Объем

Объем винчестера является его самой важной характеристикой для большинства пользователей. Он зависит как от количества пластин в корпусе жесткого диска, так и от плотности записи информации в расчете на одну пластину. Так как количество пластин не может быть бесконечным и при их большом числе увеличивается нагрузка на мотор, ухудшаются температурные и шумовые характеристики диска, труднее обеспечивается надежность, то увеличение плотности записи на пластину технологически более перспективный вариант. Именно этот подход позволил существенно удешевить производство жестких дисков и значительно снизить их цену. Современные пластины изготовляются из алюминия или даже из стекла (некоторые модели IBM), а плотность записи находится в пределах 20.60 Гбайт на пластину.

Скорость

Второй важнейший параметр винчестеров - скорость чтения/записи информации (Transfer Rate). Он зависит в первую очередь от скорости вращения пластин диска, которая на сегодня составляет 5400.7200 оборотов в минуту (RPM) для бюджетных моделей, и до 15000 - для дорогих дисков (обычно у SCSI-устройств). На увеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличение плотности записи информации.

Время доступа

Не менее важная характеристика производительности винчестера - общее время доступа к информации (Access Time), которое определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки. Оно зависит в основном от скорости вращения диска.

Интерфейсы

Развитие интерфейсов винчестеров шло двумя параллельными путями: дешевым и дорогим. Дорогое решение заключалось в создании на плате самого винчестера отдельного интеллектуального контроллера, который бы брал на себя значительную часть работы по взаимодействию с винчестером. Результатом этого подхода явился интерфейс SCSI, который быстро завоевал популярность на рынке серверов. Одним из преимуществ этого подхода являлась возможность подключения к компьютеру значительного количества устройств, требующих для своей работы широкого канала передачи данных. Результатом воплощения в жизнь "дешевого" подхода явился широко распространенный интерфейс IDE. Он полностью вытеснил другие интерфейсы с рынка дешевых и недорогих систем, постепенно развивался, став более "интеллектуальным", а со временем появились стандарты UDMA, существенно ускоряющие работу винчестеров. Пропускная скорость SCSI выше IDE, целых 160 Мб/с. А IDE работает со скоростью 33, 66, 100 и 133 Мб/с, а соответствующие стандарты называются ATA/33, ATA/66, ATA/100 и ATA/133. В недалеком будущем нам пророчат замену сегодняшнего Parallel ATA на Serial ATA Пропускная способность интерфейса составит 1,5 Гбит/с, напряжение питания снизится с 5 до 3,3 В, число проводников в шлейфе уменьшится до двух (плюс шесть на питание и заземление), а его длина увеличится до 1 метра. Также канет в лету и последовательный способ подключения устройств, при котором каждое либо Master, либо Slave. Программное обеспечение посчитает оба устройства главными, "сидящими" на разных портах.

Внешние (переносные) жесткие диски

В настоящее время существует несколько решений для подключения внешних устройств. Во-первых, есть винчестеры, подключающиеся к USB-порту. Они используются в основном для обмена данными с цифровыми камерами и прочими мобильными устройствами. В силу невысокой пропускной способности этой шины подобные диски, конечно, не смогут сравниться в производительности с внутренними устройствами. Во-вторых, винчестеры с интерфейсом IEEE1394, который может использоваться не только для подключения жестких дисков, но и других устройств, работающих с большими массивами данных, например, видеокамер. Заявленная пропускная способность интерфейса достигает 50 Мб/с. Покупая внешние винчестеры, следует особенно обратить внимание на ударопрочность.

RAID-массивы

RAID - это стандарт на объединение нескольких дисков в массив, видимый системой, как один диск. Это позволяет повысить как производительность, так и надежность дисковой системы. Для увеличения скорости работы с информацией контроллер RAID обеспечивает параллельное чтение/запись информации одновременно на несколько дисков. Для увеличения надежности информация может дублироваться на нескольких дисках, что повышает надежность дисковой системы, правда, в ущерб емкости. Скоростные показатели при этом практически не меняются. Не забудьте о том, что в RAID-массивы укладываются только диски одинаковой емкости.

Шумность и ударопрочность

Сейчас все производители с гордостью говорят о децибелах. Шумность определяется двумя параметрами: шумом вращения дисков винчестера и шумом движения головки. Этот параметр многим покажется несущественным. Однако ночью постоянный шум может действовать раздражающе, а при работе в офисах несколько рядом стоящих компьютеров могут создавать заметное звуковое сопровождение мыслительным процессам. Самый эффективный способ уменьшение шума - замедление скорости передвижения считывающей головки, но это неминуемо приводит к потере производительности. Так что если вы обнаружили очень тихий винчестер, то повнимательнее приглядитесь к его времени поиска. Впрочем, современные винчестеры позволяют с помощью специальных программ регулировать скорость (громкость) работы диска в зависимости от потребностей пользователей. Другой модный показатель - ударопрочность. Он характеризуется количеством G, (равному 9,8 м/с2) при ударе, которую может выдержать винчестер в работающем и неработающем состоянии. Этот параметр важен, если вы планируете активно перевозить винчестер с компьютера на компьютер.

Cоветы

Покупая жесткий диск, необходимо четко осознавать, для каких целей он будет использоваться. Покупая диск для дома, возможно, следует обратить внимание на шумность диска. При прочих равных условиях диски с меньшим количеством пластин и меньшей скоростью вращения обычно тише. Однако прогресс идет так быстро, что некоторые новые модели со скоростью 7200 тише старых моделей со скоростью 5400. Между тем производительности дисков со скоростью 5400 оборотов в минуту вполне достаточно для большинства домашних и офисных применений, если только вы не собираетесь работать с видео или организовывать сервер. Что касается рекомендации по объему кэш-буфера, то сейчас стандартом уже стал двухмегабайтный кэш, и диски с меньшим кэшем (512 кб) покупать не стоит. Еще один параметр, который нужно учитывать, - скорость интерфейса IDE. Сейчас практически у всех моделей это 100 или 133 Мб/с. Не забудьте посмотреть, поддерживает ли ваша материнская плата ATA/100 и ATA/133, хотя ничего криминального в использовании нового винчестера со скоростью 66 Мб/с нет. Также необходимо помнить, что жесткие диски - продукт высоких технологий, и, как всегда в этой области, покупать старые модели, которые вот-вот снимут с производства, абсолютно бессмысленно, так как вы, скорее всего, не получите выигрыша даже в цене, не говоря уж о производительности.

