Что такое жесткий диск. Какие виды бывают, устройство, характеристики

Какие бывают жесткие диски, для чего нужны, как устроены и как правильно выбрать

Сохранность данных на компьютере играет критически важную\u000Aроль как в личной, так и в профессиональной сферах. Утрата данных может\u000Aпривести к серьезным последствиям, таким как потеря важных документов, личных\u000Aфотографий, финансовых отчетов или деловой информации.

Использование надежного оборудования\u000Aобеспечивает защиту данных и предотвращение потенциальных убытков. Рассказываем\u000Aо самом распространенном устройстве хранения данных.

Что такое жесткий диск

Жесткий диск (HDD, Hard Disk Drive) — это устройство для\u000Aхранения данных, использующее магнитный метод записи. HDD предлагают большие\u000Aобъемы хранения за меньшую стоимость по сравнению с другими типами накопителей.\u000AОни широко используются в настольных и портативных компьютерах, серверах и\u000Aсистемах хранения данных, где требуется большая емкость по доступной цене. HDD\u000Aпроверены временем и имеют долгий срок службы при правильной эксплуатации.

Еще одно название жесткого диска — «винчестер» (сейчас реже,\u000Aно еще несколько лет назад оно было общеупотребительным). Оно произошло от\u000Aпервого коммерчески успешного жесткого диска. Этот диск имел кодовое название\u000AWinchester. Диск, который стал известен как «винчестер», был представлен\u000Aкомпанией IBM в 1973 году под модельным номером 3340. Он имел две пластины,\u000Aкаждая из которых могла хранить по 30 мегабайт данных, что в сумме давало 60\u000Aмегабайт. Эти характеристики дали повод инженерам IBM назвать его «30-30».\u000AНазвание «30-30» было созвучно калибру популярной винтовки Winchester,\u000Aпроизводимой в США. Винтовка Winchester, модель 30-30, также известная как\u000A«Winchester Model 1894», имела патроны калибра .30-30. Таким образом, кодовое\u000Aимя «Winchester» закрепилось за жестким диском IBM 3340.

Название «винчестер» быстро стало популярным среди инженеров\u000Aи пользователей, и с тех пор закрепилось за жесткими дисками. Особенно этот\u000Aтермин использовался в русскоязычных странах, где он стал обиходным названием\u000Aдля всех типов жестких дисков, независимо от их производителя и модели.

Для чего нужен жесткий диск

Жесткий диск (HDD) в компьютере выполняет несколько ключевых\u000Aфункций

Хранение данных. Жесткий диск используется для\u000Aдолговременного хранения данных. Это включает операционную систему, приложения,\u000Aдокументы, фотографии, видео, музыку и другие файлы. В отличие от оперативной\u000Aпамяти (RAM), данные на жестком диске сохраняются даже после выключения\u000Aкомпьютера.

Запуск операционной системы. Операционная система\u000Aкомпьютера (например, Windows, macOS, Linux) установлена на жестком диске.\u000AКогда компьютер включается, BIOS или UEFI загружает операционную систему с\u000Aжесткого диска в оперативную память, чтобы она могла управлять всеми ресурсами\u000Aкомпьютера и выполнять программы.

Управление приложениями и файлами. Все установленные\u000Aна компьютере программы и приложения находятся на жестком диске. Когда\u000Aпользователь запускает программу, она загружается с жесткого диска в\u000Aоперативную память. Это касается и всех данных, с которыми работают эти\u000Aпрограммы (например, документы, графические файлы и т. д.).

Временные файлы и кэш. Некоторые программы и\u000Aоперационная система создают временные файлы и используют кэш для ускорения\u000Aработы. Эти данные также хранятся на жестком диске.

Резервное копирование. Жесткие диски часто\u000Aиспользуются для создания резервных копий данных. Пользователи могут хранить\u000Aкопии своих важных файлов на отдельном жестком диске, чтобы защитить их от\u000Aпотери данных в случае сбоя основного накопителя.

Виртуальная память (swap). Операционные системы\u000Aиспользуют часть пространства жесткого диска как виртуальную память, называемую\u000Aфайлом подкачки (swap). Это расширяет доступную оперативную память, позволяя\u000Aвыполнять больше задач одновременно, хотя и с меньшей скоростью по сравнению с\u000Aоперативной памятью.

Жесткие диски остаются важным компонентом компьютеров\u000Aблагодаря их высокой емкости и относительно низкой стоимости хранения данных,\u000Aнесмотря на наличие более быстрых твердотельных накопителей (SSD), которые\u000Aтакже активно используются для этих целей.

