Выбор жёсткого диска, в основном опирается на 3 критерия: объём, скорость работы, тишина работы.
Рассмотрим всё по порядку и узнаем какие конструктивные особенности жёсткого диска, влияют на эти характеристики.
Объём памяти.
Немного окунёмся в историю для наглядности.
Первый жёсткий диск (RAMAC), появился на свет благодаря компании IBM 13 сентября, 1956 года. Имел вес 971кг, 50 пластин диаметром около 60 см каждая и всего одну головку. При этом имел объём всего 5 Мб. Считывающая головка, что примечательно, доставлялась к нужному диску не больше, чем за 1 секунду. Данный жёсткий диск, в своё время, произвёл революцию на рынке устройств хранения, начав скорый закат эры кассетных накопителей на магнитной ленте. Слабой стороной накопителей на магнитной ленте было время доступа. Проблема существовала потому как магнитную ленту приходилось довольно долгое время проматывать, чтобы найти нужную информации.
Вторым важным шагом в 1973 году стал жёсткий диск IBM 3340, в котором впервые была применена технология парящей головки, которая успешно используется по сей день (только расстояния над пластиной из миллиметров превратились в нанометры). Подробнее о ней вы можете прочитать ниже. Накопитель имел размер чуть больше метра высотой и объём около 60Мб. Пользовался популярностью среди финансовых компаний, банков того времени, за небольшой размер и внушительный по тем меркам объём хранимой информации.
Психологический барьер в 1Гб, был преодолён компанией Hitachi, которая выпустила в 1982 году, накопитель H-8598, который имел 10 пластин и двухактуаторную технологию головок чтения/записи.
В 1986, был выпущен винчестер «привычного» нам форм фактора 3.5-дюйма. Который и по сей день — является основным на рынке жёстких дисков.
Что мы имеем сейчас? Мы имеем у себя в руках такой объём и такую скорость доступа, о которых нельзя было мечтать каких то 20 лет назад. Тем более за такие деньги.
Всё благодаря нескольким ключевым прорывам в этой области.
Появились головки с технологией гигантского магнитно-резистивного эффекта, что позволило значительно увеличить плотность записи, которая наращивается, и по сей день. Так же новая разметка форматирования пластин (NO—ID sector format), позволила поднять планку объёма на 10%. Возросшая скорость вращения шпинделя, тоже сделала свой вклад к скорости доступа, чтения и записи (первые диски вращались со скоростью 3600 об/мин).
Последняя технология, которая значительно повлияла на возможности записи на магнитные пластины – технология перпендикулярной записи (PWR), когда домены ориентированы не вдоль, а поперёк на поверхности магнитной пластины. Это позволило сделать пластины ещё более ёмкими, за счёт увеличения количества самих доменов, которые теперь располагаются ещё плотнее.
В 2007 году, компанией Hitachi был выпущен первый винчестер, который покорил планку 1 терабайт. Скажи мы о такой эволюции винчестеров человеку, который разработал первый жёсткий диск, он бы точно не поверил, сравнивая размеры, объём RAMAC и современного винчестера. Действительно, процесс эволюции накопителей на магнитных пластинах, продвинулся невообразимо далеко.
Окунувшись немного в историю, посмотрим на что стоит обращать внимание при выборе современного жёсткого диска, чтобы он соответствовал веяниям времени и критериям цена/характеристики.
Скорость работы жёсткого диска.
На эту характеристику влияет множество факторов, которые будут приведены ниже. Определить насколько быстр диск – не сложно. Достаточно знать основные характеристики, такие как: разновидность интерфейса, объём кэш памяти, количество пластин и головок, скорость вращения шпинделя.
Скорость работы интерфейса.
Интерфейс – должен быть быстрым. Его скорость, должна быть не ниже максимальной пропускной способности между носителем (магнитной пластиной) и контроллёром диска. То есть диску должно «хватать» пропускной способности и интерфейс не должен создавать дополнительных помех.
Разницы от большей скорости интерфейса, у одного и того же диска в этом случае не будет. Если только, производительность изменится за счёт возросшей пропускной способности кэш памяти диска, которая будет использовать преимущество скорости более скоростного интерфейса. К примеру интерфейс SATA 600 (6 Гбит/c) – это чистый маркетинг, так как ни один жёсткий диск (именно диск, не SSD), не может обеспечить скорость выше чем SATA 300 (3 Гбит/c). Прироста в скорости при переходе на более скоростной интерфейс, вы не получите.
Для 99% жёстких дисков, интерфейса SATA II (300, 3 Гбит/с) — хватает с запасом и эта тенденция практически не будет меняться, так как потолок скорости жёстких дисков уже практически достигнут.
Объём кэш памяти.