Благодаря постоянному совершенствованию технологий, удельная стоимость твердотельных накопителей неуклонно снижается, а их объем и ресурс, наоборот, растут. Несмотря на это, жесткие диски будут актуальны еще достаточно продолжительное время и производители не останавливаются в стремлении улучшать их рабочие характеристики.

Собственно, конструкция НЖМД принципиально не изменяется уже длительное время — внутри герметичного корпуса вращается от одной до четырёх легких круглых пластин, а над ними перемещаются несколько магнитных головок и производят запись/чтение информации. Усилия производящих компаний направлены на модернизацию узлов крепления движущихся элементов, подбор состава ферромагнитного слоя на дисках, улучшение параметров привода и головок, а также на оптимизацию алгоритмов управления всем этим хозяйством.

Самые важные критерии выбора

Геометрические размеры

Чаще используется термин «форм-фактор», но тут есть один нюанс. Основных типоразмеров HDD два: 3,5 дюйма для десктопов и 2,5 дюйма для ноутбуков. Как правило, толщина накопителя зависит от количества пластин и если для настольных ПК ее величина особого значения не имеет, то у портативных устройств она может играть определяющую роль. Ультратонкие ноутбуки рассчитаны на установку 7-ми или даже 5-миллиметровых винчестеров, в то время как наиболее широко представлены устройства толщиной 9,5 мм.

Предназначение жесткого диска

Пожалуй, наиболее важным критерием является назначение жесткого диска. Если его основная задача состоит в хранении различной информации — на первый план выдвигаются требования к объему дискового пространства и удельной стоимости. В настоящее время оптимальным выбором здесь являются накопители емкостью 2—4 Тб с низким уровнем потребления энергии. При этом на скорость вращения пластин особого внимания не обращают. У НЖМД такой категории она обычно составляет 5400 об/мин, но может быть и выше. Для ответственного хранения данных накопители организовываются в RAID-массивы и к предъявляемым требованиям добавляется надежность, выражаемая во времени наработки устройства на отказ. Жесткие диски для корпоративного сектора имеют расширенный набор конструктивных особенностей, повышающих «живучесть» HDD и соответствующую стоимость. От накопителей для сетевых хранилищ требуется мгновенная готовность к обмену в любой момент, поэтому прошивка для их контроллеров модифицируется соответствующим образом, обычно в ущерб энергоэффективности.

Системные диски должны обеспечивать максимальную скорость чтения и, в меньшей степени, записи. Их отличительной чертой является более высокая частота вращения пластин (7200 об/мин и больше), а побочным эффектом интенсивной работы двигателя — повышенные нагрев и шум. Разумеется, ориентироваться нужно на диски с наиболее производительным интерфейсом, который поддерживает материнская плата (в настоящее время SATA III). В операционных системах Windows XP и Windows 7 были проблемы с загрузочными разделами большого объема, поэтому в качестве системных, накопители емкостью 3 Гб и выше использовались с учетом этого фактора. Своеобразным компромиссом между доступной стоимостью HDD и высокой производительностью SSD являются гибридные устройства. В однодисковых рабочих станциях или ноутбуках подобные накопители позволяют значительно повысить скорость загрузки операционной системы.

Объем

При выборе жесткого диска особое внимание всегда обращают на его объем. Именно его нехватка в большинстве случаев и является движущей причиной покупки. С точки зрения стоимости единицы хранения информации, наиболее выгодны HDD емкостью 2 или 4 Тб для десктопных систем и терабайтные для мобильных устройств. Преимущество следует отдавать дискам с меньшим количеством пластин. Обладая большей плотностью записи, такие носители обеспечивают и более высокую скорость обмена, а само устройство слабее нагревается при работе.

Фото: domcomputer.ru

Другие характеристики

• На сегодняшний день актуальными интерфейсами являются SATA III для пользовательского применения и SAS для серверов. В продаже также еще встречаются жесткие диски SATA II. Оставаясь полностью совместимыми в плане подключения, они имеют в два раза меньшую пропускную способность чем интерфейсы третьей ревизии этого стандарта. Для устаревшего оборудования могут потребоваться накопители с параллельной шиной (PATA - они же IDE).
• Чем выше скорость чтения/записи , тем быстрее будет осуществляться обмен данными с диском. Следует только иметь в виду, что производители любят в характеристиках указывать максимальные величины, достигаемые в идеале. На самом деле скорость уменьшается с приближением головок к центру пластины и зависит от размера блока данных и массы других вещей. Например, в реальных условиях обмен практически всегда идет в обе стороны. Типичные максимальные значения для накопителей с интерфейсом SATA III лежат в диапазоне от 130 до 180 Мб/с.
• Скорость вращения пластин важна, если требуется максимальное быстродействие, даже в ущерб другим параметрам. У накопителей, ориентированных на другие задачи, ее величина может быть переменной или не указываться производителями.
• До определенной степени ускорить производительность жесткого диска позволяет кеш-память . В процессе чтения данные из соседних блоков также извлекаются и помещаются в специальный буфер в расчете на то, что они потребуются при следующем обращении к накопителю. При считывании большого массива это всегда дает положительный эффект. Чем больше объем кеша, тем ощутимее прирост производительности — именно это послужило одной из причин создания гибридных устройств. Обратной стороной медали является рост цены и сложность согласования операций чтения/записи.
• Потребляемая мощность косвенно характеризует вероятный нагрев НЖМД. Более прожорливыми и сильнее греющимися ожидаемо являются скоростные накопители, экономными и относительно прохладными — их медленные собратья. В режимах чтения/записи первые потребляют мощность от 8 до 12 Вт, вторым требуется 4—5. Жесткие диски форм-фактора 2,5" в своих аппетитах гораздо скромнее, им достаточно 2—3 Вт. Отдельный интерес представляет величина потребления в состоянии покоя, служащая наглядным показателем энергоэффективности устройства.

