфейсов подключения - SATA 2, IDE, SATA и так далее.
Время произвольного доступа - время, которое необходимо для выполнения винчестером операции чтения-записи на любом участке магнитного диска.
Уровень шума - звук, который создается винчестером при его работе. Этот звук состоит из шума при вращения шпинделя и шума при позиционировании. Тихим считается винчестер с уровнем шума 26 децибел и ниже.
Сопротивляемость ударам - сопротивляемость винчестера скачкам давления или ударам.
Особенности винчестеров для ноутбуков
Ноутбук является компьютером, следовательно, компоненты у ноутбука и компьютера идентичны. Но из-за меньших размеров, а также экономии энергии и уменьшения тепловыделения, винчестеры для ноутбуков имеют некоторые особенности.
У ноутбука сильно ограничено пространство для устройств внутри корпуса, из-за этого оборудование для ноутбуков меньшего размера, чем для настольных компьютеров. Например, жесткие диски в 3.5 дюйма используются для настольных систем, для ноутбуков, в свою очередь, диаметр жесткого диска составляет 2.5 дюйма и меньше. Такое уменьшение сказывается и на объеме, пластины 3.5 дюйма вмещают больше данных, чем 2.5 - дюймовые.
Типичным разъемом подключения накопителей 1.8 дюйма является IDE, хотя уже начали появляться жесткие диски на базе SATA, как у настольных компьютеров.
Чтобы экономить энергию и повысить стабильность работы используются накопители с меньшим числом оборотов. Винчестеры также выключатся по истечению некоторого времени. Все это делает жесткие диски для ноутбуков более экономными, но и более медленными.
В подавляющем большинстве ноутбуков, в отличии от стационарных систем, можно установить только один винчестер, но сейчас этот недостаток легко устраняется приобретением внешнего накопителя - винчестера, подключаемого через интерфейс USB. Компании производители винчестеров для ноутбуков: Samsung, Western Digital, Seagate, Toshiba и другие.
Внешние жесткие диски
Сегодня существует несколько методов подключения внешних устройств. Есть жесткие диски, которые подключаются к USB порту, который используются в основном для обмена информацией с камерами и другими мобильными устройствами. Из-за невысокой пропускной способности данной шины, подобные диски не смогут сравниться в скорости обмена данными и производительности с внутренними устройствами.
Профилактика и устранение неисправностей жестких дисков
Все поломки жестких дисков можно разделить на произошедшие по вине пользователя или производителя. К первым относятся такие неисправности, которые возникли из-за небрежной и неправильной эксплуатации: различные поломки в следствии падений ноутбука, скачивания и устанавливания вредоносного программного обеспечения, попадания насекомых внутрь, проливания жидкости и других нарушений правил использования жестких дисков. При возникновении таких проблем нужно обратиться в сервисный центр. Если у вас нет опыта работы с винчестерами, то лучше поручить это дело профессионалам, это убережет вас от потери личных данных.
В случае попадания жидкости или при сбоях в работе после удара, то лучше сразу отдать ноутбук в сервисный центр на диагностику, потому что последствия таких повреждений могут непредсказуемо отразиться на работе вашего устройства.
Вторую категорию составляют поломки аппаратной или логической структуры дисков. Такие повреждения можно разделить на физические, в следствии внешних факторов, повреждения поверхности диска, сбои в работе электроники, ошибок чтения и записи. В большинстве случаев после этих повреждений диск уже нельзя отремонтировать, поскольку после удара происходит поломка двигателя или поломка других критических частей конструкции устройства. Лучше всего отнести такое устройство в сервисный центр на диагностику.
Попадание пыли, и перегрев обычно приводит к повреждениям поверхности диска. Такой диск не будет виден системой, при его работе можно будет слышать характерный стук головок. В такой ситуации возможен ремонт в сервисном центре. Он происходит путем отключения головок, которые считывают дефектные поверхности и переносом всей необходимой информации на новый диск. Весь процесс довольно сложен и должен проводиться опытными специалистами с использованием специального оборудования, настоятельно не рекомендуется разбирать винчестер в домашних условиях, если вы не обладаете достаточными для этого знаниями.
Порой повреждения поверхности приводят к выходу головок из строя. Такая проблема может также возникнуть сама по себе. Признаком ее является стук головок при работе винчестера, который особо заметен во время выполнения операции чтения-записи. Также винчестер может не определяться компьютером. Такие проблемы возникают в результате перегрева жесткого диска или механических ударов. Ремонт в таком случае полностью аналогичен ремонту поврежденной поверхности.
Поломки платы управления или другой электроники возникают из-за короткого замыкания, скачков напряжения или пролитой жидкости. При таких неисправностях жесткий диск не издает никаких звуков и не определяется системой. Тут решающую роль может сыграть везение. При некоторых неисправностях следует сразу менять устройство, в лучшем случае можно восстановить часть информации. Порой будет достаточно заменить недорогую плату.
