Выбор внешнего жесткого диска

DVD ROM носители на DVD дисках

DVD — универсальный цифровой диск (digital versatile disc — DVD) — вид накопителя, который в отличие от CD с момента выхода на рынок был рассчитан на широкое применение.

Дисководы DVD ROM стали общедоступными в начале 1997 году и их устройства (2х) были также способны к чтению дисков CD-ROM со скоростью 22х, достаточной для воспроизведения полноэкранного видео. К началу 1998 года на рынке появились мультискоростные дисководы DVD ROM, способные к чтению носителей DVD в двойной скорости (2700 Кбайт/с), а компакт-дисков с 24х скоростями, к концу года скорость DVD достигла размера 5х. Год спустя была достигнута шестикратная скорость (8200 Кбайт/с) для DVD носителей и чтения CD-ROM на 32х скорости. К концу 2002 г. достигнуты 26х и 40х скорости для DVD ROM и CD-ROM соответственно.

Не существует общепринятой терминологии для описания различных «поколений» дисководов DVD. Однако термин «второе поколение» (или DVD 2) обычно относится к 2х скоростным дисководам, также способным к чтению носителей CD-R/CD-RW, а термин «третье поколение» (или DVD 3) обычно означает 5х (или иногда 4.8х, или 6х) дисководы, некоторые из которых способны к чтению носителей DVD RAM.

Магнитные диски

И последним видом электронного носителя считаются магнитные устройства. К ним относят магнитные ленты, дискеты и жесткие диски. Поскольку первое и второе оборудование сейчас не используется, речь пойдет о ЖД.

Жесткий диск – это устройство, которое имеет произвольный доступ и основано на технологии магнитной записи. На данный момент это основной накопитель большинства современных компьютерных систем.

Его главным отличием от предыдущего вида, дискеты, является то, что запись осуществляется на алюминиевые или стеклянные пластины, которые покрывают слоем ферромагнитного материала.

Жесткий диск

Винчестер или накопитель на жестких магнитных дисках — сложное устройство с записью магнитного типа для хранения данных и произвольного доступа к ним. Им оснащены практически все компьютеры. Запись происходит на жесткие стеклянные или алюминиевые пластины. Они покрыты слоем материала, имеющего ферромагнитные свойства. Диск может содержать одну или две пластины, размещенные на одной оси или шпинделе. Между ними размещены считывающие головки.

При быстром вращении шпинделя образуется поток воздуха. Следовательно, головки не касаются поверхности ферромагнетика. Расстояние между ними равно 10 нм (10^(-9) = 0,00000001 м.). Если диск не работает, то они находятся у шпинделя и не касаются магнитной поверхности. При аварийном отключении электроэнергии устройство считывания, благодаря использованию конденсаторных блоков, отводится на безопасное расстояние. Конденсаторы служат для накопления электрического заряда определенной емкости, которой хватает для правильного завершения работы винчестера.

Конструктивная особенность

Основными частями винчестера являются гермозона и электрическая плата (блок электроники). Первая часть состоит из корпуса (прочный сплав), считывающего механизма (головки и устройство позиционирования), дисков и двигателя шпинделя. Внутри нее отсутствует вакуумное пространство, поскольку производители наполняют область очищенным воздухом без примесей воды или азотом.

Давление выравнивается при помощи специального фильтра с мембраной для избежания деформации во время полета в самолете или перегрева. Если в гермозону попали мелкие частички, то при вращении они попадают в пылеулавливатель. Головки состоят из сплава на основе алюминия. Диски покрыты ферромагнетиком (сплав окиси железа, марганца и т. д. ) и изготавливаются из прочного металлического сплава. Фирма IBM делала их также из пластика и стекла, но модели оказались недолговечными. Количество пластин зависит от емкости устройства.

Закрепляются магнитные диски на оси, которая называется шпинделем. Она вращается со скоростью от 5200 до 15000 об/мин. Если диски еще не набрали соответствующих оборотов, то головки находятся в парковочной зоне. Вращение происходит при помощи вентильного электродвигателя. Между магнитными пластинами находится сепаратор в виде диска из пластика или алюминия. Он применяется для стабилизации потока воздуха или газа.

Буферная память предназначена для увеличения быстродействия. Блок управляющего сигнала принимает и обрабатывает информацию от различных датчиков (скорость вращения, противоударный акселерометр, давления, температуры, свободных падений и угловых ускорений).

Блок интерфейса осуществляет сопряжение между элементами винчестера и компьютером. Кодирование и декодирование информации осуществляется узлом цифровой обработки.

