Жесткий магнитный диск строение

Приветствую всех читателей блога pc-information-guide.ru. Многих интересует вопрос – как устроен жесткий диск компьютера. Поэтому я решил посвятить этому сегодняшнюю статью.

Жесткий диск компьютера (HDD или винчестер) нужен для хранения информации после выключения компьютера, в отличие от ОЗУ (оперативной памяти) – которая хранит информацию до момента прекращения подачи питания (до выключения компьютера).

Жесткий диск, по-праву, можно назвать настоящим произведением искусства, только инженерным. Да-да, именно так. Настолько сложно там внутри все устроено. На данный момент во всем мире жесткий диск – это самое популярное устройство для хранения информации, он стоит в одном ряду с такими устройствами, как: флеш-память (флешки), SSD. Многие наслышаны о сложности устройства жесткого диска и недоумевают, как в нем помещается так много информации, а поэтому хотели бы узнать, как устроен или из чего состоит жесткий диск компьютера. Сегодня будет такая возможность).

Устройство жесткого диска компьютера

Жесткий диск состоит из пяти основных частей. И первая из них – интегральная схема, которая синхронизирует работу диска с компьютером и управляет всеми процессами.

Вторая часть – электромотор (шпиндель), заставляет вращаться диск со скоростью примерно 7200 об/мин, а интегральная схема поддерживает скорость вращения постоянной.

А теперь третья, наверное самая важная часть – коромысло, которое может как записывать, так и считывать информацию. Конец коромысла обычно разделен, для того чтобы можно было работать сразу с несколькими дисками. Однако головка коромысла никогда не соприкасается с дисками. Существует зазор между поверхностью диска и головкой, размер этого зазора примерно в пять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса!

Но давайте все же посмотрим, что случится, если зазор исчезнет и головка коромысла соприкоснется с поверхностью вращающегося диска. Мы все еще со школы помним, что F=m*a (второй закон Ньютона, по-моему), из которого следует, что предмет с небольшой массой и огромным ускорением – становится невероятно тяжелым. Учитывая огромную скорость вращения самого диска, вес головки коромысла становится весьма и весьма ощутимым. Естественно, что повреждение диска в таком случае неизбежно. Кстати, вот что случилось с диском, у которого этот зазор по каким то причинам исчез:

Так же важна роль силы трения, т.е. ее практически полного отсутствия, когда коромысло начинает считывать информацию, при этом смещаясь до 60 раз за секунду. Но постойте, где же здесь находится двигатель, что приводит в движение коромысло, да еще с такой скоростью? На самом деле его не видно, потому что это электромагнитная система, работающая на взаимодействии 2 сил природы: электричества и магнетизма. Такое взаимодействия позволяет разгонять коромысло до скоростей света, в прямом смысле.

Четвертая часть – сам жесткий диск, это то, куда записывается и откуда считывается информация, кстати их может быть несколько.

Ну и пятая, завершающая часть конструкции жесткого диска – это конечно же корпус, в который устанавливаются все остальные компоненты. Материалы применяются следующие: почти весь корпус выполнен из пластмассы, но верхняя крышка всегда металлическая. Корпус в собранном виде нередко называют "гермозоной". Бытует мнение, что внутри гермозоны нету воздуха, а точнее, что там – вакуум. Мнение это опирается на тот факт, что при таких высоких скоростях вращения диска, даже пылинка, попавшая внутрь, может натворить много нехорошего. И это почти верно, разве что вакуума там никакого нету – а есть очищенный, осушенный воздух или нейтральный газ – азот например. Хотя, возможно в более ранних версиях жестких дисков, вместо того, чтобы очищать воздух – его просто откачивали.

Это мы говорили про компоненты, т.е. из чего состоит жесткий диск. Теперь давайте поговорим про хранение данных.

Как и в каком виде хранятся данные на жестком диске компьютера

Данные хранятся в узких дорожках на поверхности диска. При производстве, на диск наносится более 200 тысяч таких дорожек. Каждая из дорожек разделена на секторы.

Карты дорожек и секторов позволяют определить, куда записать или где считать информацию. Опять же вся информация о секторах и дорожках находится в памяти интегральной микросхемы, которая, в отличие от других компонентов жесткого диска, размещена не внутри корпуса, а снаружи и обычно снизу.

Сама поверхность диска – гладкая и блестящая, но это только на первый взгляд. При более близком рассмотрении структура поверхности оказывается сложнее. Дело в том, что диск изготавливается из металлического сплава, покрытого ферромагнитным слоем. Этот слой как раз и делает всю работу. Ферромагнитный слой запоминает всю информацию, как? Очень просто. Головка коромысла намагничивает микроскопическую область на пленке (ферромагнитном слое), устанавливая магнитный момент такой ячейки в одно из состояний: о или 1. Каждый такой ноль и единица называются битами. Таким образом, любая информация, записанная на жестком диске, по-факту представляет собой определенную последовательность и определенное количество нулей и единиц. Например, фотография хорошего качества занимает около 29 миллионов таких ячеек, и разбросана по 12 различным секторам. Да, звучит впечатляюще, однако в действительности – такое огромное количество битов занимает очень маленький участок на поверхности диска. Каждый квадратный сантиметр поверхности жесткого диска включает в себя несколько десятков миллиардов битов.