Кэш память (буфер) жёсткого диска – используется для хранения информации, которая нужна здесь и сейчас, и которую можно использовать без обращения к носителю, что увеличивает скорость его работы. В ней может храниться как информация о позиционировании файлов на диске, так и отдельные файлы или небольшие сектора диска, к которым в данный момент идёт самое большое количество обращений. Естественно, чем более ёмкий кэш, тем большее количество подобной информации, может в нём обрабатываться. Обращение к кэш памяти, занимает гораздо меньше времени, чем обращение к диску, что заметно повышает быстродействие, т.к. диск не отвлекается на часто производимые операции и ему не приходится загружить головку и считывать данные вновь и вновь.
Количество пластин и головок. Размер пластин.
Чем выше плотность записи на пластину, тем больший объём информации может хранить винчестер. На момент 2010 года, самым лучшим показателем, считалась плотность записи 500Гб на пластину (с 2-х сторон). К чему это всё?
К тому, что чем меньше пластин в диске, тем быстрее он работает. Ведь все головки приводятся в действие одним приводом, которому чтобы найти и отдать в оперативную память несколько файлов с разных дисков, приходится совершать гораздо больше движений, чем диску с более высокой плотностью записи и меньшим количеством дисков. Если в винчестере 2 диска и 3 головки, это значит, что второй диск использует только одну сторону (на каждую сторону, всегда идёт по 1 головке). Также, о плюсах меньшего количества пластин будет сказано ниже.
В современных жёстких дисках, считывающая головка находится на расстоянии 7-10нм над пластиной. Добиться этого, позволяет парящая головка аэродинамической формы, которая немного взлетает над поверхностью, когда диск раскручивается до максимальной скорости. Когда диск останавливается, головки паркуются в зоне, в которой они не могут повредить жёсткий диск при касании и запускаются при запуске только в том случае, если диск раскручен до максимальной скорости.
Повреждения жёсткого диска при касании головки в рабочем состоянии, очень серьёзные. Вплоть до заклинивания вала и разрушения магнитного слоя диска. В большинстве таких случаев, диск и информация не подлежат восстановлению.
Размер магнитных пластин жёсткого диска.
Чем магнитные пластины больше в диаметре, тем большее расстояние приходится преодолевать головке диска и тем больше времени нужно для доступа к информации.
К примеру, в серии дисков VelociRaptor от WD, используются не 3.5 диски, а нестандартные, меньшего размера с более мелкими по диаметру магнитными пластинами, для достижения максимально возможной скорости доступа. Вкупе со скоростью вращения диска в 10 000 оборотов в минуту и более, получаются одни из лучших характеристик на рынке.
Скорость вращения шпинделя (СВШ).
Скорость вращения шпинделя – практически самый важный фактор, влияющий на производительность диска. Чем быстрее диск крутится, тем быстрее на нём записывается и считывается информация. Для каждого диска, будь то скорость вращения 5400, 7200, 10 000 или 15 000 об/мин, производителем подбираются разные головки, электроприводы и гидродинамические подшипники.
Шпиндели со скоростью вращения 5400 об/мин, применяются в основном в энергосберегающих целях (в ноутбуках, в «зелёных» винчестерах и так далее). Скорость их работы, примерно на четверть уступает дискам со скоростью вращения 7200 об/мин. Смысл этого не очень понятен, так как винчестеры, даже самые производительные – потребляют относительно мало энергии. Оправдано это только в ноутбуках, портативных устройствах и для любителей — «тихих» винчестеров.
Если же вам нужен винчестер среднего класса по скорости, то вам стоит посмотреть на самый распространённый вид винчестеров со СВШ – 7200 оборотов в минуту.
Жёсткие диски со скоростью шпинделя 10 000 и 15 000 об/мин, относятся к Hi—End решениям или к коммерческому классу для использования в серверах.
Такие диски довольно дорогие и объёмы их гораздо меньше, чем у более медленных собратьев. Но, всё же, имея на таком винчестере операционную систему, а на другом, более медленном диске храня остальную информацию, можно значительно увеличить скорость работы ОС и многих других программ, которые требуют высокой скорости чтения/записи. Основными производителями таких дисков являются Fujitsu, Hitachi, Seagate и Western Digital (WD). Но даже их скорость чтения, значительно меньше, чем скорость большинства твёрдотельных накопителей (SSD). Плюсом классических винчестеров перед SSD, является более высокий показатель ценаобъём и более высокий срок службы.
Если на чистоту — то зачем же нам всё таки нужен быстрый жёсткий диск?
Преимущества быстрого жёсткого диска.
Жёсткий диск – это слабое место в цепи: Жёсткий диск -> Оперативная память -> Шина процессора.