Технические характеристики

При покупке винчестера нужно обратить внимание на его характеристики, поскольку от них зависит производительность всего компьютера. К ним относятся следующие:

1. Интерфейс — взаимодействие двух независимых устройств. Бывают следующих типов: ATA, eSATA, SАТА, SCSI, SAS, FireWirе, SDIО и Fibrе СНАNNЕL.
2. Емкость — важный параметр, указывающий на количество информации, которую можно записать на носитель.
3. Геометрические параметры — размер устройства, измеряемый в дюймах.
4. Random Access Time — параметр, характеризующий время доступа к данным.
5. Частота вращения шпинделя — скорость, с которой вращается ось.
6. Средняя продолжительность наработки на отказ — параметр, показывающий время работы устройства до первого отказа.
7. Число опросов в секунду (IOPS) показывает максимальную величину элементарных операций в секунду во время записи и чтения.
8. Мощность — параметр, показывающий количество потребляемой энергии за единицу времени.
9. Скорость передачи данных — величина передачи или приема максимального блока информации за 1 секунду.
10. Объем буфера — количество памяти для уменьшения различий между операциями чтения и записи, а также последующей передачи данных по интерфейсу в RAM.

8.3. Накопители на жестких магнитных дисках

Если гибкие диски — это средство переноса данных между компьютерами, то
жесткий диск — информационный склад компьютера.

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.

Рис. 8.1. Винчестерский накопитель со снятой крышкой
корпуса

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые
концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи
вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый
корпус, называемый модулем данных.   При установке модуля данных на
дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный
охлажденный воздух.   Поверхность платтера имеет магнитное
покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для
предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При
вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает
воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью
диска.

Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от 10 до 100 Гбайт. У
современных моделей скорость вращения шпинделя (вращающего вала) обычно
составляет 7200 об/мин, среднее время поиска данных 9 мс, средняя скорость
передачи данных до 60 Мбайт/с. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается
непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем
(обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность.
Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого
диска.

Твердотельные виды SSD жестких дисков

разобранный твердотельный SDD диск

В отличие от магнитных видов жестких дисков для компьютера, твердотельные SSD обладают рядом преимуществ. В первую очередь, отсутствие механических частей в середине, делает их более устойчивыми к внешним встряскам. Они, по сути, представляют собой большие флэшки с энергонезависимой памятью. Принципы подключения аналогичны магнитным видам жестких дисков, но, SSD являются более экономными в плане потребления энергии и более быстрыми при доступе к данным.

Конечно, для SSD имеется и ряд недостатков. Так, они намного дороже механических аналогов и хотя в плане устойчивости к внешним встряскам более надежны, но у них тоже есть один изъян. Как было сказано выше, магнитные виды жестких HDD дисков перед своей смертью (выходом из строя) всячески об этом информируют владельца, издавая подозрительные звуки, тем самым давая возможность успеть перенести данные на другой накопитель. С SSD такой фокус не пройдет, если они умирают, то сразу, без предварительного храпа или писка. Это и не странного, ведь в SSD используются микросхемы, которые могут перегореть, не издав ни звука.

Ещё важной особенностью SSD вида жестких дисков является тот факт, что они не особо нуждаются в дефрагментации, поскольку используют совсем другие методы хранении данных. Многие комплектующие, которые есть в настоящее время на рынке компьютеров, дают возможность установки двух и более жестких дисков различного вида

Это позволяет нам использовать вычислительные мощности твердотельного SSD, на который устанавливается операционная система, а также емкость магнитного HDD, на котором хранятся данные

Многие комплектующие, которые есть в настоящее время на рынке компьютеров, дают возможность установки двух и более жестких дисков различного вида. Это позволяет нам использовать вычислительные мощности твердотельного SSD, на который устанавливается операционная система, а также емкость магнитного HDD, на котором хранятся данные.

Твердотельные жесткие диски оценили компьютерные игроки. Они являются необходимым дополнением любого компьютера, на котором быстродействие и вычислительная мощность важна (например, графические станции, компьютеры для геймеров).

Для многих ноутбуков, нетбуков и ультрабуков используются карты с памятью SSD с разъемом mSATA. Это расширение функциональности шине SATA, известной из обычных компьютерных дисков.

Виды жестких дисков

Рассмотрим детальнее основные виды жестких дисков.

Тип

HHD. Информация, поступающий на винчестер, записывается на диски, покрытые слоем ферромагнитного вещества. Устройство выгодно отличает дешевизна и большой объем памяти.

SSD. В отличии от магнитных жестких дисков, SSD работает по принципу заполнения микросхем памяти. Плюсы: надежность, ударопрочность, бесшумность, низкое энергопотребление, очень высокая скорость передачи информации. Недостатки: высокая цена, ограниченное количество циклов записи, удаленная информация не восстанавливается.