Принцип работы жесткого диска

Мы только что с вами рассмотрели устройство жесткого диска, каждый его компонент по отдельности. Теперь предлагаю связать все в некую систему, благодаря чему будет понятен сам принцип работы жесткого диска.

Итак, принцип, по которому работает жесткий диск следующий: когда жесткий диск включается в работу – это значит либо на него осуществляется запись, либо с него идет чтение информации, или с него загружается ОС, электромотор (шпиндель) начинает набирать обороты, а поскольку жесткие диски закреплены на самом шпинделе, соответственно они вместе с ним тоже начинают вращаться. И пока обороты диска(ов) не достигли того уровня, чтобы между головкой коромысла и диском образовалась воздушная подушка, коромысло во избежание повреждений находится в специальной "парковочной зоне". Вот как это выглядит.

Как только обороты достигают нужного уровня, сервопривод (электромагнитный двигатель) приводит в движение коромысло, которое уже позиционируется в то место, куда нужно записать или откуда считать информацию. Этому как раз способствует интегральная микросхема, которая управляет всеми движениями коромысла.

Распространено мнение, этакий миф, что в моменты времени, когда диск "простаивает", т.е. с ним временно не осуществляется никаких операций чтения/записи, жесткие диски внутри перестают вращаться. Это действительно миф, ибо на самом деле, жесткие диски внутри корпуса вращаются постоянно, даже тогда, когда винчестер находится в энергосберегающем режиме и на него ничего не записывается.

Ну вот мы и рассмотрели с вами устройство жесткого диска компьютера во всех подробностях. Конечно же, в рамках одной статьи, нельзя рассказать обо всем, что касается жестких дисков. Например в этой статье не было сказано про интерфейсы жесткого диска – это большая тема, я решил написать про это отдельную статью.

Нашел интересное видео, про то, как работает жесткий диск в разных режимах

Всем спасибо за внимание, если вы еще не подписаны на обновления этого сайта – очень рекомендую это сделать, дабы не пропустить интересные и полезные материалы. До встречи на страницах блога!

Жесткие диски, или, как их еще называют, винчестеры, являются одной из самых главных составляющих компьютерной системы. Об это знают все. Но вот далеко не каждый современный пользователь даже в принципе догадывается о том, как функционирует жесткий диск. Принцип работы, в общем-то, для базового понимания достаточно несложен, однако тут есть свои нюансы, о которых далее и пойдет речь.

Вопросы предназначения и классификации жестких дисков?

Вопрос предназначения, конечно, риторический. Любой пользователь, пусть даже самого начального уровня, сразу же ответит, что винчестер (он же жесткий диск, он же Hard Drive или HDD) сразу же ответит, что он служит для хранения информации.

В общем и целом верно. Не стоит забывать, что на жестком диске, кроме операционной системы и пользовательских файлов, имеются созданные ОС загрузочные секторы, благодаря которым она и стартует, а также некие метки, по которым на диске можно быстро найти нужную информацию.

Современные модели достаточно разнообразны: обычные HDD, внешние жесткие диски, высокоскоростные твердотельные накопители SSD, хотя их именно к жестким дискам относить и не принято. Далее предлагается рассмотреть устройство и принцип работы жесткого диска, если не в полном объеме, то, по крайней мере, в таком, чтобы хватило для понимания основных терминов и процессов.

Обратите внимание, что существует и специальная классификация современных HDD по некоторым основным критериям, среди которых можно выделить следующие:

• способ хранения информации;
• тип носителя;
• способ организации доступа к информации.

Почему жесткий диск называют винчестером?

Сегодня многие пользователи задумываются над тем, почему жесткие диски называют винчестерами, относящимися к стрелковому оружию. Казалось бы, что может быть общего между этими двумя устройствами?

Сам термин появился еще в далеком 1973 году, когда на рынке появился первый в мире HDD, конструкция которого состояла из двух отдельных отсеков в одном герметичном контейнере. Емкость каждого отсека составляла 30 Мб, из-за чего инженеры дали диску кодовое название «30-30», что было в полной мере созвучно с маркой популярного в то время ружья «30-30 Winchester». Правда, в начале 90-х в Америке и Европе это название практически вышло из употребления, однако до сих пор остается популярным на постсоветском пространстве.

