Головним чином, HDD розрізняються за способом підключення, тобто інтерфейсом. Існують досить багато способів "стикування" носія з системою, найбільш поширені дешевий IDE-інтерфейс і більш досконалий і дорогий SCSI.
Для пристойності, по-моєму, варто трохи сказати про фізичний і логічному пристрої жорстких дисків - адже у нас все-таки енциклопедія, а не відстій якийсь. В принципі, HDD в цьому плані подібні дискетам, тут також використовується кругла пластина з нанесеним на неї магнітним шаром. Відмінність лише в тому, що ця пластина робиться з металу, зазвичай алюмінію (звідси Hard Disk), і в більшості випадків їх в носії кілька, зазвичай дві або три (більше зустрічається порівняно рідко, а одна найчастіше застосовується в дисках для портативних комп'ютерів) , а також тим, що диск на додаток до безпосередньо носію налаштовує блоком головок читання / запису, двигуном і керуючої електронткой, а також невеликим кеш-буфером і деякими іншими інтелектуальними компонентами. Все це добро упаковано в міцний корпус з металу. До речі, він не герметичний, як вважають багато хто, а має спеціальний отвір, закрите повітряним фільтром, для вирівнювання тиску всередині корпусу з зовнішнім тиск навколишнього середовища. Часто в диску в якості робочої використовується тільки одна поверхню пластини (або, скажімо, одна пластина використовується повністю, а у інша - тільки одна сторона), таке можна виявити у дисків більш молодших моделей будь-якої серії (фірма має одну або кілька технологій, позволющіх створювати пластини певної ємності, і для зменшення ємності в більш дешевих дисках вигідніше використовувати в повному обсязі боку пластини). Відповідно від числа дисків і робочих сторін залежить число головок. Вони розташовані блоком у вигляді гребінки таким чином, що для переміщення однієї головки переміщається відразу весь блок. Хоча це і збільшує середній час доступу (особливо якщо в носії багато дисків), зате значно спрощує, здешевлює вінчестер і робить його більш надійним.
В робочому стані диски постійно обертаються. Так як швидкість обертання досить велика, то між магнітною поверхнею і головками читання / запису утворюється повітряна подушка, і вони парять над носієм (носіями) на відстані 0.00005-0.0001mm. Думка, що всередині приводу вакуум, помилково хоча б тому, що там, де вакуум, звичайно ж, не може бути ніяких повітряних подушок. Коли HDD не працює, головки знаходяться в спеціальній посадкової зоні (Landing Zone), при цьому вони блокуються, щоб уникнути різних пошкоджень як самих головок, так і носія. При включенні двигуна він розкручує поверхні, і головки під напливом повітря виходять з посадочної зони. При зупинці двигуна (наприклад, при виключенні комп'ютера) відбувається зворотний процес. Цей механізм називається механізмом автопарковки, і всі сучасні диски обов'язково їм оснащуються (в старих моделях парковка здійснювалася за допомогою спеціальних утиліт, при цьому в якості паркувальної позиції визначався останній циліндр, про логічне пристрої диска дивіться далі). Знос механіки автопарковки практично неможливий, але якщо ви будете часто вмикати / вимикати комп'ютер або активно користуватися засобами управління живленням операційної системи Windows, то слід очікувати скорочення терміну служби приводу. Хоча, втім, це не дуже актуально, так як ресурс HDD досить великий. А в безперервному режимі сучасні диски можуть в середньому (як заявляють їх виробники) працювати років 50 або більше. Цього теж, я думаю, цілком достатньо - через 50 років вже і таких інтерфейс не буде та й накопичувачі, напевно, не будуть жорсткими дисками в сьогоднішньому розумінні. Також слід, по можливості, дотримуватися температурного режиму, в якому функціонірут накопичувач. Виробники гарантують безвідмовну роботу вінчестерів при їх температурі (зверніть увагу: не температури навколишнього середовища!) В діапазоні від 0 o C до 50 o C, хоча, в принципі, без серйозних наслідків можна змінити кордони принаймні градусів на 10 в обидва боки. При великих відхиленнях температури повітряний прошарок необхідної товщини може не утворюватися, що призведе до пошкодження магнітного шару.
