Жесткий диск
Жесткий диск
Давайте вспомним, что нам уже известно о жестком диске (Hard Disk Drive, HDD). Винчестер – основное хранилище информации в компьютере. В отличие от оперативной памяти, жесткий диск является энергонезависимым устройством. Это означает, что он способен хранить информацию и после выключения питания компьютера сколь угодно долго.
Объем жестких дисков в наши дни измеряется в гигабайтах, причем счет уже идет на сотни. Недалек час, когда вы сможете похвастаться друзьям терабайтовым винчестером (такие уже есть). На жесткий диск емкостью 1 Тбайт поместится содержимое почти полутора тысяч компакт-дисков: вы только представьте эту кучу!
Если вы заглянете под крышку вашего системного блока, то легко сможете увидеть и рассмотреть предмет нашего разговора (рис. 4.10).
Рис. 4.10. Жесткий диск
Столкнувшись с этим устройством впервые, читатель наверняка удивится. То, что он жесткий, это еще можно понять (сразу видно, что не мягкий). Но почему он называется диском? На вид вроде совсем не круглый, а прямоугольный.
На самом деле то, что мы видим, является не самим жестким диском, а его оболочкой. Эта прямоугольная, начиненная электроникой металлическая коробочка, с одной стороны, защищает спрятанные внутри ее диски с магнитным покрытием от пыли и влаги, а с другой стороны – управляет их работой.
При этом внутри оболочки спрятан не один диск, а несколько. Во время работы компьютера эти диски вращаются вокруг оси, называемой шпинделем, с огромной скоростью (до 7200 об/мин). Диски представляют собой твердые пластины (из алюминия, керамики или стекла) с напылением ферромагнитного слоя, способного (как мы помним из курса физики) намагничиваться.[8] Именно на этом ферромагнитном слое и хранится информация (сколь угодно долго). Сторона пластины, на которую нанесен ферромагнитный слой, называется рабочей поверхностью. Как правило, рабочую поверхность создают с обеих сторон дисков.
Запись и считывание информации с рабочих поверхностей осуществляют специальные магнитные головки. Головки стоят гораздо дороже самих дисков, поэтому иногда в винчестерах некоторые рабочие поверхности остаются без головок (для снижения стоимости).
Простой пример (с моделированием)
Возьмите обычную расческу и несколько компакт-дисков. Вставьте диски между зубьями расчески и оденьте на карандаш. У вас в руках примерная модель жесткого диска, где карандаш – это шпиндель, компакты – магнитные диски, а зубья расчески – головки.
При вращении дисков (на безумно больших скоростях) головки как бы парят на воздушной подушке над поверхностью дисков, так как возникающий поток воздуха не дает головкам соприкасаться (то есть биться как сумасшедшим) с поверхностью. Чтобы головки не портили поверхность диска, находящегося в выключенном состоянии, происходит их «парковка» – перемещение в специально отведенную зону диска и «мягкая посадка» на специально обработанную поверхность.
Во время процесса чтения/записи информации головки могут перемещаться над поверхностью вращающегося диска от края к центру и обратно. Движением головок, как и вращением дисков, управляет специальное электронное устройство – контроллер жесткого диска.
Наверняка вы уже догадались, что попадание любого инородного тела (даже пылинки) в сердце этого «бешеного мотора» может привести к серьезной поломке. Поэтому вся конструкция и помещается в защитный металлический герметичный блок (см. рис. 4.10). Даже давление между внутренней и внешней средой винчестера регулируется с помощью специальных фильтров. Отсюда правило: никогда не разбирайте работоспособные жесткие диски. Собрать обратно без пыли вы их не сможете.
Дорожки, секторы и цилиндры
Если идентификация данных в оперативной памяти осуществляется с помощью определения номеров столбца и строки, в которых находится нужная ячейка с информацией, то для жестких дисков разработана так называемая спецификация P-CHS.[9]
Разобраться с ней очень просто. Во-первых, каждый диск разбивается на концентрические окружности, называемые дорожками (треками). Именно на дорожки записываются данные, и именно над ними парят головки. Дорожки нумеруются, начиная от внешней (нулевой трек). Головки, в свою очередь, тоже нумеруются, начиная с нулевой.
Вертикальная совокупность дорожек, имеющих один и тот же номер, образует цилиндр.