Устройство и принцип работы жесткого диска

Но мы отвлеклись. Принцип работы жесткого диска кратко можно описать как процессы считывания или записи информации. Но как это происходит? Для того чтобы понять принцип работы магнитного жесткого диска, в первую очередь необходимо изучить, как он устроен.

Сам жесткий диск представляет собой набор пластин, количество которых может колебаться от четырех до девяти, соединенных между собой валом (осью), называемым шпинделем. Пластины располагаются одна над другой. Чаще всего материалом для их изготовления служат алюминий, латунь, керамика, стекло и т. д. Сами же пластины имеют специальное магнитное покрытие в виде материала, называемого платтером, на основе гамма-феррит-оксида, окиси хрома, феррита бария и т. д. Каждая такая пластина по толщине составляет около 2 мм.

За запись и чтение информации отвечают радиальные головки (по одной на каждую пластину), а в пластинах используются обе поверхности. За вращение шпинделя, скорость которого может составлять от 3600 до 7200 об./мин, и перемещение головок отвечают два электрических двигателя.

При этом основной принцип работы жесткого диска компьютера состоит в том, что информация записывается не куда попало, а в строго определенные локации, называемые секторами, которые расположены на концентрических дорожках или треках. Чтобы не было путаницы, применяются единые правила. Имеется ввиду, что принципы работы накопителей на жестких дисках, с точки зрения их логической структуры, универсальны. Так, например, размер одного сектора, принятый за единый стандарт во всем мире, составляет 512 байт. В свою очередь секторы делятся на кластеры, представляющие собой последовательности рядом находящихся секторов. И особенности принципа работы жесткого диска в этом отношении состоят в том, что обмен информацией как раз и производится целыми кластерами (целым числом цепочек секторов).

Но как же происходит считывание информации? Принципы работы накопителя на жестких магнитных дисках выглядят следующим образом: с помощью специального кронштейна считывающая головка в радиальном (спиралевидном) направлении перемещается на нужную дорожку и при повороте позиционируется над заданным сектором, причем все головки могут перемещаться одновременно, считывая одинаковую информацию не только с разных дорожек, но и с разных дисков (пластин). Все дорожки с одинаковыми порядковыми номерами принято называть цилиндрами.

При этом можно выделить еще один принцип работы жесткого диска: чем ближе считывающая головка к магнитной поверхности (но не касается ее), тем выше плотность записи.

Как осуществляется запись и чтение информации?

Жесткие диски, или винчестеры, потому и были названы магнитными, что в них используются законы физики магнетизма, сформулированные еще Фарадеем и Максвеллом.

Как уже говорилось, на пластины из немагниточувствительного материала наносится магнитное покрытие, толщина которого составляет всего лишь несколько микрометров. В процессе работы возникает магнитное поле, имеющее так называемую доменную структуру.

Магнитный домен представляет собой строго ограниченную границами намагниченную область ферросплава. Далее принцип работы жесткого диска кратко можно описать так: при возникновении воздействия внешнего магнитного поля, собственное поле диска начинает ориентироваться строго вдоль магнитных линий, а при прекращении воздействия на дисках появляются зоны остаточной намагниченности, в которой и сохраняется информация, которая ранее содержалась в основном поле.

За создание внешнего поля при записи отвечает считывающая головка, а при чтении зона остаточной намагниченности, оказавшись напротив головки, создает электродвижущую силу или ЭДС. Далее все просто: изменение ЭДС соответствует единице в двоичном коде, а его отсутствие или прекращение – нулю. Время изменения ЭДС принято называть битовым элементом.

Кроме того, магнитную поверхность чисто из соображений информатики можно ассоциировать, как некую точечную последовательность битов информации. Но, поскольку местоположение таких точек абсолютно точно вычислить невозможно, на диске нужно установить какие-то заранее предусмотренные метки, которые помогли определить нужную локацию. Создание таких меток называется форматированием (грубо говоря, разбивка диска на дорожки и секторы, объединенные в кластеры).

Логическая структура и принцип работы жесткого диска с точки зрения форматирования

Что касается логической организации HDD, здесь на первое место выходит именно форматирование, в котором различают два основных типа: низкоуровневое (физическое) и высокоуровневое (логическое). Без этих этапов ни о каком приведении жесткого диска в рабочее состояние говорить не приходится. О том, как инициализировать новый винчестер, будет сказано отдельно.

Низкоуровневое форматирование предполагает физическое воздействие на поверхность HDD, при котором создаются секторы, расположенные вдоль дорожек. Любопытно, что принцип работы жесткого диска таков, что каждый созданный сектор имеет свой уникальный адрес, включающий в себя номер самого сектора, номер дорожки, на которой он располагается, и номер стороны пластины. Таким образом, при организации прямого доступа та же оперативная память обращается непосредственно по заданному адресу, а не ищет нужную информацию по всей поверхности, за счет чего и достигается быстродействие (хотя это и не самое главное). Обратите внимание, что при выполнении низкоуровневого форматирования стирается абсолютно вся информация, и восстановлению она в большинстве случаев не подлежит.