Чем быстрее жёсткий диск тем меньше отставание по скорости от оперативной памяти (ОЗУ). Последние операционные системы от Microsoft (Vista ,7), с помощью встроенного функционала, могут частично восполнить это отставание, загружая некоторое содержимое жёсткого диска в оперативную память. Однако это не всегда в положительную сторону влияет на производительность системы в целом и даже отрицательно для некоторых приложений. Тем не менее, к диску всё равно идет очень частое обращение.
Преимущества быстрого жёсткого диска над медленным:
1. Более быстрая загрузка ОС. Более быстрое выключение, вход в спящий режим и гибернацию.
2. Более быстрая установка приложений, более быстрое копирование файлов.
3. Более высокая скорость и плавность работы приложений, которые часто обращаются к диску (кодировщики видео, видеоплееры, игры и некоторые другие).
4. Общее увеличение скорости реагирования на запросы, быстрая дефрагментация.
*При конфигурации, способной раскрыть потенциал ОС и диска.
Тишина работы жёсткого диска.
«Ой, а что это у тебя там под столом вибрирует?…»
Вряд ли вы хотите, чтобы ваш жёсткий диск радовал вас каждый день напоминанием о себе в виде вибраций и «тресков» при работе. Для того, чтобы при покупке не попасть в такую ситуацию, стоит обратить внимание на некоторые характеристики жёсткого диска, которые напрямую говорят о таком факте, как тишина работы.
Если вам нужен тихий жёсткий диск, то следование этим советам поможет вам его выбрать:
1) Чем меньше количество магнитных дисков в винчестере, тем меньше вибраций и шума. Так что выбирайте жёсткий диск, с как можно меньшим количеством дисков.
2) Скорость вращения шпинделя – одна из самых главных причин возникновения шума жёсткого диска. Правда это идёт в разрез с производительность. Нужно смотреть, что вам важнее – производительность или тишина работы. Чтобы винчестер был тихим, нужно выбирать диск с наименьшей скоростью вращения шпинделя.
3) Позиционирование модели. Каждая модель, позиционируется в какую либо категорию. Тихие винчестеры, обычно имеют название с аббревиатурой «Green» либо «Silent«. Имеют особые настройки параметров задержки привода головки, которые хоть немного и снижают быстродействие, зато винчестер становится гораздо тише и перестаёт постукивать и «чиркать».
4) Обязательно наличие гидродинамического подшипника. Хоть подшипники качения, на винчестерах в наше время и редкость, всё равно они выпускаются и лучше их обходить стороной. Гидродинамический подшипник гораздо тише и долговечней (почти вечен при правильной установке).
Слово о надёжности или ложка дёгтя.
Кроме осыпания магнитного слоя, основные механические поломки диска — приходятся на электромотор, подшипник и привод головки, как на основные движущиеся части жёсткого диска.
Изнашивание подшипника и мотора, чаще всего происходит из-за неправильной развесовки диска или из-за перегрузки несущего вала диска, к которому крепятся магнитные пластины. «Благодаря» чему это чаще всего происходит?
Из-за большого количества магнитных пластин, которые порой, слишком сильно нагружают мотор (вал) и он заклинивает, или просто сгорает. Либо из-за перегрузки, нагрева и вибраций — выходит из строя гидродинамический подшипник. Из него начинает вытекать масло, что позже приводит к трениям, звукам и к полному заклиниванию.
Чтобы хоть как то обезопасить себя от подобных ситуаций, стоит присматриваться к дискам с количеством пластин — не больше двух. Это идеальный вариант по надёжности, как впрочем и в скорости чтения.
Другой главной поломкой считается — касание считывающей головки о диск. Тут две основные причины: всплывший заводской брак, либо не аккуратное обращение. Чтобы избежать подобного, диск лучше не ронять и не подвергать вибрациям, особенно в работающем состоянии, когда головка парит над поверхностью на расстоянии ~10нм. Так же, стоит обезопасить себя от резкого отключения электроэнергии. Когда головки парят над поверхностью и выключается питание, они должны автоматически убираться в парковочную область. Однако, это не всегда работает корректно и были случаи когда головки прилипали к магнитному покрытию диска и повреждали его. При этом часть информации была утеряна.
Заключение.
Главные морали этой статьи, которые можно вынести:
1) Чем меньше пластин в диске тем лучше.
2) Чем меньше скорость вращения диска, тем он тише.
3) Чем больше объём кеш памяти, тем выше скорость работы диска (в определённых случаях).
4) Чем выше скорость вращения шпинделя, тем быстрее скорость передачи данных между контроллёром и носителем (тем быстрее диск).
5) Интерфейс должен раскрывать потенциал диска, не более того. В остальных случаях — это лишь маркетинг.
Удачного выбора!