Основные производители

Жесткие диски являются достаточно высокотехнологичным продуктом, поэтому изначально небольшое число компаний, специализировавшихся на их выпуске, постоянно сокращается. Наиболее востребованы винчестеры производства Western Digital , Seagate Technology , Hitachi Global Storage Technologies (HGST ) и, в меньшей мере, Samsung Electronics . В сегменте 2,5-дюймовых НЖМД очень популярна продукция Toshiba Corporation , причем накопители этой компании служат основой для 2/3 внешних жестких дисков, выпускающихся под другими брендами.

Фото: www.komposervis.ru

Приобретая HDD, в первую очередь отталкивайтесь от того, как он будет использоваться. Установленная на диски «зеленых» серий операционная система будет медленнее загружаться чем могла бы. Скорость обмена данными с быстрыми накопителями порадует сердце, если забыть об их стоимости. Потеря информации способна значительно усложнить жизнь, поэтому серьезные дела стоит доверять только винчестерам с повышенной надежностью.

Выбирая жесткий диск для ноутбука, не забудьте обратить внимание на соответствие размеров. Чем тоньше мобильное устройство, тем выше вероятность установки в нем Thin или Ultrathin накопителя. С другой стороны, отсек HDD практически любого ноутбука имеет ту или иную систему повышения ударостойкости, в основе которой лежит установка диска в окружении демпфирующего материала. Хорошим вариантом здесь будет приобретение винчестера в комплект которого входит специальная утолщающая накладка.

Планируя покупку жесткого диска нужного объема, помните — указываемая производителем величина и реальная емкость отформатированного накопителя это, как говорят в Одессе, две большие разницы. Как правило, на винчестерах указывается емкость в миллиардах (G) или триллионах (T) байт. А так как один терабайт состоит из 1 099 511 627 776 минимально адресуемых наборов данных (1024 в 4-й степени), то и объем в соответствующих единицах получается меньше.

Модуль поиска не установлен.

Пути повышения производительности винчестера

Когда пользователь, наблюдая за песочными часами на мониторе, приходит к выводу, что его компьютер безбожно "тормозит", и адресует свое негодование по этому поводу Microsoft, прав он только отчасти

Чаще всего раздражающее ожидание связано с загрузкой файлов с винчестера, а не с работой центрального процессора под руководством Microsoft Windows и ее приложений. Нет, конечно, это не снимает ответственности с Microsoft и других, кстати, разработчиков программного обеспечения за задержки в работе компьютера. Не с Луны же свалились на нашу голову эти бешеного размера файлы.

Но и сами мы хороши. Радуемся красивым картинкам на экране? Приветствуем появление высококачественного звука, видеозаставок, игрушек с богатой графикой? Не возражаем, чтобы наши документы были оформлены как можно лучше и насыщеннее, а в базах данных хранилась информация едва ли не обо всем на свете? Тогда не надо злиться, что файлы стали "неподъемными".

Другое дело, что надо стремиться к сбалансированной производительности как аппаратных узлов компьютера, так и установленных на нем приложений. Мощной операционной системе и производительным прикладным программам следует предоставить и процессор побыстрее, и винчестер не только более емкий, но и более "скоростной". Кстати, популярная рекомендация поставить больше оперативной памяти, чтобы машина не "тормозила", напрямую связана с недостаточной производительностью винчестера.

От чего зависит быстродействие винчестера?

Накопитель на жестких магнитных дисках, он же винчестер, v устройство электронно-механическое. Если не вдаваться в подробности, можно считать, что механическая часть его включает приводы пластин (дисков), сборки головок чтения и записи. Электроника винчестера представлена головками чтения и записи, каналом чтения, контроллером интерфейса, буферной памятью, схемами управления приводами пластин и головок.

Соответственно, часть параметров винчестера характеризуют его механику, а другая часть v электронику. Эти характеристики, хотя и кажутся малозависимыми друг от друга, на самом деле тесно увязаны между собой. Чтобы добиться прогресса, скажем, во временных параметрах накопителя, характеризующих быстродействие его механики, необходимо значительно усовершенствовать и его электронику. И наоборот.

Остановимся на основных характеристиках, по которым можно судить о производительности винчестера. В первую очередь всегда упоминают временные характеристики привода v среднее время поиска и ожидания. Первая величина показывает, сколько времени потребуется на перемещение головок к нужной дорожке. Вторая v сколько придется подождать, пока под головками окажется требуемый сектор - она напрямую связана со скоростью вращения пластин. Еще несколько величин составляют параметр, известный как "среднее время доступа к данным".

Среди "электронных" характеристик чаще всего обращают внимание на внешнюю скорость передачи данных, которая на самом деле является параметром интерфейса, соединяющего накопитель с системной шиной компьютера, а не самого накопителя. Данные с такой скоростью (или близкой к ней) передаются лишь в том случае, если они были считаны заранее и находились в буфере (см. ниже).

Реже упоминают внутреннюю скорость передачи данных, которая как раз и показывает, как быстро работает канал чтения винчестера, то есть с какой скоростью данные считываются с пластин и помещаются в буфер. В последнее время с учетом роста интенсивности обращений программ к жесткому диску эта величина становится все важнее. Большое значение играет также емкость встроенного в накопитель буфера и его организация. Буфер призван сгладить несоответствие между внутренней и внешней скоростью передачи данных.