Другое дело – логическое форматирование (в Windows-системах это быстрое форматирование или Quick format). Кроме того, эти процессы применимы и к созданию логических разделов, представляющих собой некую область основного жесткого диска, работающую по тем же принципам.

Логическое форматирование, прежде всего, затрагивает системную область, которая состоит из загрузочного сектора и таблиц разделов (загрузочная запись Boot record), таблицы размещения файлов (FAT, NTFS и т. д.) и корневого каталога (Root Directory).

Запись информации в секторы производится через кластер несколькими частями, причем в одном кластере не может содержаться два одинаковых объекта (файла). Собственно, создание логического раздела, как бы отделяет его от основного системного раздела, вследствие чего информация, на нем хранимая, при появлении ошибок и сбоев изменению или удалению не подвержена.

Основные характеристики HDD

Думается, в общих чертах принцип работы жесткого диска немного понятен. Теперь перейдем к основным характеристикам, которые и дают полное представление обо всех возможностях (или недостатках) современных винчестеров.

Принцип работы жесткого диска и основные характеристики могут быть совершенно разными. Чтобы понять, о чем идет речь, выделим самые основные параметры, которыми характеризуются все известные на сегодня накопители информации:

• емкость (объем);
• быстродействие (скорость доступа к данным, чтение и запись информации);
• интерфейс (способ подключения, тип контроллера).

Емкость представляет собой общее количество информации, которая может быть записана и сохранена на винчестере. Индустрия по производству HDD развивается так быстро, что сегодня в обиход вошли уже жесткие диски с объемами порядка 2 Тб и выше. И, как считается, это еще не предел.

Интерфейс – самая значимая характеристика. Она определяет, каким именно способом устройство подключается к материнской плате, какой именно контроллер используется, как осуществляется чтение и запись и т. д. Основными и самыми распространенными интерфейсами считаются IDE, SATA и SCSI.

Диски с IDE-интерфейсом отличаются невысокой стоимостью, однако среди главных недостатков можно выделить ограниченное количество одновременно подключаемых устройств (максимум четыре) и невысокую скорость передачи данных (причем даже при условии поддержки прямого доступа к памяти Ultra DMA или протоколов Ultra ATA (Mode 2 и Mode 4). Хотя, как считается, их применение позволяет повысить скорость чтения/записи до уровня 16 Мб/с, но в реальности скорость намного ниже. Кроме того, для использования режима UDMA требуется установка специального драйвера, который, по идее, должен поставляться в комплекте с материнской платой.

Говоря о том, что собой представляет принцип работы жесткого диска и характеристики, нельзя обойти стороной и интерфейс SATA, который является наследником версии IDE ATA. Преимущество данной технологии состоит в том, что скорость чтения/записи можно повысить до 100 Мб/с за счет применения высокоскоростной шины Fireware IEEE-1394.

Наконец, интерфейс SCSI по сравнению с двумя предыдущими является наиболее гибким и самым скоростным (скорость записи/чтения достигает 160 Мб/с и выше). Но и стоят такие винчестеры практически в два раза дороже. Зато количество одновременно подключаемых устройств хранения информации составляет от семи до пятнадцати, подключение можно осуществлять без обесточивания компьютера, а длина кабеля может составлять порядка 15-30 метров. Собственно, этот тип HDD большей частью применяется не в пользовательских ПК, а на серверах.

Быстродействие, характеризующее скорость передачи и пропускную способность ввода/вывода, обычно выражается временем передачи и объемом передаваемых расположенных последовательно данных и выражается в Мб/с.

Некоторые дополнительные параметры

Говоря о том, что представляет собой принцип работы жесткого диска и какие параметры влияют на его функционирование, нельзя обойти стороной и некоторые дополнительные характеристики, от которых может зависеть быстродействие или даже срок эксплуатации устройства.

Здесь на первом месте оказывается скорость вращения, которая напрямую влияет на время поиска и инициализации (распознавания) нужного сектора. Это так называемое скрытое время поиска – интервал, в течение которого необходимый сектор поворачивается к считывающей головке. Сегодня принято несколько стандартов для скорости вращения шпинделя, выраженной в оборотах в минуту со временем задержки в миллисекундах:

Нетрудно заметить, что чем выше скорость, тем меньшее время затрачивается на поиск секторов, а в физическом плане – на оборот диска до установки для головки нужной точки позиционирования пластины.

Еще один параметр – внутренняя скорость передачи. На внешних дорожках она минимальна, но увеличивается при постепенном переходе на внутренние дорожки. Таким образом, тот же процесс дефрагментации, представляющий собой перемещение часто используемых данных в самые быстрые области диска, – не что иное, как перенос их на внутреннюю дорожку с большей скоростью чтения. Внешняя скорость имеет фиксированные значения и напрямую зависит от используемого интерфейса.