Проблемы чтения-записи самые распространенные. Они проявляются в возникновении поврежденных блоков на винчестере, которые не считываются, нарушают целостность данных и могут привести к их потере. Обычно такие ошибки возникают из-за неполадок с поверхностью диска, правда могут возникать и в следствии проблем с элементами управления. Диагностику ошибок можно провести также и в домашних условиях с использованием специального программного обеспечения, но восстановление данных лучше произвести в сервисном центре.
Если диск не определяется системой, или неправильно определяется объем, то, скорее всего, повреждена служебная информация на поверхности диска или в ПЗУ. Если неполадки произошли в ПЗУ, то правильнее будет немедленно обратиться в сервисный центр и провести прошивку или замену микросхемы ПЗУ. В случае потери данных из-за повреждения поверхности, то служебные данные просто перезаписывается на другие не поврежденные участки.
Неполадки самого привода или заклинивание шпинделя возникает вследствие удара. Диск начинает тихонько жужжать, или постукивать. При таких повреждениях ремонт невозможен.
Как правильно пользоваться винчестером
Чтобы ваш накопитель служил вам долго и надежно необходимо придерживаться таких правил:
- Осторожно обращаться с ноутбуков, избегать падений и прочих повреждений.
- Постоянно обновляйте ваши . Не посещайте сомнительные сайты и не запускайте сомнительные программы.
- Проводите дефрагментацию и проверку вашего жесткого диска ежемесячно.
- Все важные данные храните в виде резервных копий на внешних носителях, потому что затраты на создание какого-нибудь документа могут значительно превышать стоимость покупки нового винчестера.
- Не нужно заполнять жесткий диск полностью, всегда оставляйте определенное количество свободного пространства.
- Не делайте частое полное форматирование винчестера, форматирование рассчитано на предельное число раз.
- Нельзя резко менять положение работающего винчестера в пространстве.
Эти советы помогут уберечь ваш жесткий диск от поломок и позволят сохранить ваши время и деньги.
Жесткий диск (HDD, ВИНТ, ВИНЧЕСТЕР) – это накопитель информации в персональном компьютере. Жесткий диск – предназначен для хранения и передачи информации. На жестком диске данные хранятся на магнитной поверхности диска. Информация записывается и снимается с помощью магнитных головок. Внутри жесткого диска может быть установлено несколько пластин — дисков. Двигатель, вращающий диск, включается при подаче питания на диск и остается включенным до снятия питания. Двигатель вращается с постоянной скоростью, измеряемой в оборотах в минуту (rpm). Данные организованы на диске в цилиндрах, дорожках и секторах. Цилиндры — концентрические дорожки на дисках, расположенные одна над другой. Дорожка затем разделяется на сектора. Диск имеет магнитный слой на каждой своей стороне. Каждая пара головок одета как бы на «вилку», обхватывающую каждый диск. Эта «вилка» перемещается над поверхностью диска с помощью отдельного серводвигателя (а не шагового, как часто ошибочно думают — шаговый двигатель не позволяет быстро перемещаться над поверхностью). Все жесткие диски имеют резервные сектора, которые используются его схемой управления, если на диске обнаружены дефектные сектора.
Устройство жесткого диска:
Интерфейсы жестких дисков
Интерфейсом накопителей называется набор электроники, обеспечивающий обмен информацией между контроллером устройства (кеш-буфером) и компьютером. Интерфейс — это способ взаимодействия жесткого диска и материнской платы компьютера. Он представляет собой набор специальных линий и специального протокола (набора правил передачи данных). То есть чисто физически — это шлейф (кабель, провод), с двух сторон которого находятся входы, а на жестком диске и материнской плате есть специальные порты (места, куда присоединяется кабель). Таким образом, понятие интерфейс — включает в себя соединительный кабель и порты, находящиеся на соединяемых им устройствах.
IDE — в переводе с английского «Integrated Drive Electronics», что буквально означает — «встроенный контроллер». Это уже потом IDE стали называть интерфейсом для передачи данных, поскольку контроллер (находящийся в устройстве, обычно в жестких дисках и оптических приводах) и материнскую плату нужно было чем-то соединять. Его (IDE) еще называют ATA (Advanced Technology Attachment), получается что то вроде «Усовершенствованная технология подсоединения».
Что тут сказать, IDE хоть и был очень медленный (пропускная способность канала передачи данных составляла от 100 до 133 мегабайта в секунду в разных версиях IDE — и то чисто теоретически, на практике гораздо меньше), однако позволял присоединять одновременно сразу два устройства к материнской плате, используя при этом один шлейф.