Форм-фактор

Жесткие диски обычно делят на две категории в зависимости от диаметра:

• 3,5 дюйма — устанавливается в домашних компьютерах и обладает относительно большой памятью (до 10 Тб);
• 2,5 дюйма — применяется в ноутбуках, медиаплеерах, портативных внешних дисках.

Преимущества: малый диаметр, быстродействие, экономное потребление энергии.

Недостаток: скромный объем памяти.

Интерфейс

Существует три вида разъемов для подключения винчестера к материнской плате на родном или постороннем компьютере.

IDE. Устройства подключаются через шлейф, причем передача идет в одном направлении (параллельно), менять его приходится вручную, переключая перемычки на шлейфе. Имеет слабую пропускную способность (133 Мб/сек).

SATA. Относительно новый интерфейс. Быстрее подключается (отдельным шлейфом) просто настраивается. Обмен информацией значительно быстрее. Диски с таким интерфейсом потребляют меньше энергии.

SCSI. Диски похожи на собратьев с интерфейсом IDE, но вращаются на большей скорости (до 15 000 оборотов). Это убыстряет получение данных, увеличивая также риск поломки. Диски этого типа имеют дополнительный контролер, управляющий обменом информации.

Фрагментация

Любимое «лакомство» любого HDD-винчестера — большие файлы: фильмы в формате MKV, большие архивы и образы BlueRay-дисков. Но стоит вам загрузить винчестер сотней-другой мелких файлов, фотографий или MP3-композиций, как считывающая головка и металлические блины приходят в замешательство, в результате чего значительно падает скорость записи.

После заполнения HDD, многократного удаления/копирования файлов, жесткий диск начинает работать медленнее. Это связано с тем, что по всей поверхности магнитного диска разбросаны части файла и когда вы дважды щелкаете мышкой по какому-либо файлу, считывающая головка вынуждена искать эти фрагменты из разных секторов. Так тратится время. Это явление и называется фрагментацией, а в качестве профилактических мер, позволяющих ускорить HDD, предусмотрен программно-аппаратный процесс дефрагментации или упорядочивания таких блоков/частей файлов в единую цепочку.

Дефрагментацию периодически рекомендуется выполнять на всех типах HDD-накопителей, тем самым поддерживая их оптимальную скорость.

Принцип работы SSD кардинально отличается от HDD, а любые данные могут записываться в любой сектор памяти с дальнейшим моментальным считыванием. Именно поэтому для накопителей SSD дефрагментация не нужна.

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД – дисковод):

сравнительное новое устройство хранения информации. Это устройство использует в качестве носителя информации гибкие магнитные диски – дискеты, которые могут быть 5-ти или 3-х дюймовыми. Дискета – это магнитный диск вроде пластинки, помещенный в картонный конверт. В зависимости от размера дискеты изменяется ее емкость в байтах. Если на стандартную дискету размером 5’25 дюйма помещается до 720 Кбайт информации, то на дискету 3’5 дюйма уже 1,44 Мбайта. Дискеты универсальны, подходят на любой компьютер того же класса оснащенный дисководом, могут служить для хранения, накопления, распространения и обработки информации. Дисковод – устройство параллельного доступа, поэтому все файлы одинаково легко доступны. Сейчас дискеты применяются в основном для резервирования небольших объемов данных и для распространения информации. Дискеты размером 5’25 дюйма морально устарели и используются редко.

К недостаткам относятся маленькая емкость, что делает практически невозможным долгосрочное хранение больших объемов информации, и не очень высокая надежность самих дискет.

В настоящее время не используются

Внешняя память

Устройства внешней памяти состоят из двух элементов — носителей и накопителей. С помощью первых осуществляется перенос данных с одного компьютера на другой. Вторые используются для считывания информации с первых. Какие носители информации относятся к внешней памяти, зависит от установленных накопителей на компьютере.

Другое определение ВЗУ, которое можно найти в учебниках по информатике, — область для хранения данных, неиспользуемых в RAM. Микропроцессор не работает напрямую с ВЗУ, поскольку оно является очень медленным. Информация загружается в ОЗУ, а затем в кеш-память, и обрабатывается. Затем результат попадает в RAM. После этого информация записывается на носитель.

Накопители отличаются конструктивной особенностью, емкостью поддерживаемых носителей, скоростью считывания и записи данных. Специалисты выделяют виды внешней памяти компьютера на следующих магнитных и оптических носителях:

• Гибкие.
• Жесткие.
• Оптические.
• Flash (флешки).