Наконец, один из важных моментов связан с наличием у жесткого диска собственной кэш-памяти или буфера. По сути, принцип работы жесткого диска в плане использования буфера в чем-то похож на оперативную или виртуальную память. Чем больше объем кэш-памяти (128-256 Кб), тем быстрее будет работать жесткий диск.

Главные требования к HDD

Основных требований, которые в большинстве случаев предъявляются жестким дискам, не так уж и много. Главное – длительный срок службы и надежность.

Основным стандартом для большинства HDD считается срок службы порядка 5-7 лет со временем наработки не менее пятисот тысяч часов, но для винчестеров высокого класса этот показатель составляет не менее миллиона часов.

Что касается надежности, за это отвечает функция самотестирования S.M.A.R.T., которая следит за состоянием отдельных элементов жесткого диска, осуществляя постоянный мониторинг. На основе собранных данных может формироваться даже некий прогноз появления возможных неисправностей в дальнейшем.

Само собой разумеется, что и пользователь не должен оставаться в стороне. Так, например, при работе с HDD крайне важно соблюдать оптимальный температурный режим (0 – 50 ± 10 градусов Цельсия), избегать встрясок, ударов и падений винчестера, попадания в него пыли или других мелких частиц и т. д. Кстати сказать, многим будет интересно узнать, что те же частицы табачного дыма примерно в два раза больше расстояния между считывающей головкой и магнитной поверхностью винчестера, а человеческого волоса – в 5-10 раз.

Вопросы инициализации в системе при замене винчестера

Теперь несколько слов о том, какие действия нужно предпринять, если по каким-то причинам пользователь менял жесткий диск или устанавливал дполнительный.

Полностью описывать это процесс не будем, а остановимся только на основных этапах. Сначала винчестер необходимо подключить и посмотреть в настройках BIOS, определилось ли новое оборудование, в разделе администрирования дисков произвести инициализацию и создать загрузочную запись, создать простой том, присвоить ему идентификатор (литеру) и выполнить форматирование с выбором файловой системы. Только после этого новый «винт» будет полностью готов к работе.

Заключение

Вот, собственно, и все, что вкратце касается основ функционирования и характеристик современных винчестеров. Принцип работы внешнего жесткого диска здесь не рассматривался принципиально, поскольку он практически ничем не отличается от того, что используется для стационарных HDD. Единственная разница состоит только в методе подключения дополнительного накопителя к компьютеру или ноутбуку. Наиболее распространенным является соединение через USB-интерфейс, который напрямую соединен с материнской платой. При этом, если хотите обеспечить максимальное быстродействие, лучше использовать стандарт USB 3.0 (порт внутри окрашен в синий цвет), естественно, при условии того, что и сам внешний HDD его поддерживает.

В остальном же, думается, многим хоть немного стало понятно, как функционирует жесткий диск любого типа. Быть может, выше было приведено слишком много технической информации, тем более даже из школьного курса физики, тем не менее без этого в полной мере понять все основные принципы и методы, заложенные в технологиях производства и применения HDD, понять не получится.

HDD — довольно сложно сконструированное хранилище, которое при этом отличается весьма простым принципом работы. О том, из чего состоит такой девайс, как пишет и читает данные, а также о других любопытных и полезных вещах рассказывает эта статья.

Устройство жесткого диска

Винчестер состоит из многих элементов. Так, его физическая структура представлена комплектом пластин, которые еще называют дисками. Их покрывает магнитный слой — плоттер. Вращающийся вал — шпиндель — служит соединительной деталью. Есть еще намагниченные головки. Каждая из них движется по одной из пластин, таким образом считывая и записывая информацию.

Примечание: диски обладают толщиной примерно в пару миллиметров. Их чаще всего делают из металла, но встречаются и керамические, стеклянные варианты.

Обе поверхности пластин задействованы во время записи файлов. Шпиндель крутится на одной и той же скорости. К примеру, у терабайтного WD 3.5" SATA 3.0 он за минуту поворачивается 7200 раз.

Данные пишутся по трекам — концентрическим дорожкам. Они поделены на сектора, которые содержат конкретный информационный объем.

Инфообмен между оперативной памятью системы и накопителем происходит поэтапно и выражен кластером. Он представляет собой целое число, состоит из цепочки расположенных последовательно секторов: 1, 2, 3, 4 и т. д.

Дорожки «харда», размещенные на разных частях устройства, но которые имеют один и тот же номер, называют цилиндром.

Примечание: жесткие носители бывают двух типов — внутренние и внешние. Их механическая часть практически идентична. Отличия — лишь в интерфейсе подключения и корпусе. Внутренние аппараты подключаются по SATA, а портативные — по USB. Переносные модели заключены в корпуса, которые защищают их от внешнего воздействия.