Попробуем разобраться, как все эти параметры связаны между собой, и поговорим о путях повышения производительности винчестеров. Проблема эта волнует все компании, производящие накопители на жестких дисках. Как свидетельствуют публикуемые в прессе обзоры, наибольших результатов в этом добилась сегодня корпорация IBM (по крайней мере, в секторе IDE-накопителей для настольных компьютеров). Поэтому в дальнейшем я воспользуюсь данными, приводимыми в технических документах этой компании.

Повышение скорости вращения пластин

При обслуживании случайных запросов на чтение или запись производительность винчестера на 90% определяется его механическими характеристиками, такими как время поиска (параметр движения головок) и скорость вращения пластин (т.е. самих дисков). Под случайными запросами понимаются обращения к файлам, записанным на дисках в разных местах. Такой режим типичен для работы простых приложений Windows v текстовых редакторов, электронных таблиц, навигаторов Интернет, электронной почты и т.п.

На долю электронных факторов, включая внутреннюю скорость передачи данных по каналу чтения, выдачу их из буфера винчестера, внешнюю передачу данных по IDE-интерфейсу и прием операционной системой, остается 10%. Тут надо учитывать, что хотя внутренняя скорость передачи данных считается чисто электронным параметром, она серьезно зависит от скорости вращения пластин.

Из двух механических факторов v времени поиска и скорости вращения v наибольший эффект с точки зрения повышения производительности винчестера достигается при увеличении скорости вращения дисков. Это подтверждается начавшимся переходом индустрии на IDE-винчестеры со скоростью вращения 7,200 оборотов в минуту (об./мин., rpm) вместо широко применявшихся в последние годы накопителей с 5,400 об./мин.

Повышение скорости вращения, диктуемое требованиями к производительности винчестеров со стороны сегодняшних операционных систем и приложений, дает выигрыш как по среднему времени ожидания, так и по внутренней скорости передачи данных. Причем в первом случае в основном эффект достигается при случайных обращениях, а во втором v при чтении больших массивов последовательно записанных данных (графики, аудио- или видеоданных).

Из чего складывается время считывания данных с винчестера (I/O time) при типичных случайных запросах? Сначала контроллеру жесткого диска необходимо время, чтобы обработать поступивший запрос, выдать команды на привод головок (command overhead time). Затем некоторое время уйдет на передвижение головок к заданному цилиндру (seek time). После этого придется подождать, пока диски повернутся и под головками окажутся необходимые секторы с данными (latency time). Потом начнется чтение и передача данных в компьютер (data transfer time). То есть

I/O time = command overhead time + seek time +

latency time + data transfer time

В этом уравнении время ожидания полностью определяется скоростью вращения пластин и в среднем равно поло-вине периода оборота дисков. У винчестеров со скоростью вращения 5400 об./мин. среднее ожидание составляет 5.6 миллисекунды (мс), а при переходе к 7200 об./мин. оно сокращается до 4.2 мс. Если принять остальные составляющие равными для обоих винчестеров (а так оно практически и есть), можно прикинуть прирост производительности, получаемый за счет перехода на 7200 об./мин.

По данным IBM, у современных винчестеров для настольных РС время обработки команды составляет примерно 0.5мс, среднее время поиска равно 9.5 мс, на передачу 4 килобайт данных уходит приблизительно 0.3 мс. Тогда получаем, что винчестеру со скоростью вращения пластин 5400 об./мин. на чтение типичного 4-килобайтного блока данных (одного кластера FAT32) потребуется 15.9 мс, в то время как винчестер со скоростью вращения 7200 об./мин. с этой задачей справится за 14.5 мс.

Итак, переход на 7200 оборотов в минуту при выполнении операций чтения типичных 4-килобайтных блоков данных дает 10-процентный прирост производительности по сравнению с винчестерами на 5400 об./мин.

Но это еще не все. Повышение скорости вращения пластин сказывается и на внутренней скорости передачи данных (disk transfer rate).Теоретическая максимальная внутренняя скорость передачи данных (то есть скорость, с которой данные записываются на диск или считываются с него) определяется временем оборота дисковых пластин (revolution time), размером сектора (sector size), числом секторов на треке (sectors per track), числом треков в цилиндре, или числом рабочих поверхностей установленных в винчестере дисковых пластин (tracks per cylinder), и временем, необходимым для переключения между головками (временем перехода между треками в цилиндре). Для вычисления теоретической максимальной внутренней скорости передачи данных можно воспользоваться упрощенной формулой:

max. disk transfer rate =

sectors per track * sector size / revolution time

Время оборота пластин в винчестере со скоростью вращения 7200 об./мин. составляет 8.3 мс, а при 5400 об./мин. v 11.1 мс. При равном для обоих накопителей числе секторов на трек и одинаковом размере сектора (в большинстве операционных систем это 512 байт) получаем, что переход на 7200 об./мин. обеспечивает увеличение теоретической максимальной внутренней скорости передачи данных на 33%.

Такой, или почти такой, прирост производительности наблюдается при считывании и записи больших последовательных блоков данных. Этот режим характерен для графических и мультимедийных приложений, баз данных.

Кстати, повышение скорости вращения иногда заставляет уменьшить число секторов на трек, то есть плотность записи данных. Это связано с тем, что электронный канал чтения обладает ограниченной пропускной способностью. При слишком высокой плотности записи и скорости вращения пластин она может оказаться недостаточной для обработки всех данных, проходящих в единицу времени под головками чтения/записи. Поскольку сегодня задача увеличения плотности записи и емкости винчестеров стоит не менее остро, наиболее емкие накопители пока выпускаются с меньшей скоростью вращения пластин.