Первый тип не используется на современных компьютерах, поскольку дискеты обладают очень маленьким объемом. Второй тип предназначен для подключения винчестера. Он еще называется контроллером жестких дисков. Информация передается через специальный шлейф, с помощью которого осуществляется управление девайсом.

Дисковод для компакт-дисков предназначен для чтения и записи информации. Процедура осуществляется с помощью головки со специальным лазером. Четвертый накопитель является универсальным портом (USB). Он необходим для подключения разнообразных устройств, поддерживающих его. На южном мосте есть специальная микросхема. Она осуществляет опознавание flash-носителя, «превращая» его в логический диск для дальнейшей работы. Последний накопитель предназначен для чтения и записи данных на оптический диск большой емкости (от 25 до максимальной в 128 ГБ).

Нюансы выбора

HDD

Кроме выбора по объему и цене, у жестких дисков нужно обратить внимание на ряд параметров.

Первое — это скорость вращения шпинделя: скоростные на 7200 оборотов лучше всего подойдут под систему, игры; диски с 5400 об/мин удобнее для хранения файлов.

Также HDD отличаются по позиционированию: для ПК, NAS, серверные и для систем видеонаблюдения. В принципе любые диски с интерфейсом SATA можно поставить в ПК, но специализированные будут стоить немного дороже.

У компании WD предусмотрена даже цветовая дифференциация дисков.

Обратите внимание, что HDD формата 2,5” хоть традиционно и устанавливаются в ноутбуки, но их можно поставить и в ПК, если цена будет меньше, то почему бы и нет.

При наличии в сборке SSD накопителя, вместо внутреннего HDD можно приобрести внешний вариант с подключением через USB 3.0. В скорости вы при этом не теряете, подключать можете по необходимости и легко пользоваться файлами на любом ПК или ноутбуке.

SSD

Большое влияние на выбор, а также и на его цену, оказывает используемый контроллер.

Одинаковые по характеристикам накопители в зависимости от контроллера будут отличаться по своим возможностям – требуется ли для работы микросхема буферной памяти или нет; имеется поддержка PCI-E или только SATA; количество ядер, каналов, технологии коррекции ошибок, отработка команды TRIM и т.д.

Все это будет влиять на скоростные характеристики. Как правило, производитель указывает максимальные скорости, достигнутые в идеальных условиях. Как они изменяются при заполнении накопителя более 50%, на сколько просядет скорость записи после заполнения буфера или после удаления большого объема файлов – в этом различия накопителей разных моделей.

В бюджетных накопителях можно встретить контроллеры JMicron, предназначенные для шины SATA. JMF670H – одноядерный процессор, работает только с памятью MLC, для него требуется отдельная микросхема буферной памяти.

Обзор и тест SSD Transcend SSD340K TS256GSSD340K

Еще один бюджетный производитель — компания Silicon Motion, выпускающая весь набор для сборки SSD. Контроллеры с поддержкой SATA — SM225х и с поддержкой PCI-E — SM226х, а также SM227х для корпоративной среды. Очень распространённые контроллеры среди всех брендов, занимающихся выпуском SSD.

Обзор и тест NVMe SSD накопителя ADATA XPG GAMMIX S11 Pro 512GB

У компании Marvell модельный ряд контроллеров более разнообразен. 88SS10хх и 88SS11хх поддерживают как SATA, так и PCI-E интерфейсы. Самые современные модели 88SS132х поддерживают PCIe Gen4. Данный производитель отметился высоким качеством и надежностью, накопители на данных контроллерах можно брать без сомнений, они подразумевают высокий уровень производительности.

Phison – данные контроллеры хорошо известны пользователям и широко распространены. Хоть и относится к бюджетным, но достаточно надежный и проверенный производитель.

Модели с поддержкой только SATA — серия PS3111x-S1x, PCIe 3.0 – PS50xx-Ex, и PCIe 4.0 — PS501x-E1x. Контроллеры успешно развиваются, совершенствуются, активно наступают на пятки более именитым производителям.

Обзор M.2 NVMe-накопителя Corsair Force Series Gen.4 PCIe MP600 500GB

Ранее очень известные контроллеры SandForce, уже не выпускаются. Компанию купила Seagate  выпускает собственные контроллеры для своего производства.

Компания Toshiba, купившая бренд OCZ, выпускает собственные контроллеры на основе модификаций от Marvell, Phison или SandForce. Самостоятельно выпускает накопители под брендом Toshiba или OCZ- добротные и надежные решения.

Обзор и тестирование SSD-накопителя Toshiba TR200 емкостью 240 ГБ

Также модификацией сторонних контроллеров занимается компания Intel.