Принцип работы жесткого диска

Этот раздел тесно перекликается с предыдущим.

Информационные носители магнитного типа имеют довольно сложное строение, а вот принцип их функционирования довольно прост. Что нужно знать:

1. Двигатель, который вращает диск, включается при подаче питания на устройство и остается включенным до его снятия. Получается, если девайс включен в ПК, он работает, пока пользователь не выключит системник.

Примечание: если в разделе под названием «Power Management» в БИОСе был изменен параметр отключения HDD в случае отсутствия обращения к нему, то двигатель может выключить сама подсистема.

2. Каждая пара головок одета на «вилку», которая обхватывает каждый диск. Эта «вилка» перемещается над поверхностью. За это отвечает специальный серводвигатель — не шаговый, хотя такое заблуждение встречается довольно часто.

3. У всех хдд есть запасные сектора. Схема управления аппаратом задействует их, если повреждается какой-то из основных.

Магнитный принцип чтения и записи информации

Информация пишется на магниточувствительный материал. Такое покрытие очень тонкое (несколько микрометров) и обладает доменной структурой.

Совет: если нужен вместительный носитель, например, для видеоигр, то трехтерабайтный WD30EFRX подойдет. Он способен передавать 1200 Мбит данных в секунду.

Такой домен является малюсенького размера областью, которая содержится в ферромагнитных образцах и намагничена однородным образом. Она отделена от соседних с ней таких же зон тоненькими переходными прослойками. Их называют границами.

Винты записывают и считывают инфо по такому принципу:

• В то время, пока действует наружное силовое поле, его линии движутся в направлении, которое соответствует доменным областям. После того, как прекращается воздействие, остаются участки, которые становятся намагниченными. За счет этого и осуществляется сохранение данных.
• Когда записываются файлы, головка формирует наружное поле, о котором говорилось в предыдущем пункте. Когда данные прочитываются, области остаточной намагниченности, которые оказались напротив, образуют в ней электродвижущую силу.
• Направленность ЭДС меняется за конкретный временной промежуток. Такой процесс представлен в виде единицы в двоичной системе. Если же ничего не меняется, процесс отождествляется с 0.
• Закрепленная на кронштейне головка движется над требуемой дорожкой. Когда диск поворачивается, она размещается как раз над нужным сектором.
• Все головки движутся в одно и то же время, при этом они считывают данные с одинаковых треков различных пластинок.

Рекомендация: если необходимо компактное переносное хранилище, подойдет вариант в обрезиненном корпусе. TS500GSJ25M3S — как раз такой.

• Внутренняя поверхность хранилища представляется размещенными подряд точечными позициями, которые представляют собой биты информации. Так как точное их местоположение нельзя определить, чтобы записать данные, нужны метки. Они наносятся заранее и играют роль навигатора. Чтобы их создать, диск и разбивается по трекам и секторам — форматируется.
• Организация доступа к данным, которые расположены на хдд, осуществляется благодаря передвижению головки по радиусу диска, а также за счет увеличения оборотов шпинделя.

Логическое устройство винчестера

Для начала работы с магнитным хранилищем нужно предварительно нанести навигационные метки. Нужно сделать разделы, определить объем каждого из них, другими словами, разметить тома.

Форматирование происходит всего на 2 уровнях. Первый — низкоуровневый, называется также физическим. Второй же — высокоуровневый, именуется логическим.

Как все происходит на 1-м уровне

В этом случае происходит деление диска на сектора, расположенные вдоль треков. Помимо этого определяются поврежденные участки, которые помечаются системой. Это нужно для того, чтобы избежать их использования при записи данных в будущем и предотвратить потерю информации.

Каждый сектор — информационная единица, у которой есть персональный адрес — путь, который содержит номера. Указывается сторона носителя магнитного типа, трек и сам сектор на нем. Это позволяет получить доступ к информационной единице.

В таком форматировании нет необходимости для владельца: HDD уже с завода поступают в подготовленном виде.

Рекомендация: для сервера необходим быстрый, надежный жесткий, вроде вместительного 843268-B21 с защитой от кибератак.

Низкоуровневое форматирование требуется, если:

• обнаружен сбой в нулевом треке, о котором свидетельствуют проблемы при загрузке с жесткого, но сам диск во это время доступен;
• пользователь решит установить накопитель с ранее приобретенного им ПК или лэптопа в новую сборку;
• винт был отформатирован для работы с другой ОС, например Linux;
• Hard Drive начинает работать некорректно, и базовые методы восстановления не решают проблему.

Важно учесть, что физическое форматирование — сильнодействующей метод. При его применении информация, которая находится в памяти накопителя, стирается без возможности восстановления. Перед началом процесса лучше убедиться в том, что все важные данные перенесены на сторонний носитель.