Увеличение емкости кэш-буфера

Это еще один путь повышения производительности винчестеров. Встроенный буфер винчестера выполняет две функции. Во-первых, он служит мостом между каналом чтения и внешним интерфейсом. Данные между ними не могут передаваться напрямую из-за большой разницы между внутренней и внешней скоростями. На этом этапе невозможно обойтись без промежуточного буфера, позволяющего сгладить задержки при обращениях к диску.

Во-вторых, буфер служит своего рода сверхбыстрым накопителем, обеспечивающим выдачу данных с максимальной для внешнего интерфейса скоростью. За счет буфера большой емкости и удачно подобранных алгоритмов его заполнения удается существенно повысить производительность винчестера.Когда поступает запрос на чтение, контроллер винчестера первым делом проверяет, нет ли требуемых данных в кэш-буфере. Если их там не оказалось, происходит чтение с дисковых пластин, прочитанные данные помещаются в буфер и передаются из него по внешнему интерфейсу операционной системе компьютера. Каким же образом запрашиваемые данные могут оказаться в буфере?

Для этого применяются алгоритмы упреждающего чтения. Прочитав секторы, содержащие затребованные приложением или системой данные, винчестер не останавливается и на всякий случай переносит в буфер содержимое следующих секторов. Поскольку сегодня приложения редко довольствуются малыми порциями данных, чтение носит последовательный характер и загодя прочитанные секторы обычно приходятся кстати при следующих обращениях. Когда же запрашиваемые данные находятся в буфере, их выдача происходит практически моментально v на это уходят не миллисекунды, как при чтении, а микросекунды. Эффективность кэширования подтверждают все тесты.

Однако просто поставить на винчестер большой буфер недостаточно. Сегодняшние приложения и системы отличаются не только хорошим аппетитом по части данных, но и многозадачностью. То есть, к винчестеру обращаются одновременно не одна, а сразу несколько параллельно работающих программ или вычислительных процессов, запущенных одной программой.

Корпорация IBM, как и другие производители, постоянно совершенствует алгоритмы, оптимизирующие использование винчестерного кэш-буфера при работе в современных компьютерных системах. При этом учитывается, что серверы, рабочие станции и обычные персональные компьютеры совершенно по-разному обращаются к дискам. Поэтому выпускаемые для них винчестеры оснащаются разными интерфейсами, буферами разной емкости.

Повышения эффективности кэш-буфера добиваются, во-первых, наращиванием его емкости и, во-вторых, применением хитроумных алгоритмов сегментирования. Под сегментированием буфера понимается разделение его на несколько частей (сегментов), используемых независимо друг от друга, v для обслуживания параллельных очередей запросов чтения, поступающих, например, от разных программ. Адаптивное сегментирование предусматривает гибкий подбор числа сегментов и их емкости.

Чем выше внутренняя скорость передачи данных, чем более быстрым интерфейсом оснащен винчестер, тем больший ему требуется буфер. На жестких дисках для персональных компьютеров со скоростью вращения пластин 5,400 об./мин. В большинстве случаев устанавливались 256-килобайтные буферы. Сегодня высокопроизводительные винчестеры со скоростью вращения 7200 об./мин. и интерфейсами Ultra ATA-33/66 оснащаются как минимум 512-килобайтными буферами. SCSI-винчестеры, предназначенные для рабочих станций и серверов, нуждаются в буферах емкостью 1, 2 и даже 4 мегабайта. Причем 4-мегабайтные буферы SCSI-винчестеров IBM Ultrastar разделяются на 4 сегмента по 920 килобайт каждый (количество сегментов конфигурируется).

Тут все зависит от характера применяемых программных приложений и, следовательно, обращений к винчестеру. При работе баз данных с большими записями чтение и запись носят последовательный характер, и тогда целесообразно разделять буфер на несколько емких сегментов. Когда преобладают случайные обращения, может понадобиться разделение буфера на большее число сегментов. В идеале количество сегментов должно чуточку превышать число параллельно обслуживаемых винчестером потоков ввода/вывода.

Прерывание потока данных, поступающего по внешнему интерфейсу винчестера, происходит тогда, когда буфер оказывается полным при записи или пустым при чтении. И в том, и в другом случае это происходит из-за более низкой скорости передачи данных по каналу чтения, чем по внешнему интерфейсу. Уменьшить количество таких прерываний позволяет увеличение емкости сегментов буфера. Наибольший эффект ощущается при обслуживании мощных потоков данных, таких как последовательное чтение или запись громоздких графических файлов, аудио- и видеоданных.

Предположим, что с винчестера считывается 256-килобайтный поток данных. Если на нем установлен буфер емкостью 1 мегабайт, разделенный на 4 сегмента по 160 килобайт каждый, емкости такого сегмента окажется недостаточно для поддержания непрерывности потока данных. А 4-мегабайтный буфер, поделенный на 4 сегмента по 920 килобайт, справится с задачей легко. В этом случае практически всегда следующая запись, за которой обратится программа, будет считана с диска загодя и выдана с максимальной скоростью из буфера. Буфер не будет опорожняться, а SCSI-интерфейс v отключаться.

И еще один вопрос напоследок. Зачем устанавливать большой буфер на винчестер, если операционные системы тоже организуют кэширование данных, считываемых или записываемых на жесткий диск, причем в их распоряжении вся системная память компьютера, из которой можно спокойно выделить для этих целей и 4 мегабайта, и в несколько раз больше. Дело в том, что размещение буфера на винчестере позволяет в несколько раз сократить нагрузку на интерфейс. В частности, по нему не будут передаваться данные, считываемые с упреждением, а ведь заранее неизвестно, пригодятся они или нет.

Собираем компьютер" url="http://putevodytel.com/view_it_news.php?art=vibor_HDD">

Жесткий диск (винчестер, HDD) – перезаписываемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - основной носитель информации в компьютере. На нем хранятся, данные: как операционной системы, так и файлы пользователя (программы, игры, фильмы, музыка, изображения…). Память жесткого диска не является энергозависимой, что объясняет возможность хранения данных, без подачи электричества на устройство.