Взагалі виробники HDD приділяють досить велику увагу надійності своїх виробів. Основна проблема - потрапляння всередину диска сторонніх часток. Для порівняння: частка тютюнового диму в два рази більше відстані між поверхнею і голівкою, товщина людської волосини в 5-10 разів більше. Для головки зустріч з такими предметами обернеться сильним ударом і, як наслідок, частковим пошкодженням або ж повним виходом з ладу. Зовні це помітно як поява великої кількості закономірно розташованих негідних кластерів. Також небезпечні короткочасні великі за модулем прискорення (перевантаження), що виникають при ударах, падіннях і т. Д. Наприклад, від удару головка різко вдаряє по магнітному шару і викликає його руйнування у відповідному місці. Або, навпаки, спочатку рухається в протіволожность сторону, а потім під дією сили пружності немов пружина б'є по поверхні. В результаті в корпусі з'являються частинки магнітного покриття, які знову-таки можуть пошкодити головку. Не варто думати, що під дією відцентрової сили вони полетять з диска - магнітний шар міцно притягне їх до себе. В принципі, страшні наслідки не самого удару (можна як-небудь змиритися з втратою певної кількості кластерів), а те, що при цьому утворюються частинки, які обов'язково викличуть подальшу псування диска. Для запобігання Такао вельми неприємних випадків різні фірми вдаються до всякого роду хитрощів. Крім простого підвищення механічної міцності компонентів диска, застосовується також інтелектуальна технологія S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology), яка стежить за надійністю записи і збереження даних на носії. Скажімо, якщо виявляється ослаблення сигналу, то інформація перезаписується і відбувається подальше спостереження. Якщо сигнал знову послаблюється, то дані переносяться в інше місце, а даний кластер поміщається як дефектний і недоступний, а замість нього надається в розпорядження іншої кластер з резерву диска. Взагалі-то диск завжди відформатований не на повну ємність, є деякий запас. Пов'язано це головним чином ще і з тим, що практично неможливо виготовити носій, на якому абсолютно вся поверхня була б якісною, обов'язково будуть матися bad-кластера. При низкоуровневом форматуванні диска його електройніка налаштовується так, щоб вона обходила ці збійні ділянки і для користувача було абсолютно не помітно, що носій має дефекти. Але от якщо їх видно (наприклад, після форматування утиліта виводить їх кількість, відмінне від нуля), то це вже дуже погано. Якщо гарантія не закінчилася (а HDD, на мій погляд, краще завжди купувати з гарантією), то відразу ж віднесіть диск до продавця і вимагайте заміни носія або повернення грошей. Продавець, звичайно ж, відразу почне говорити, що парочка збійних ділянок - ще не привід для занепокоєння, але не вірте йому. Як вже говорилося, ця парочка швидше за все викличе ще безліч інших, а згодом взагалі можливий повний вихід вінчестера з ладу. Особливо чутливий до пошкоджень диск в робочому стані, тому не слід поміщати комп'ютер в місце, де він може бути схильний до різних поштовхів, вібрацій і так далі. До notebook'ам це, правда, стосується меншою мірою.
Логічно диск складається з доріжок, секторів і циліндрів. Доріжка - це коло, уздовж якої ведеться Чієн / запис. Для того, щоб на доріжці можна було вмістити більше даних, вона розбивається на сектори. Так як зазвичай HDD має кілька поверхонь, то частіше мова йде не про доріжках, а про циліндрах, тобто сукупності доріжок, однаково віддалених від центру (або краю) диска. Зрозуміло, що на зовнішніх доріжках можна розмістити більше секторів, ніж на внутрішніх. Але при звичайній організації структури носітля це неможливо - все доріжки повинні містити однакову кількість секторів, то є багато місця втрачається даремно. Щоб усунути таке неподобство, застосовується метод секціонування записи (Zone Bit Recording), тобто все простанство поверхні (їй) ділиться на зони, і в кожній зоні застосовується своя щільність запису. Наприклад, на першій (найдовшою) доріжці може бути 200 секторів, а на останній - 100. Очевидно, що метод також дозволяє трохи підвищити швидкість передачі даних, так як площині обертаються з потоянно швидкістю, і на початку диска в одиницю часу під головкою проходить більше секторів, ніж в кінці. Відповідно вінчестери записують в CMOS Setup не свої реальні характеристики (Native Mode), а віртуальні (Translation Mode), і мікроконтролер диска перераховує їх на справжні координати секторів, доріжок і циліндрів. Припустимо, в CMOS під колонкою "Cyln" може бути записано значення "1023". Тільки уявіть собі привід з 1023-ма справжніми циліндрами! При включенні (перезавантаження) комп'ютера всі сучасні BIOS самостійно ініціалізують вінчестер і записує його параметри в CMOS, зчитуючи їх з самого жорсткого диска. Вони записуються на заводі при низкоуровневом форматуванні накопичувача. Є утиліти, які дозволяють заново переформатувати на низькому рівні диск (деякі контролери, особливо SCSI, теж можуть мати таку функцією), але при цьому, природно, вся ця інформації буде втрачена. Тому ні в якому разі не форматуйте HDD на низькому рівні без особливої на то потреби (правда, я таку необхідність собі уявити не можу), в іншому випадку диск стане непридатним до подальшої експлуатації, якщо, звичайно, ви не запишіть правильні значення знову, що зробити досить важко хоча б тому, що дуже важко знайти для диска його рідні значення (а в документації вони наведені, на жаль, не завжди).