После такого процесса необходима разметка на логические части — тома. К примеру: С — под ПО и операционку, D — под мультимедиа и прочие файлы. Том представляет собой место на накопителе, которое работает как независимое хранилище.

По факту, в системе установлен один девайс, но поделив его на системный и пользовательский разделы, можно отформатировать при необходимости лишь одну из частей. Например, первую — для переустановки ОС без потери пользовательских данных, или наоборот: удалить все личные документы, файлы, не затрагивая программную часть.

Второй уровень

Такое форматирование — это более простой процесс, чем низкоуровневый вариант.

Один из простых способов выполнения процедуры — это загрузить с носителя специальную программку FORMAT. Еще проще — воспользоваться базовыми инструментами WINDOWS.

1. Войти в «Мой Компьютер».
2. Выбрать диск, который нуждается в форматировании.
3. Кликнуть мышкой (правая клавиша).
4. В появившемся меню выбрать одноименный пункт.

Интересно: защита трехтерабайтного портативного HDD Armor A60 от влаги, тряски, соответствует военным стандартам.

Такой способ — самый легкий и быстрый. Он используется, когда диск нужно просто полностью очистить. Применяя специальное ПО, можно выполнить и другие операции, которые в будущем сделают работу с информационным пространством комфортнее.

Во время высокоуровневого процесса на магнитном носителе образуется системная зона. Она включает в себя три части:

• сектора загрузки, а также таблицу разделов — Boot reсord;
• FAT — это таблицы, в которых хранятся номера дорожек, секторов с файлами;
• Root Directory — корневая папка.

Данные записываются по частям, через кластер. Накопитель может быть поделен на несколько томов или два жестких носителя можно объединить в один логический.

Совет: если необходим компактный, но вместительный внешний носитель, то настольный WDBWLG0040HBK-EESN подойдет. Он заключен в узкий 3,5” корпус, способен хранить 4 терабайта данных.

Рекомендуется создавать как минимум два раздела, но их может быть и больше. На каждый из них, исходя из общего объема накопителя, пользователь может выделить необходимое пространство. Это позволит не только хранить отдельно системные и пользовательские файлы, но отделить рабочие документы и развлекательный контент. Опять же, в случае возникновения сбоев иногда достаточно отформатировать лишь один раздел, не вмешиваясь в работу системы, и сохранить остальные данные.

Форматирование высокого уровня — финишная прямая. По завершению процесса HDD будет полностью готов работать.

Характеристики винчестеров

Технические показатели устройств влияют на качество их работы, долговечность, вместительность и цену. Основные — рассматриваются в таблице.

Интересно: внутренний AL14SEB030N отличается быстротой передачи информации — до 1568 мегабит в одно мгновение, а также «живучестью» — показатель наработки двигателя на отказ составляет две тысячи часов.

Объем Измеряется в мегабайтах — Мб, гигабайтах — Гб, терабайтах — Тб. Показатель отображает максимальную вместимость пространства накопителя. Современные HDD способны вмещать несколько терабайт данных. Оптимальный объем зависит от задач. Для системного диска хватает моделей до 1 Тб, для ресурсоемких графических программ, игр и мультимедиа нужно больше. Примечание: обычно места на диске немного меньше, чем заявлено производителем, поскольку часть пространства занимает предустановленное ПО. Например, вместе с WD20EZRZ пользователь получает бесплатный доступ к софту для быстрого резервного копирования. Форм-фактор 3,5-дюйма — стандартный вариант для стационарных сборок. 2,5-дюйма — чаще устанавливается в сборки компактные или же в лэптопы. В настольный ПК такой девайс тоже станет, но здесь уже может понадобиться переходник. В большинстве современных корпусов есть специально отведенные места под жесткие носители информации разных форм-факторов. Время доступа к файлам и скорость записи данных Влияют на производительность HDD диска. В характеристиках указывается среднее значение, которое необходимо аппарату для получения информационной единицы. Оно показывает, насколько быстро механизм накопителя будет считывать информацию. Чем выше показатель, тем быстрее жесткий носитель способен обработать запрос пользователя. За счет этого сокращается время, необходимое диску, чтобы записать информацию. Например, серверный 00WG700 способен передать 1,2 гигабита данных в секунду. Скорость вращения шпинделя Измеряется в оборотах в минуту. Этот параметр, как и предыдущий, влияет на быстродействие винчестера: от скорости вращения зависит оперативность поиска трека с нужной информацией. Для большинства пользовательских задач хватает диска, чей шпиндель совершает 5,4-7,2 тысячи оборотов в минуту. Но это не предел: встречаются устройства, шпиндели которых вращаются со скоростью до 15000 об./мин. Например, A03-D300GA2. Но для домашних ПК такая быстрота не нужна. Подобные «монстры» устанавливаются в серверы непрерывного действия. Объем буфера / кэш-памяти Внутренняя память устройства, которая отвечает за обработку, управление и хранение файлов. Чем больше объем буфера, тем быстрее осуществляется процесс получения доступа к файлам. Диапазон данного параметра составляет около 16-256 МБ. Если магнитный носитель будет использоваться исключительно как хранилище информации, то переплачивать за самые высокие объемы, как у WD101PURZ, нет смысла. А вот если накопитель нужен как серверный — такой кэш пригодится. Износостойкость Обозначается как интенсивность отказов. Внутри HDD находятся механические части, которые изнашиваются через определенный период эксплуатации. В критических ситуациях механический износ становится причиной безвозвратной потери информации, которая хранится на устройстве. Нет возможности точно определить, какая из деталей подвижного механизма окажется выносливее, а какая придет в негодность первой. Однако в этой ситуации полагаться можно не только на отзывы пользователей об интересующей модели винчестера. Есть гарантия от производителя, а в характеристиках прописывается показатель наработки мотора на отказ, который измеряется в количестве часов. Например, у WD1003FZEX этот показатель составляет аж 300 тысяч часов. Способ установки / подключения Внутренний накопитель подключается по SATA интерфейсу и устанавливается непосредственно в ПК или лэптоп. Внешний магнитный носитель подключается к девайсу по USB, имеет прочный корпус, обеспечивающий защиту внутреннего механизма при встряске, ударах, падении, а также способствует снижению вибраций и шума, издаваемого механикой при активном режиме работы. Этот вариант отлично подходит в качестве резервного хранилища данных, или когда нужно перенести солидный объем информации, который флешка вместить не в состоянии. Интересно: внешний винчестер AC630 оснащен быстрым USB 3.1, а также заключен в крепкий противоударный корпус.