Винчестер представляет собой набор из одной или нескольких герметизированных пластин в форме дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала и считывающих головок в одном корпусе. Пластины приводятся в движение при помощи шпинделя (вращающегося вала). Соленоидный привод позиционирует головку для проведения операций чтения\записи данных.

Считывающее головки не касаются поверхности диска как во время чтения\записи данных (из-за прослойки набегающего потока воздуха в 5 – 10 нм, которая образуется при очень быстром вращении), так и во время простоя диска (головки отводятся к шпинделю или за пределы пластин). Благодаря отсутствию контакта, жесткий диск можно перезаписать в среднем 100 тысяч раз. Также на продолжительность работы диска влияет герметический корпус (гермозона), благодаря которому внутри корпуса HDD создается пространство, очищенное от пыли и влаги.

Основные характеристики жесткого диска: интерфейс, ёмкость, объем буфера, физический размер (форм-фактор), время произвольного доступа, скорость передачи данных, количество операций ввода-вывода в секунду, скорость вращения шпинделя, уровень шума.

Первое, на что следует обратить внимание при выборе жесткого диска – интерфейс - устройство, преобразующее и передающее сигналы между HDD и компьютером. Наиболее распространёнными интерфейсами сейчас являются: SCSI , SAS , ATA (IDE , PATA ), Serial ATA (SATA ), eSATA и USB .

Интерфейс SCSI имеет скорость 640МБ/с, используется, в основном, на серверах; SAS – его более высокоскоростной аналог (12 Гбит/с), обратно совместимый с интерфейсом SATA .

ATA (IDE , PATA ) – предшественник SATA , сейчас он уже не актуален из-за своей небольшой скорости в 150МБ/с.

eSATA и USB – интерфейсы для внешних винчестеров.

Serial ATA (SATA) - это самый распространённый интерфейс жестких дисков. Именно на него следует ориентироваться при выборе винчестера. На данный момент существует несколько вариаций SATA . С физической точки зрения они не отличаются (интерфейсы совместимы), различия только в скорости: (SATA-I - 150 Мбайт/с, SATA-II - 300 Мбайт/c, SATA-III - 600 Мбайт/с.).

Что касается емкости: тут все просто. Чем она больше, тем лучше, так как больше информации можно будет записать. Данная характеристика никак не влияет на производительность винчестера. Определяется пользователем исходя из потребности в месте для хранения файлов. В таблице ниже приведены средние значения размера основных типов файлов, на которые стоит обратить внимание при выборе HDD .

Объём буфера (кэша) . Буфер (кэш) - встроенная в жёсткий диск энергозависимая память (подобная оперативной памяти), предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи, а также хранения данных, обращение к которым происходит наиболее часто. Чем больше кэш – тем лучше. Показатель варьируется от 8 до 64 Мб. Наиболее оптимальным считается значение 32 Мб.

Существуют два основных форм-фактора для жестких дисков: 3.5 дюйма и 2.5 дюйма. Первый в основном используется в настольных компьютерах, второй – в ноутбуках.

Время произвольного доступа . Данная характеристика показывает среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Параметр колеблется в пределах - от 2,5 до 16 милисекунд. Естественно, чем меньше значение – тем лучше.

Скорость передачи данных. Современные жесткие диски имеют скорость 50-75 Мб/с (для внутренней зоны HDD) и 65-115 Мб/с (для внешней зоны).

Количество операций ввода-вывода в секунду. Данная характеристика колеблется в пределах от 50 до 100 операций в секунду в зависимости от размещения информации на диске.

Последние три параметра стоит рассматривать в иерархической последовательности, в зависимости от назначения винчестера. Если вы чаще пользуетесь громоздкими приложениями, играми, нередко смотрите фильмы в HD качестве, их следует подбирать в такой последовательности: скорость передачи данных > количество операций ввода-вывода в секунду > время произвольного доступа. Если же в вашем арсенале много маленьких, часто запускаемых приложений, то иерархия будет выглядеть так: время произвольного доступа > количество операций ввода-вывода в секунду > скорость передачи данных.

Скорость вращения шпинделя - количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. Наиболее распространенными являются скорости вращения: 5400, 5900, 7200, 10000 и 15000 об/мин. Оптимальной для ПК является скорость в 7200 об/мин.

Уровень шума жесткого диска состоит из шума вращения шпинделя и шума позиционирования. Измеряется в децибелах. На данную характеристику следует обратить внимание из убеждений комфорта.

RAID . Если вы располагаете средствами на покупку двух или более HDD , вам необходимо обратить внимание на технологию RAID (redundant array of independent disks) – массив дисков. Данная технология позволяет с одной стороны в разы увеличить скорость обмена данными с винчестерами (подобно многоканальному режиму, для ОЗУ), с другой – обезопасить себя от потери важных данных.

Итог. В первую очередь следует задуматься о предназначении диска, исходя из этого, определится с объемом, форм-фактором. Исходя из характеристик вашей материнской платы, подобрать интерфейс (скорее всего это будет SATA ). Далее следует отобрать диски с приемлемым объемом буфера, и определится со скоростью вращения шпинделя. Параметры скорости передачи данных, количества операций ввода-вывода в секунду, времени произвольного доступа выбираем по ситуации, в зависимости от потребности. Обращаем внимание на уровень шума, если нужен комфорт.

Приобретая ПК, пользователи почти всегда обращают основное внимание на параметры вычислительных компонентов. Выбор же зачастую основывается лишь на показателе объема. Такой подход абсолютно неверен, ведь HDD обеспечивает хранение всей информации и доступ к ней. Халатное отношение к выбору "винчестера" сделает работу за компьютером некомфортной. При самом плохом раскладе впоследствии придется заплатить вдвое больше за процедуру восстановления данных. Статья расскажет о том, на какие необходимо обратить пристальное внимание при выборе подобных устройств.