Однак все вищесказане є теорія; для користувача ж найбільш важливо два параметра HDD: швидкість і ємність. Якщо з останнім все зрозуміло - вибір залежить від потреб і розташовується суми грошей, - то на швидкість (хоча швидкий диск теж коштує не дуже дешево і в більшості випадків має цілком пристойний обсяг) звертати увагу потрібно, на мій погляд, завжди, так як від неї досить сильно залежить продуктивність всієї системи (а не тільки від швидкодії процесора і обсягу пам'яті, як дехто вважає). Швидкість диска характеризують два значення. Це максимальна швидкість читання / запису і середній час доступу. Перша для різних дисків може вельми відрізнятися і становить (на момент написання статті) приблизно від 15 Mb / s до 40-60 Mb / s. Причому пристойні диски повинні забезпечувати скрость обміну ніяк не гірше 30 Mb / s, краще 40 Mb / s (зауважимо, що ми говоримо про пікової швидкості обміну, яка набдюдается при роботі в основному з першими доріжками диска і читання / запису цілісних масивів даних, а в реальних умовах, коли йде обмін невеликими порціями і з усім диском, значення будуть мало не на порядок нижче). Час доступу може варіювати десь від 12-10 ms до 5-4 ms. Також зазвичай в характеристиках диска згадується час переходу на сусідню доріжку, яке, як правило, становить близько 1.5-0.5 ms (у хороших дисків не більше 1 ms). Всі швидкісні параметри вінчестерів можна поміряти за допомогою відповідних утіліток, яких повно в мережі, покладатися ж цілком на власні відчуття або на показання системного дисплеї нічого, тому що швидкість читання / запису в додатках сильно залежить від багатьох інших факторів. Іноді продавці призводять дуже великі значення швидкості обміну (скажімо, 66 або 100 Mb / s). Це відноситься до пропускної здатності інтерфейсу і до реального швидкодії диска має приблизно таке ж відношення, яке, скажімо, має розмір голови як у Енштейна до розумових здібностей людини. Набагато більшою мірою швидкодія диска визначає швидкість обертання площин. Тут типові значеня 3600 4500, 5400 7200, 10000, 15000 оборотів в хвилину (rpm). Диски з частотою обертання 3600 rpm давно застаріли і зняті з виробництва. У дешевих широко використовуваних накопичувачах швидкість зазвичай дорівнює або 4500, або (частіше) 5400 об / хв. Але кращими є диски зі швидкістю обертання не менше 7200 rpm, хоча вони і стоять помітно дорожче.
А що стосується ємності, то слід зазначити, що далеко не всі виробники вважають, що 1 Mb = 1024 Kb, 1 Gb = 1024 Mb і так далі. Деякі (Western Digital і ін.) Вважають, що 1Gb = 1000000000 bytes. При покупці варто уточнити, про яке гігабайті, "маленькому" або "великому", йдеться, щоб потім не було питань типу "А куди поділося ще полгигабайта?", Так як всі програми і BIOS в тому числі вимірюють ємність диска в звичайних комп'ютерних одиницях виміру інформації (тобто у вигляді твору числа на ступінь з основою 2).
OAW - технологія майбутнього?
Як відомо, існує теоретична межа магнітної технології - так званий суперпарамагнетіческій межа. Пов'язані вони з тим, що при збільшенні ємності дисків збільшується щільність запису інформації, тобто число магнітних частинок на одиницю площі поверхні диска. При дуже високій щільності запису сусідні частинки починають впливати один на одного і записані дані губляться. Дослідження показують, що феномен спостерігається при досягненні щільності запису близько 20 Gb на квадратний дюйм. Передбачається, що ця величина може бути досягнута в найближчі роки.
Одне з можливих рішень проблеми було запропоновано компанією Quinta Corporation (підрозділ Seagate Technology), що займається дослідженнями і розробками в області оптичних технологій. Quinta представила технологію зберігання даних, що дозволяє створювати диски з щільністю запису, що перевищує 10, 20 і навіть 40 Gb / inch 2. Нова технологія отримала назву Optically Assisted Winchester (OAW). Як було заявлено компанією, ця технологія заснована на чотирьох технічних рішеннях:
- Advanced Light Delivery System - складається з оптичного перключающего модуля (Optical Switch Module) для генерації лазерних імпульсів і оптоволоконної системи для напрямку променя лазера до голівки читання / запису вінчестера
Технологія запису полягає в наступному: при звичайних температурах дуже важко змінювати магнітні заряди на поверхні носія, проте якщо нагріти частку з даними до температури вище точки Кюрі за допомогою імпульсу лазера, магнітні властивості цієї точки можуть бути легко змінені без впливу на властивості оточуючих її точок. При читанні даних лазер переходить в режим низької потужності, і, як і в традиційних магнітооптичних дисках, магнітні властивості біта даних на поверхні носія визначаються по поляризації відбитого від поверхні променя лазера. Цілком можливо, що в майбутньому жорсткі диски будуть виготовлятися саме за цією технологією, так як ємність сучасних вінчестерів залишає бажати кращого (або ви так не вважаєте?), І її необхідно підвищувати, що традиційними методами скоро станат вже неможливо. Однак, з іншого боку, вважати, що магнітна технологія вже переживає останні дні свого існування, було б зовсім неправильно - її можливості ще далеко не вичерпані.