Каждая дорожка дробится на равные сегменты, называемые секторами, – это небольшие участки поверхности вдоль дорожки, содержащие 512 байт информации. Секторы также нумеруются, начиная с первого.
Таким образом, спецификация P-CHS позволяет найти данные по комбинированному номеру, состоящему из номеров головки, цилиндра и сектора.
Виды жестких дисков
В настоящее время вы можете встретить три вида жестких дисков в зависимости от их интерфейса (способа подключения к материнской плате).
• SCSI (Smart Computer Systems Interface – системный интерфейс малых компьютеров). Данный интерфейс (кстати, его название читается как «скази», хотя это и противоречит правильному английскому произношению) был создан в 1986 году и предназначен для подключения к компьютеру различных устройств, в том числе винчестеров (рис. 4.11).
Рис. 4.11. Винчестер с интерфейсом SCSI
SCSI отличается высокой скоростью передачи данных (до 320 Мбайт/с), низкой нагрузкой на процессор и возможностью одновременного подключения до 15 устройств (как внутренних, так и внешних). Но есть два маленьких «но». Во-первых, сам SCSI-винчестер стоит намного дороже, чем жесткие диски других видов. А во-вторых, к такому жесткому диску придется допонительно покупать SCSI-контроллер, а он тоже очень дорогой. По причине дороговизны винчестеры с интерфейсом SCSI практически не встречаются у обычных пользователей. Как правило, их можно обнаружить на серьезных машинах в солидных фирмах. Вот если вы когда-нибудь начнете серьезно работать с видео, тогда и будет смысл задуматься о SCSI. А пока просто запомните, что существует такой интерфейс.
• Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment) был создан в качестве альтернативы SCSI. Его разновидность PATA (Parallel ATA) используется для подключения так называемых IDE[10] – устройств, имеющих встроенный контроллер (см. рис. 4.10). Это означает, что для IDE-диска не нужно отдельно покупать контроллер, в отличие от SCSI.
ATA-интерфейс получил широкое распространение, так как намного дешевле и проще, чем SCSI. Именно поэтому большинство производителей материнских плат интегрируют в свою продукцию разъемы именно для IDE-устройств (см. рис. 3.10).
Следует отметить, что ATA-интерфейс имеет и ряд недостатков:
– несколько меньшую производительность – наиболее быстрые спецификации интерфейса UltraATA/100 и UltraATA/133 позволяют осуществлять передачу данных со скоростью 100 и 133 Мбайт/с соответственно (сравните со скоростью SCSI);
– невозможность подключения более четырех устройств;
– невозможность подключения внешних устройств.
Однако смеем предположить, что многие пользователи этих минусов просто не заметят. Поэтому именно такими жесткими дисками укомплектовано большинство домашних компьютеров. И хотя на смену им уже приходят представители следующего поколения, вы наверняка неоднократно будете иметь дело именно с IDE-дисками.
В процессе совершенствования жесткие диски IDE обзавелись еще одним приятным качеством – режимом DMA (Direct Memory Access – прямой доступ к памяти). Скажем несколько слов и о нем.
Дело в том, что раньше обмен информацией между винчестером и оперативной памятью происходил при участии процессора. Сами понимаете, что лишние хлопоты отнюдь не ускоряли его работу. Режим DMA позволяет жесткому диску и оперативной памяти обмениваться данными напрямую. Процессор в этот момент занимается другими важными делами, и все довольны. Режим DMA поддерживают все современные винчестеры. Так что волноваться из-за его отсутствия стоит только в случае покупки подержанного жесткого диска.
• SATA (Serial ATA) – новая технология, которая, несомненно, вытеснит ATA (рис. 4.12). В настоящее время интерфейс SATA позволяет передавать данные со скоростью 150 Мбайт/с, но разработчики обещают, что скоро увеличат этот показатель до 600 Мбайт/с.
Рис. 4.12. Разъем SATA на жестком диске
• SATA II – дальнейшее развитие интерфейса SATA. Скорость обмена данными у этого интерфейса достигает 300 Мбайт/с.
Реальная же скорость приема/передачи данных от винчестера контроллеру и в обратном направлении, как правило, ниже. Это зависит от множества факторов.