Особенности современных винчестеров

Современные накопители по производительности и возможностям значительно выросли, если сравнивать с предшественникам. Так, если говорить о внутренних устройствах, то современный и уже ставший стандартом интерфейс SATA 3 демонстрирует пропускную способность в 6 Гбит/с, что в два раза выше, чем у моделей прошлого поколения, в которых использовался второй САТА.

Значительно увеличен максимальный объем пространства для хранения данных, кэш-память, что особенно важно при использовании магнитных носителей в профессиональных целях, когда речь идет о внушительном объеме информации и обработка данных ведется без остановки.

Некоторые модели уже с завода оптимизированы под RAID-массивы (совокупность винчестеров). При создании дискового массива повышается уровень надежности хранения информации, возрастают показатели скорости считывания данных и записи файлов. Если по каким-то причинам один из накопителей придет в негодность, то информация будет находиться на втором жестком. Следует помнить, что при создании или удалении рейда, вся информация на HDD, входящих в массив, удаляется. По этой причине лучше заранее создать резерв.

Важно: все диски в массиве должны быть идентичны во избежание конфликтов комплектующих. Также стоит учесть, что понадобится внести изменения в настройки БИОС, да и материнская плата должна поддерживать возможность создания RAID.

Портативные магнитные носители также не отстают. Совместимость с более современными вариантами USB — 3.0 и 3.1 — положительно влияет на быстродействие девайса. Есть устройства, вроде этого StoreJet 2.5, с подключением по юсб Type-C. Пользоваться такими удобно: не придется подбирать подходящую сторону, чтобы воткнуть его в разъем. Объем буфера, собственно хранилища тоже увеличился.

Для пользователей, ведущих активный образ жизни, найдутся модели с повышенной устойчивостью к ударам. Для хранения личной информации существуют накопители типа 0A65621. Они оснащены цифровой панелью и возможностью ввода персонального пароля, без которого получить доступ к данным, хранящимся на винчестере, невозможно.

При покупке некоторых аппаратов пользователям предоставляется облачное хранилище, что позволяет моментально получить доступ к файлам из любой точки мира. Такая возможность есть у владельцев Armor A75.

Кроме того, портативные HDD можно подключать к маршрутизатору. Это дает возможность создать локальную сеть и открыть доступ к файлам для всех устройств, которые находятся внутри этой сети. За счет такой функции можно транслировать аудио- и видеоконтент, хранить на винте игры и развлекаться компанией, проходя кооперативные онлайн-хиты. Правда, это возможно, только если роутер оснащен соответствующим портом.

Строение жестких носителей представлено множеством компонентов, однако принцип работы таких хранилищ довольно прост: одна головка, которая движется по магнитным пластинам, пишет информацию, другая — считывает данные.

Чтобы выбрать хороший магнитный носитель, необходимо учитывать его характеристики. Причем не только вместительность, но и другие показатели, которые влияют на срок службы и производительность. Также при подборе подходящего HDD, следует присматриваться к проверенным брендам: реальные параметры моделей-ноунеймов часто не соответствуют заявленным, да и с гарантийным обслуживанием могут возникнуть сложности.