Ну и самый предпочтительный на сегодня вариант SSD накопителей, может считаться эталонным, к которому стремятся прочие производители – Samsung. Собственные контроллеры – Polaris и Phoenix, самостоятельное производство, быстродействующие и надежные

Если бюджет позволяет, то на них стоит обратить внимание в первую очередь.

Многие производители оснащают свои накопители формата М.2 радиаторами для отвода тепла, также радиаторы для данного слота могут присутствовать на материнских платах.

Обзор NVMe-накопителяWestern Digital Black SN750 объемом 500 Gb

В обзорах обращаем внимание на минимальные скорости при линейной записи. В бюджетных накопителях она может просаживаться после заполнения буфера до пропускной способности памяти 100-200 Мб/сек, что соответствует скоростям HDD

На скрине ниже мы видим как 1600 превращается в 200 Мб/сек.

Обзор и тестирование накопителя Goodram PX500 NVMe PCIe Gen 3 ×4 на 512 ГБ

История дисков

Жесткие магнитные диски имеют весьма продолжительную (разумеется, по меркам развития компьютерных технологий) историю. В 1956 году компания IBM выпустила малоизвестный компьютер IBM 350 RAMAC, который был оснащен огромным по тем меркам накопителем информации в 3,75 МБ.

В этих шкафах можно было хранить целых 7,5 МБ данных

Для построения такого жесткого диска пришлось установить 50 круглых металлических пластин. Диаметр каждой составлял 61 сантиметр. И вся эта исполинская конструкция могла хранить… всего одну MP3-композицию с низким битрейтом в 128 Кб/с.

Вплоть до 1969 года этот компьютер использовался правительством и научно-исследовательскими институтами. Еще каких-то 50 лет назад жесткий диск такого объема вполне устраивал человечество. Но стандарты кардинально изменились в начале 80-х.

На рынке появились дискеты формата 5,25-дюймов (13,3 сантиметра), а чуть позднее и 3,5- и 2,5-дюймовые (ноутбучные) варианты. Хранить такие дискеты могли до 1,44 МБ-данных, а ряд компьютеров и того времени поставлялись без встроенного жесткого диска. Т.е. для запуска операционной системы или программной оболочки нужно было вставить дискету, после чего ввести несколько команд и только потом приступать к работе.

За всю историю развития винчестеров было сменено несколько протоколов: IDE (ATA, PATA), SCSI, который позднее трансформировался в ныне известный SATA, но все они выполняли единственную функцию «соединительного моста» между материнской платой и винчестером.

От 2,5 и 3,5-дюймовых флоппи-дисков емкостью в полторы тысячи килобайт, компьютерная индустрия перешла на жесткие диски такого же размера, но в тысячи раз большим объемом памяти. Сегодня объем топовых 3.5-дюймовых HDD-накопителей достигает 10 ТБ (10 240 ГБ); 2.5-дюймовых — до 4 ТБ.

История твердотельных SSD-накопителей значительно короче. О выпуске устройства для хранения памяти, которое было бы лишено движущихся элементов, инженеры задумались еще в начале 80-х. Появление в эту эпоху так называемой пузырьковой памяти было встречено весьма враждебно и идея, предложенная французским физиком Пьером Вейссом еще в 1907 году в компьютерной индустрии не прижилась.

Суть пузырьковой памяти заключалась в разбиении намагниченного пермаллоя на макроскопические области, которые бы обладали спонтанной намагниченностью. Единицей измерения такого накопителя являлись пузырьки. Но самое главное — в таком накопителе не было аппаратно движущихся элементов.

О пузырьковой памяти очень быстро забыли, а вспомнили лишь во время разработки накопителей нового класса — SSD.

В ноутбуках SSD появились только в конце 2000-х. В 2007 году на рынок вышел бюджетный ноутбук OLPC XO–1, оснащенный 256 МБ оперативной памяти, процессором AMD Geode LX–700 с частотой в 433 МГц и главной изюминкой — NAND флеш-памятью на 1 ГБ.

OLPC XO–1 стал первым ноутбук, который использовал твердотельный накопитель. А вскоре к нему присоединилась и легендарная линейка нетбуков от Asus EEE PC с моделью 700, куда производитель установил 2-гигабайтный SSD-диск.

В обоих ноутбуках память устанавливалась прямо на материнскую плату. Но вскоре производители пересмотрели принцип организации накопителей и утвердили 2,5-дюймовый формат, подключаемый по протоколу SATA.

Емкость современных SSD-накопителей может достигать 16 ТБ. Совсем недавно компания Samsung представила именно такой SSD, правда, в серверном исполнении и с космической для обычного обывателя ценой.