Причем в случае подключения сразу двух устройств, пропускная способность линии делилась пополам. Однако, это далеко не единственный недостаток IDE. Сам провод, как видно из рисунка, достаточно широкий и при подключении займет львиную долю свободного пространства в системном блоке, что негативно скажется на охлаждении всей системы в целом. В общем IDE уже устарел морально и физически, по этой причине разъем IDE уже не встретить на многих современных материнских платах, хотя до недавнего времени их еще ставили (в количестве 1 шт.) на бюджетные платы и на некоторые платы среднего ценового сегмента.
Следующим, не менее популярным, чем IDE в свое время, интерфейсом является SATA (Serial ATA) , характерной особенностью которого является последовательная передача данных. Стоит отметить, что на момент написания статьи — является самым массовым для применения в ПК.
Интерфейсы SATA, SATA 2(II), SATA 3 (III)
В 2002 году появились первые жёсткие диски, с прогрессивным, на то время, интерфейсомSATA . Максимальная скорость передачи данных которого, составляла 150 Мбайт/c.
Если говорить о преимуществах, то первое что бросается в глаза – это замена 80-жильного шлейфа (рис.1), на семижильный кабель SATA (рис.3), который намного устойчивее к помехам, что позволило увеличить стандартную длину кабеля с 46 см до 1м. Также, были разработаны соответствующие разъёмы SATA (рис.4), которые в несколько раз компактнее, нежели разъёмы предшествующего стандарта IDE. Это позволило разместить на материнской плате больше разъёмов, теперь на новых материнских платах можно встретить более 6 разъёмов SATA, против традиционных 2-3 IDE, в старых материнских платах ориентированных на данный стандарт.
Далее, появился стандарт SATA ІІ, скорость передачи данных докатилась до 300 Мбайт/c. Данный стандарт заимел множество преимуществ, среди них: технология Native Command Queuing (именно она позволила достичь скорости 300Мбайт/с), горячее подключение дисков, выполнение нескольких команд одной транзакцией и другие.
Ну, а в 2009 году на свет был представлен интерфейс SATA 3 . Данным стандартом предусмотрена передача данных со скоростью 600 Мбайт/c (для жёстких дисков «ой» как избыточно).
В актив улучшений интерфейса можно дописать более эффективное управление питанием и, конечно же, повышение скорости.
Следует отметить, что SATA, SATA II и SATA III, полностью совместимы.
- 1956 год - жёсткий диск IBM 350 в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник и имел вес 971 кг, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нём покрытых чистым железом тонких дисков диаметром 610 мм составлял около 5 миллионов 6-битных байт.
- 1980 год - первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб.
- 1981 год - 5,25-дюймовый Shugart ST-412, 10 Мб.
- 1986 год - стандарты SCSI, ATA.
- 1990 год - максимальная ёмкость 320 Мб.
- 1995 год - максимальная ёмкость 2 Гб.
- 1997 год - максимальная ёмкость 10 Гб.
- 1998 год - стандарты UDMA/33 и ATAPI.
- 1999 год - IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб.
- 2000 год - IBM выпускает Microdrive ёмкостью 500 Мб и 1 Гб.
- 2002 год - стандарт ATA/ATAPI-6 и накопители емкостью свыше 137 Гб.
- 2003 год - появление SATA.
- 2003 год - Hitachi выпускает Microdrive ёмкостью 2 Гб.
- 2004 год - Seagate выпускает ST1 - аналог Microdrive ёмкостью 2.5 и 5 Гб.
- 2005 год - максимальная ёмкость 500 Гб.
- 2005 год - стандарт Serial ATA 3G.
- 2005 год - появление SAS.
- 2005 год - Seagate выпускает ST1 - аналог Microdrive ёмкостью 8 Гб.
- 2006 год - применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях.
- 2006 год - появление первых «гибридных» жёстких дисков, содержащих блок флеш-памяти.
- 2006 год - Seagate выпускает ST1 - аналог Microdrive ёмкостью 12 Гб.
- 2007 год - Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб.
- 2009 год - на основе 500-гигабайтных пластин Western Digital, затем Seagate Technology LLC выпустили модели ёмкостью 2 Тб.
- 2009 год - Samsung выпустила первые жёсткие диски с интерфейсом USB 2.0
- 2009 год - Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объемом 1 Тб
- 2009 год - появление стандарта SATA 3.0.
- 2010 год - Seagate выпускает жёсткий диск объемом 3 Тб.
- 2010 год - Samsung выпускает жёсткий диск с пластинами, у которых плотность записи - 667 Гб на одной пластине
- 2011 год - Western Digital выпустила первый диск на 750 Гб пластинах.
В данной статье будет идти речь только о жестких дисках (HDD) то есть о носителях на магнитных дисках. О SSD будет следующая статья.
Что такое жесткий диск
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.
Для чего компьютеру нужен жесткий диск
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.
Из чего состоит жесткий диск
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.
Как работает жесткий диск
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.
Виды жестких дисков и их производители
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.
Характеристики жестких дисков
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.