Интерфейс SATA поддерживают практически все современные материнские платы, и, вероятно, в скором будущем этот интерфейс полностью вытеснит ATA.
Что касается внешних размеров жестких дисков, то определяющей здесь является ширина. Возможных вариантов два: 5,25 и 3,5? (помните еще, что такое дюймы?). В зависимости от этого винчестер крепится в одной из секций корпуса (см. рис. 3.3). Жесткие диски размером 5,25? практически не встречаются, вряд ли вам случится устанавливать такой на свой компьютер. Что касается высоты, то она может изменяться (в разумных пределах, конечно) в зависимости от емкости и модели. В ноутбуках применяются совсем маленькие винчестеры размером 2,5?. В последнее время такие устройства часто используются в видеокамерах, мультимедийных проигрывателях и даже как внешние носители информации. В настольных компьютерах жесткие диски 2,5? не используются (они медленнее и дороже).
На этом, пожалуй, закончим краткий обзор различных видов жестких дисков и перейдем к рассмотрению критериев их оценки, которые применимы к «винтам» всех типов.
Параметры винчестеров
Рассмотрим основные параметры, которыми характеризуются жесткие диски.
• Объем. Здесь, как и в большинстве случаев с памятью, действует правило: чем больше – тем лучше! В настоящее время вы можете найти в продаже жесткие диски объемом от 80 Гбайт. При выборе винчестера следует учитывать, что стоимость дисков, отличающихся друг от друга по объему в два раза, может разниться на каких-нибудь $10. Поэтому стоит обращать внимание и на другие его параметры.
• Скорость вращения шпинделя. Данный параметр влияет на скорость работы жесткого диска и, как следствие, на производительность всего компьютера. Так что на скорости вращения шпинделя мы бы экономить не советовали, тем более что стоимость более быстрой модели не значительно выше.
Максимальная скорость вращения для IDE-дисков составляет 7200 об/мин, более медленные крутятся со скоростью 5400 об/мин (это значение встречается уже разве что у винчестеров ноутбуков). Один из авторов слышал как-то забавный довод, что, мол, медленные «винты» реже ломаются. Так давайте вернемся к счетам с костяшками, они вообще вечные.
• Размер кеша. Да, и в жестком диске есть кеш. Это ускоряет обмен информацией, так как в кеше хранятся данные, которые наиболее часто требуются процессору. Легко догадаться, что чем кеш больше, тем лучше. Как правило, сейчас встречаются жесткие диски с размером кеша 2Мбайт, но можно найти и 8Мбайт. Если у вас есть возможность выбрать жесткий диск с кешем большего объема, советуем это сделать.
Совет
С другой стороны, не стоит переплачивать за увеличенный кеш более $10–15. Как показывает практика, заметного прироста в производительности компьютера вы не заметите.
• Скорость передачи данных. Этот параметр особенно актуален для IDE-винчестеров. Сами понимаете, чем скорость выше, тем лучше. Как мы уже говорили, лучший показатель на сегодняшний день – 133 Мбайт/с для IDE, разумеется, до 150 Мбайт/с для SATA и до 300 Мбайт/с для SATA II.
• Фирма-производитель. На данный параметр тоже следует обращать внимание. Наиболее известными производителями жестких дисков являются Maxtor, Seagate и Western Digital. Хотя подделывать жесткие диски – занятие достаточно сложное, все-таки обращайте внимание на производителя. Вдруг вам попадется винчестер совсем неизвестного производителя. Лучше на всякий случай воздержаться от такой покупки.
• Издаваемый при работе шум. Это самый безобидный показатель работы жестких дисков. При плотно закрытых крышках системного блока даже самый шумный винчестер будет едва слышен (правда, некоторых и он раздражает). Различные модели жестких дисков шумят по-разному, так что, если вы хотите выбрать более тихий, проконсультируйтесь с продавцом. Кстати, в качественных компьютерных корпусах реализована мягкая подвеска жестких дисков с помощью резиновых втулок. Она гасит основную часть шума, производимого жестким диском. В общем, это нетрудно реализовать и самостоятельно – нужно просто вырезать из старой велосипедной камеры шайбы и прикрутить винчестер через них.
Внимание!