Общие сведения

Жесткий диск - главное устройство хранения в основной массе современных ПК. На него записываются не только пользовательские данные, но и файлы ОС, утилит, программ.

Именно поэтому выбор HDD - серьезное мероприятие. Ведь любое устройство компьютера легко заменить на аналогичное. Жесткий диск же, вышедший из строя, потребует не только покупки нового HDD, но и переустановки ОС и программ.

Первые шаги

Прежде чем начать изучение вопроса, следует определиться, для чего будет использоваться ПК, в который устанавливается накопитель. Основные группы:

• Ноутбук для повседневных задач.
• Мощный игровой ПК.
• Офисный компьютер.
• Мультимедиацентр.
• Долговременное хранилище файлов.
• Портативный накопитель, который не будет постоянно подключен.

Только определившись с конкретной целью использования ПК можно сказать, какие технические характеристики жесткого диска первостепенны.

Размер

Размер (или форм-фактор) определяет ширину устройства. Измеряется она в в дюймах. Сегодня форм-фактор почти всех накопителей равен 2,5/3,5 дюйма. Маленькие обычно устанавливаются в лэптопы. Большие - в полноразмерные ПК, однако никто не мешает 2,5-дюймовым HDD оборудовать компьютер, для этого даже выпускаются специальные переходники.

Есть магнитные накопители и меньшего размера, например, 1, 0,85, 1,8. Они в первую очередь используются в маленьких мобильных устройствах и обращать на них внимание при выборе HDD не нужно.

Размер "винчестера" определяет его вес, а также то, какую мощность питания требует накопитель для своей работы. Именно поэтому внешние HDD почти всегда включают в себя 2,5-дюймовые устройства. Ведь основные это масса и малая мощность питания, устройство должно работать от USB-разъема. Если же внутрь мобильного HDD установить 3,5-дюймовый накопитель, придется организовывать отдельный блок питания, который необходимо будет втыкать в розетку для правильного функционирования устройства.

Емкость

Емкость - параметр HDD, определяющий, сколько информации не нем может храниться одновременно. Его никак нельзя оставить в стороне, описывая характеристики жестких дисков ноутбуков или ПК. Фото, игры, ПО, музыка, фильмы - все это требует внушительного "веса", и год от года их запросы к емкости только растут. Например, современные игры или видеофайлы формата высокого разрешения могут занимать более 30 ГБ. Емкость 2,5-дюймовых накопителей сегодня по средним меркам составляет от 150 ГБ до 2 ТБ. Устройства размера 3,5 могут хранить на себе 3-5 ТБ информации.

1 ГБ на HDD большего объема будет стоить дешевле. Конечно, это не должно подталкивать потребителя к покупке устройства емкостью 1 ТБ, если для него хватит и половины. Однако надо понимать, что покупка жесткого диска, который может хранить менее 500 ГБ, сегодня нецелесообразна. Экономия выйдет небольшой (200-500 руб.), но цена одного гигабайта будет внушительной.

Геометрия

Выбирая HDD, не стоит ориентироваться только на его объем. Характеристики внешних жестких дисков и внутренних включают в себя многие немаловажные параметры. К ним стоит отнести геометрию. Ее описывают количество пластин и плотность записи на них. Геометрия влияет как на емкость HDD, так и на скорость работы с ним.

Запись данных в "винчестерах" производится на диски (пластины), изготовленные из алюминия или стекла. Покрыты они ферромагнитной пленкой. Чтение или запись выполняется головками, расположенными на кронштейнах. Между пластиной и головкой всегда остается зазор в несколько нанометров. Каждый диск разделен на радиальных дорожек, которые делятся на сектора. В такой схеме на время доступа и скорость считывания данных влияет радиус пластин.

У того края, где дорожки длиннее, выше, так как за один оборот головка проходит большее число секторов. Поэтому размера 2,5 всегда уступают 3,5-дюймовым образцам. HDD может содержать в себе более одной пластины. Плотность записи характеризуется вышеописанными параметрами. Величина определяет, сколько информации помещается на каждой дорожке.

Общая емкость HDD равна сумме емкостей на каждом диске. Первый "винчестер" объемом 1 ТБ включал в себя пять пластин. Однако технологии развиваются. Разработанные компанией Hitachi жесткие диски, характеристики которых позволяют использовать их в серверах, оборудуются сверхсовременными пластинами. Емкость каждой при этом равна примерно одному гигабайту.

Сегодня рынок комплектующих предлагает накопители с самым разным количеством магнитных дисков и плотностью записи. Если вам необходим максимально эффективный HDD, лучше всего обратить внимание на устройства с малым количеством пластин.

Надо сказать, что в магазинах вряд ли покупателю дадут информацию о плотности записи. На официальных сайтах производителей жестких дисков этот параметр тоже освещается не всегда. И все же во время выбора рекомендуется узнать об этих параметрах конкретных моделей побольше.

Скорость вращения шпинделя

Скорость записи и чтения зависит, помимо плотности, от быстроты вращения шпинделя. Алюминиевые диски монтируются на шпиндель - внутреннюю ось. Шпиндель и пластины вращаются одновременно, как единая система. Чем больше оборотов она делает за единицу времени, тем быстрее под головкой окажется необходимый сектор.

Для домашних ПК выпускаются жесткие диски с частотой вращения 5-10 тысяч оборотов за минуту. Чем меньше это значение, тем меньше тепла выделяется во время работы накопителя. Этот же параметр влияет и на необходимую мощность питания для нормального функционирования устройства. В основном на домашние компьютеры и ноутбуки устанавливаются накопители со скоростью вращения 5400 оборотов за минуту. Такие же HDD наиболее предпочтительны для оборудования ими мультимедийных центров и других устройств, для которых на первом месте стоит не быстрота считывания данных, а низкий уровень выделения тепла и энергопотребления.