Чем жесткий диск отличается от SSD

Жесткий диск (HDD) и твердотельный накопитель (SSD)\u000Aвыполняют схожие функции, но существенно различаются по принципу работы,\u000Aпроизводительности и характеристикам. Вот основные различия между ними:

Принцип работы

HDD. Использует магнитные пластины, которые вращаются\u000Aна шпинделе, и головки чтения/записи, которые перемещаются над пластинами для\u000Aзаписи и считывания данных.

SSD. Использует микросхемы флеш-памяти (NAND), в которых\u000Aданные хранятся в электронном виде без движущихся частей.

Скорость

HDD. Обычно медленнее, так как время доступа к данным\u000Aзависит от скорости вращения пластин и времени перемещения головок. Скорость\u000Aчтения и записи варьируется, но обычно находится в диапазоне 80−160\u000AМБ/с.

SSD. Значительно быстрее, так как доступ к данным\u000Aпроисходит мгновенно за счет использования флеш-памяти. Скорость чтения и\u000Aзаписи варьируется, но может достигать 500−5000 МБ/с в зависимости от\u000Aинтерфейса (SATA или NVMe).

Надежность и долговечность

HDD. Более подвержен механическим повреждениям из-за\u000Aналичия движущихся частей. Чувствителен к ударам и вибрациям.

SSD. Не имеет движущихся частей, что делает его более\u000Aустойчивым к ударам и вибрациям. Однако флеш-память имеет ограниченное\u000Aколичество циклов записи/стирания.

Емкость

HDD. Обычно предлагаются в большем диапазоне\u000Aемкостей, от сотен гигабайт до десятков терабайт, по более доступной цене за\u000Aгигабайт.

SSD. Емкость варьируется от сотен гигабайт до\u000Aнескольких терабайт. Большие емкости (свыше 2 ТБ) значительно дороже по\u000Aсравнению с HDD.

Цена

HDD. Обычно дешевле по сравнению с SSD за единицу\u000Aемкости.

SSD. Дороже, но стоимость постепенно снижается по\u000Aмере развития технологии.

Энергопотребление и шум

HDD. Потребляет больше энергии и создает шум при\u000Aработе из-за вращения пластин и движения головок.

SSD. Потребляет меньше энергии и работает бесшумно,\u000Aчто делает его предпочтительным для ноутбуков и мобильных устройств.

Фрагментация

HDD. Подвержен фрагментации, что может снижать\u000Aпроизводительность со временем, особенно при активном использовании.

SSD. Не подвержен фрагментации, и производительность\u000Aостается стабильной в течение всего срока службы.

В результате, выбор между HDD и SSD зависит\u000Aот конкретных требований пользователя. SSD предпочтительнее для тех, кто ищет\u000Aвысокую производительность, быстроту загрузки системы и приложений, а также\u000Aнадежность. HDD же остаются актуальными для хранения больших объемов данных по\u000Aдоступной цене.

Что такое SSD:

Виды жестких дисков и их характеристики

Жесткие диски (HDD) различаются по ряду характеристик, таких\u000Aкак форм-фактор, интерфейс подключения, емкость и предназначение.

По форм-фактору

3.5-дюймовые HDD. Наиболее распространены в\u000Aнастольных компьютерах и серверах. Они обычно предлагают большие емкости и\u000Aвысокую производительность.

2.5-дюймовые HDD. Используются в ноутбуках и\u000Aнекоторых внешних накопителях. Они меньше по размеру и потребляют меньше\u000Aэнергии, но могут иметь меньшую емкость и производительность по сравнению с\u000A3.5-дюймовыми моделями.

По интерфейсу подключения

SATA (Serial ATA). Самый распространенный интерфейс\u000Aдля подключения жестких дисков в потребительских и корпоративных системах.\u000AПредлагает скорости передачи данных до 6 Гбит/с (SATA III).

SAS (Serial Attached SCSI). Используется в серверах и\u000Aрабочих станциях для профессиональных применений. Обеспечивает более высокую\u000Aнадежность и производительность по сравнению с SATA.

IDE/PATA (Parallel ATA). Устаревший интерфейс,\u000Aкоторый использовался в старых компьютерах. Сегодня практически не\u000Aиспользуется.

По скорости вращения шпинделя

5400 RPM. Обычно используются в ноутбуках и внешних\u000Aжестких дисках для более тихой и энергоэффективной работы.

7200 RPM. Стандарт для настольных компьютеров и\u000Aнекоторых серверов. Обеспечивает лучшую производительность по сравнению с 5400\u000ARPM.

10,000 RPM и выше. Используются в\u000Aвысокопроизводительных серверах и системах хранения данных, где требуется\u000Aвысокая скорость доступа к данным.

По емкости

Малой емкости. Обычно до 500 ГБ, используются в\u000Aбюджетных системах и для хранения резервных копий.