Если ваш неслышный жесткий диск вдруг стал шуметь, свистеть и постукивать, значит, время бить тревогу, поломка не за горами! Лучше всего сразу переписать с него все важные файлы на другой винчестер или компакт-диски. Когда жесткий диск прикажет долго жить, это будет сделать очень трудно, а иногда и невозможно. Правда, существуют организации, занимающиеся восстановлением данных с неисправных винчестеров, но подобные услуги стоят дорого, да и гарантии, что вся информация будет восстановлена, никто не даст.
Как вы наверняка помните, на материнской плате присутствует несколько разъемов для подключения жестких дисков (IDE или SATA). Мало того, на современных материнских платах можно найти несколько SATA-разъемов и один-два IDE. Последний скорее используется для совместимости, поскольку большинство существующих оптических приводов подключаются именно к IDE. Поэтому при необходимости увеличить объем жесткого диска (например, если вы пошли на повышение и у вас прибавилось работы) совершенно не обязательно менять винчестер на новый, большего размера, достаточно просто приобрести второй. Впрочем, об установке дополнительных жестких дисков мы поговорим в главе 11.
Необходимо отметить, что обращаться с винчестером нужно крайне осторожно. Нарушение баланса вращающихся дисков может привести к удару читающей головки о рабочую поверхность, что может повлечь за собой потерю всей сохраненной на жестком диске информации и, как следствие, необходимость его замены.
Не следует перемещать включенный компьютер или заставлять его работать в перевернутом состоянии (например, положив системный блок набок). Помните, что диски рассчитаны на вращение в горизонтальной плоскости.
Соблюдение этих простых правил снизит риск поломки жесткого диска и, что немаловажно, сохранит содержащуюся на нем информацию!
Переносные HDD
Буквально несколько слов и о таком чуде техники. По большому счету, любой жесткий диск можно достать из системного блока, аккуратно упаковать, перенести к другому компьютеру и подключить (мы и сами неоднократно так делали). Однако весь этот процесс достаточно трудоемок, да и рискован.
Вот и появились переносные жесткие диски (рис. 4.13). В домашних условиях необходимости в их использовании практически нет. Переносить огромные объемы информации приходится, как правило, представителям весьма ограниченного круга специальностей.
Рис. 4.13. Такой винчестер очень удобен, если нужно перенести 100 Гбайт информации
Некоторые переносные HDD (как-то мы мало использовали эту аббревиатуру) вставляются в специальное гнездо (которое, в свою очередь, крепится в секции 5,25?), но их постепенно вытесняют полностью автономные устройства, подключающиеся к компьютеру с помощью кабеля.
Критерии оценки переносных жестких дисков точно такие же, как и обычных (внутренних). В среднем они работают несколько медленнее, но разница постепенно сокращается. А вот стоимость подобных устройств несколько выше.
Что связывает жесткий диск и американских косуль?
Кстати, а почему жесткий диск так странно называют – винчестер? О, это отдельная история.
Отдельная история
Легенда гласит, что первый в мире жесткий диск благодаря стараниям фирмы IBM увидел свет в далекой Северной Америке в семидесятых годах прошлого столетия. Он «имел на борту» (вроде бы) 30 цилиндров, каждый из которых разделялся (якобы) на 30 секторов. Следует отметить, что различные источники дают разную информацию о том, чего именно у этого «изделия 30–30» было именно по 30. Далее многие авторы компьютерной литературы расходятся, но большинство утверждает, что по аналогии с автоматическими винтовками фирмы Winchester, имеющими калибр 30–30, такие жесткие диски стали называться винчестерами. Это утверждение не совсем корректное, так как у винтовки Winchester не было такого калибра. Но зато та же компания выпустила патрон с маркировкой 30–30 Winchester, который имел калибр 0,3 дюйма и содержал 30 гран пороха. Быстро возросшая популярность данных патронов (они широко используются в США для охоты на косуль и ланей) подтолкнула и другие компании выпускать именно этот тип патронов. Так что, видимо, некорректно устанавливать связь «изделия 30–30» именно с винтовкой Winchester, а вот с патроном напрашивается прямая ассоциация. Видимо, среди работников IBM были любители поохотиться на косуль. Хотя это тоже всего лишь версия, а истина, как обычно, где-то рядом.
Ну что ж, а теперь предлагаем немного передохнуть, чтобы с новыми силами познакомиться с другими, не менее важными комплектующими компьютера, но уже в следующей главе.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.