Скоростью 10 000 оборотов за минуту и более считается избыточной. Такие накопители редко встраиваются в бытовую технику в первую очередь из-за того, что они сильно шумят. Если необходим очень быстрый доступ к данным, лучше обратить внимание на SSD.

Интерфейс

К любой материнской плате современного ПК или ноутбука может быть подключен жесткий диск Sata, характеристики его абсолютно не влияют на эту возможность. Если же вашей машине более десяти лет, вероятно, для нее нужен накопитель с интерфейсом IDE. Найти подобное устройство в магазине почти нереально, ведь их выпуск прекращен.

SATA представлен двумя стандартами с обратной совместимостью - SATA2 и SATA3. Обмен информацией по первому представленному интерфейсу на максимальной скорости составляет около 3 Гб/с. По второму - 6 Гб/с. Помимо этого, SATA3 обладает улучшенными функциями управления питанием.

Основные характеристики жесткого диска , работающего через SATA2, "за глаза" покрывают потребности среднестатистического пользователя. Скорость считывания данных с поверхности пластины едва ли достигает порогового значения, обеспечиваемого шиной.

Кеш

Буфер, или кеш, - это промежуточное Оно необходимо из-за того, что скорость чтения отличается от скорости записи. Также устройства ПК, запросившие информацию с HDD, не всегда могут моментально получить к ней доступ или же через какое-то время потребуют ее повторно. Такие данные также на какое-то время останутся в кэше жесткого диска. При этом снижается время простоя вычислительных элементов, но уменьшается нагрузка на пластины.

Кеш HDD для настольных компьютеров и ноутбуков варьируется в пределах 8-128 МБ. "Винчестеры" для лэптопов в большинстве оборудуются памятью 8-16 МБ. ПК же в основном оснащаются накопителями с буфером 32-64 МБ.

"На бумаге" жесткий диск HDD, характеристики которого лучше, должен работать быстрее конкурентов. На практике же это не всегда верно. Например, буфер винчестера почти не задействован во время записи файлов большого объема. Кроме этого, на производительность буфера влияет программное обеспечение, "зашитое" в контроллер, устанавливаемый на HDD. Поэтому гнаться за жесткими дисками с огромным объемом кэша не нужно. Правильнее будет сравнить конкретные показатели скорости считывания и записи данных определенных образцов накопителей.

MTBF

Описывая нельзя не сказать о MTBF. Эта аббревиатура - обозначение показателя надежности HDD. Ее расшифровка - mean time beatween failures. На русском языке этот параметр называют наработкой на отказ. Она указывает на то, сколько часов магнитный накопитель может непрерывно проработать до первого ремонта. Эта характеристика необычайно важна для серверного оборудования или накопителя, устанавливающегося в долговременное хранилище файлов. Обычно HDD, созданные специально для этой цели, в среднем имеют показатель MTBF равный 900 тысячам или 1 миллиону часов. Например, эта серии Constellation как раз приблизительно сравнима с приведенными выше цифрами.

Время произвольного доступа

Этот параметр определяет то, сколько времени требует головке для перемещения на любой участок дорожки. Измеряют характеристику в тысячных долях секунды. Время доступа - один из главнейших параметров HDD. Средняя производительность напрямую зависит от него.

Меньшее время позволяет выполнять основные операции быстрее. Головки серверных модели накопителей позиционируются за 2-14 мс. Этот параметр жестких дисков для домашней техники обычно равен 7-14 мс.

Уровень шума

Ни одно современное электронное устройство не может работать абсолютно бесшумно. Жесткие диски же, помимо электронных элементов, включают в себя вращающиеся пластины, шпиндель, считывающие головки. Наличие такого большого числа движущихся элементов делает HDD одним из самых шумных устройств ПК. Уступает "винчестер" по этому показателю только вентиляторам системы охлаждения.

Шум измеряется децибелами. Чем медленней вращается шпиндель, тем меньше посторонних звуков возникает в процессе работы устройства. Показатель в 26 дБ считается довольно низким. Невозможно найти одновременно очень тихое и очень производительное устройство. Всегда приходится идти на компромисс и выбирать HDD по той характеристике, которая наиболее важна.

Энергопотребление

Характеристики жестких дисков напрямую влияют на потреблении энергии устройством. Наиболее строго нужно изучать уровень энергопотребления тех HDD, которые впоследствии будут установлены в ноутбуки. Чем выше этот показатель, тем меньше лэптоп сможет проработать от батареи.

Помимо вышесказанного, потребляемая "винчестером" энергия во время записи или чтения преобразуется в тепло. Именно поэтому энергоемкими накопителями не стоит оснащать ПК, в которые потом невозможно будет поставить дополнительные элементы охлаждения.

Конечно, значения описываемого параметра легко найти на интернет-ресурсах производителя, однако доверять им стоит не всегда. Лучше всего поискать в Сети информацию независимых тестировщиков.

SSHD

SSHD - не совсем обычные жесткие диски. Они гармонично сочетают в себе преимущества магнитных накопителей и твердотельных. В этом случае последние используются как дополнительный буфер. Таким образом скорость чтения или записи возрастает, а цена за гигабайт остается почти на прежнем уровне.

Хотя технология SSHD довольно перспективна, рынок компьютерных комплектующих предлагает малое число таких устройств. В основном их размер - 2,5-дюйма, а использовать такие накопители в настольных ПК не всегда целесообразно.

Наиболее легко найти жесткие диски Toshiba, характеристики скорости которых намного выше, чем у классических HDD. Ведь файлы, используемые операционной системой, уже находятся в энергонезависимом кеше, а значит, включение компьютера и загрузка основных программ происходит очень быстро.