Средней емкости. От 1 ТБ до 4 ТБ, стандарт для\u000Aбольшинства потребительских настольных компьютеров и ноутбуков.

Большой емкости. От 5 ТБ и выше, используются в\u000Aсерверах, системах хранения данных и для архивных целей.

По предназначению

Потребительские HDD. Ориентированы на использование в\u000Aдомашних и офисных компьютерах, ноутбуках и внешних накопителях.

Профессиональные и серверные HDD. Разработаны для\u000Aиспользования в серверах и рабочих станциях. Обладают высокой надежностью,\u000Aдолговечностью и производительностью.

Накопители для видеонаблюдения. Оптимизированы для\u000Aработы с системами видеонаблюдения, поддерживают непрерывную запись большого\u000Aобъема данных.

Накопители для NAS (Network Attached Storage). Специально разработаны для\u000Aиспользования в сетевых хранилищах, обеспечивают высокую надежность и\u000Aсовместимость с многодисковыми конфигурациями.

Эти различия позволяют пользователям выбирать жесткие диски\u000Aв зависимости от их конкретных нужд, от обычных домашних компьютеров до\u000Aвысокопроизводительных серверных систем.

Устройство жесткого диска

Устройство жесткого диска (HDD) включает несколько основных\u000Aкомпонентов, которые работают вместе для записи и чтения данных.

Пластины (диски)

Это круглые диски, изготовленные из алюминия, стекла или\u000Aкерамики, покрытые тонким слоем магнитного материала. Хранят данные в виде\u000Aмагнитных зарядов. Данные записываются на пластины и считываются с них при\u000Aпомощи головок чтения/записи.

Головки чтения/записи

Маленькие электромагнитные устройства, которые располагаются\u000Aна конце приводных рычагов и перемещаются над поверхностью пластин. Записывают\u000Aданные, изменяя магнитные поля на пластинах, и считывают данные, обнаруживая\u000Aэти магнитные поля.

Приводной механизм (актуатор)

Электромеханическая система, состоящая из актуатора и\u000Aрычагов с головками. Перемещает головки чтения/записи над поверхностью пластин\u000Aдля доступа к различным дорожкам данных.

Шпиндельный двигатель

Электрический двигатель, который вращает пластины с\u000Aпостоянной скоростью. Обеспечивает вращение пластин на высоких скоростях\u000A(обычно 5400, 7200, 10000 или 15000 оборотов в минуту), что необходимо для\u000Aзаписи и считывания данных.

Контроллер (электроника управления)

Печатная плата с микросхемами, установленная на корпусе\u000Aжесткого диска. Управляет работой всех компонентов диска, обрабатывает данные и\u000Aпередает их между жестким диском и остальными компонентами компьютера через\u000Aинтерфейс подключения (например, SATA или SAS).

Интерфейс подключения

Разъем на корпусе жесткого диска. Обеспечивает соединение\u000Aжесткого диска с материнской платой компьютера для передачи данных. Основные\u000Aинтерфейсы включают SATA, SAS и IDE.

Кэш-память (буфер)

Небольшой объем высокоскоростной памяти (обычно от 8 до 256\u000AМБ). Временное хранение данных, что помогает ускорить операции чтения и записи,\u000Aуменьшая задержки при доступе к часто используемым данным.

Корпус

Металлический или пластиковый корпус, который защищает\u000Aвнутренние компоненты жесткого диска. Обеспечивает механическую защиту и\u000Aгерметичность, защищая внутренние компоненты от пыли и повреждений.

Фильтры и уплотнения

Внутренние фильтры и уплотнения, которые обеспечивают\u000Aчистоту и герметичность внутри корпуса. Защищают от загрязнений и поддерживают\u000Aоптимальные условия работы внутренних компонентов.

Эти компоненты совместно обеспечивают надежную и эффективную\u000Aработу жесткого диска, позволяя хранить и обрабатывать большие объемы данных.

Как работает жесткий диск

Жесткий диск (HDD) работает по принципу магнитной записи\u000Aданных на вращающиеся пластины.

Запись данных

Когда компьютер отправляет команду на запись данных, эта команда\u000Aпоступает на контроллер жесткого диска через интерфейс подключения (например,\u000ASATA или SAS). Контроллер временно сохраняет данные в кэш-памяти (буфере)\u000Aжесткого диска для ускорения процесса записи. Контроллер определяет, на какую\u000Aдорожку и сектор пластин нужно записать данные. Актуатор перемещает головки\u000Aчтения/записи к нужной дорожке. Головки чтения/записи, расположенные над\u000Aпластинами, изменяют магнитные поля на поверхности пластин, записывая данные.\u000AПроцесс записи заключается в изменении ориентации магнитных доменов на\u000Aпластинах, что представляет собой бинарные данные (0 и 1).

Чтение данных

Когда компьютер отправляет команду на чтение данных, эта\u000Aкоманда поступает на контроллер жесткого диска через интерфейс подключения.\u000AКонтроллер определяет, с какой дорожки и сектора нужно считать данные. Актуатор\u000Aперемещает головки чтения/записи к нужной дорожке. Головки чтения/записи\u000Aобнаруживают изменения в магнитных полях на поверхности пластин и преобразуют\u000Aих в электрические сигналы, которые представляют собой бинарные данные.\u000AСчитанные данные сначала попадают в кэш-память жесткого диска для ускорения\u000Aпроцесса передачи. Контроллер отправляет данные через интерфейс подключения\u000Aобратно в компьютер для дальнейшего использования.

Пластины вращаются на шпинделе с высокой скоростью (обычно\u000A5400, 7200, 10000 или 15000 оборотов в минуту), что обеспечивает быстрый доступ\u000Aголовок чтения/записи к данным. С течением времени данные могут становиться\u000Aфрагментированными, то есть разбросанными по различным участкам пластин. Это\u000Aзамедляет работу диска. Для улучшения производительности может использоваться\u000Aпроцесс дефрагментации, который перезаписывает данные, чтобы они были\u000Aрасположены более компактно.

Как выбрать жесткий диск

Выбор жесткого диска зависит от множества факторов, таких\u000Aкак его предназначение, требования к емкости, скорости, надежности и бюджету. При\u000Aвыборе жесткого диска важно учитывать ваши конкретные потребности и сценарии\u000Aиспользования. Сравните модели и бренды, чтобы найти оптимальный вариант для\u000Aвашего случая.

Для настольного компьютера. Для общих целей подходят\u000A3.5-дюймовые HDD с интерфейсом SATA и емкостью от 1 ТБ до 4 ТБ.

Для ноутбука. Подходят 2.5-дюймовые HDD, обычно с\u000Aемкостью от 500 ГБ до 2 ТБ, с интерфейсом SATA.

Для серверов и рабочих станций. Следует рассматривать\u000AHDD с интерфейсом SAS, высокой скоростью вращения (10,000 RPM и выше) и высокой\u000Aнадежностью.

Для видеонаблюдения. HDD, специально разработанные\u000Aдля систем видеонаблюдения, с оптимизацией для непрерывной записи и высокой\u000Aнадежностью.

Для NAS (сетевого хранилища). HDD, предназначенные\u000Aдля работы в RAID-массиве и круглосуточной эксплуатации.

Малая емкость (до 1 ТБ). Подходит для легкого\u000Aиспользования, таких как офисные приложения, документы и небольшие коллекции\u000Aмедиафайлов.

Средняя емкость (1 ТБ — 4 ТБ). Оптимально для\u000Aбольшинства пользователей, включая геймеров и тех, кто хранит большие объемы\u000Aданных.

Большая емкость (более 4 ТБ). Подходит для серверов,\u000Aсистем хранения данных и пользователей с большими коллекциями медиафайлов.

5400 RPM. Меньшая скорость, менее шумные,\u000Aиспользуются в ноутбуках и внешних накопителях, где важны энергоэффективность и\u000Aтишина.

7200 RPM. Стандартная скорость для настольных\u000Aкомпьютеров, обеспечивающая баланс между производительностью и стоимостью.

10 000 RPM и выше. Высокая скорость, предназначена\u000Aдля серверов и профессиональных рабочих станций, где требуется высокая\u000Aпроизводительность.

SATA. Самый распространенный интерфейс, подходящий\u000Aдля большинства потребительских компьютеров и ноутбуков.

SAS. Используется в серверах и высокопроизводительных\u000Aрабочих станциях.

IDE/PATA. Устаревший интерфейс, редко используется в\u000Aсовременных устройствах.

MTBF (среднее время между отказами). Чем выше\u000Aпоказатель, тем надежнее диск.

Гарантия. Длительный гарантийный срок может\u000Aсвидетельствовать о надежности продукта.

Отзывы и рейтинги. Ознакомьтесь с отзывами\u000Aпользователей и рейтингами на различных платформах.

Кэш-память (буфер)

Маленький объем (до 32 МБ). Подходит для легкого\u000Aиспользования.

Средний объем (64 МБ − 128 МБ). Хороший выбор\u000Aдля большинства пользователей.

Большой объем (256 МБ и выше). Для\u000Aвысокопроизводительных задач и серверов.

Сравните цены различных моделей и брендов, учитывая баланс\u000Aмежду стоимостью, емкостью и производительностью.

Читайте также

Как выбрать видеокарту для гейминга, майнинга и монтажа

Материнская плата: что это, характеристики, из чего состоит,\u000Aкак работает

Устройство компьютера: из чего состоит ПК