4.2.Жесткий диск (винчестер)
Устройство типичного жесткого диска изображено на следующем рисунке.
Видео по устройству жесткого диска 
Жесткий диск - устройство для хранения информации с произвольным доступом находится внутри системного блока. При обращении к жесткому диску мигает лампочка индикатора H DD расположенная на передней панели системного блока. Жесткий диск представляет собой не один, а несколько металлических дисков покрытых магнитным слоем, размещенных на одной оси и заключенных в металлический корпус, головки чтения- записи устанавливаются на расстоянии всего нескольких микрон от поверхности пластин. Наличие жесткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером. Пластины жесткого диска вращаются со скоростью 7200-15000 об\мин. Даже малейшее прикосновение головок к пластинам жесткого диска привело - бы к уничтожению всей
записанной на нем информации. Такое же воздействие на НЖМД оказывают пыль и различные загрязнения. Точная и тонкая механика НЖМД не выносит резких ударов и толчков. Существует около 50 логически несовместимых типов НЖМД, отличающихся числом пластин, головок, дорожек, секторов на дорожках и их емкостью
Винчестер подключается к компьютеру при помощи контроллера, который выполняет всю работу по обмену данными между компьютером и дисками. Обычно один контроллер обеспечивает подключение двух гибких и двух жестких дисков. Существует несколько типов контроллеров диска, различающихся по способу соединения с дисками, протоколу обмена данными между контроллером и диском, скоростью передачи данных и другими характеристиками.
Протокол обмена данными между контроллером и диском называют ещё интерфейсом контролера диска или просто интерфейсом диска. Чтобы диск и контроллер могли работать друг с другом, они должны поддерживать один и тот же протокол (тип интерфейса).
Интерфейс IDE достиг предела технических возможностей развития и сейчас постепенно заменяется последовательным интерфейсом Serial ATA, который
обеспечивает пропускную способность 150 Мбайт\с. Интерфейс определяет реальную производительность жестких дисков в компьютере
Достоинства жесткого диска - большой объем записываемой информации , диски не надо менять , их емкость достаточно велика и переход с одной программы на другую осуществляется без затруднений . Недостатки - дороговизна и возможность повредить или потерять данные в случае неосторожного обращения.
Объем современных жестких дисков может составлять миллионы секторов, и работа на уровне операционной системы с отдельными секторами оказывается неудобной. Для повышения эффективности работы в качестве минимальной единицы адресуемого пространства используется группа секторов называемых кластером
Кластер – это минимальная порция информации, которую операционная система считывает\записывает за одно обращение к диску. Размер кластера = N * (Размер сектора),
V= N*512(Байт), где: N= 2,4,8 и т. д
Основными характеристиками винчестеров являются:
-
Емкость
-
Быстродействие – скорость передачи данных
-
Время безотказной работы
Для обычного пользователя основной характеристикой жесткого диска является его ёмкость, которая измеряется в мегабайтах (1 Мбайт = 220 = 1 048 576 байт) или гигабайтах (1 Гбайт = 230 = 1 073 741 824 байта). Каким бы большим по объему поначалу казался винчестер, он переполняется на удивление быстро: современные программы нередко требуют для установки нескольких гигабайт свободного места на винчестере. Это программы для обработки звука и видео, компьютерные игры. Поэтому при выборе нового винчестера следует руководствоваться правилом: чем больше – тем лучше.
Гораздо более важным параметром, характеризующим работу винчестера, является скорость передачи данных. Однако время доступа - более наглядная характеристика для первой оценки быстродействия винчестера. Максимальное время доступа измеряется как интервал времени, который необходим гребенке с головками, что
однократно переместиться по всей поверхности диска (с первой дорожки на последнею). Эту величину называют временем позиционирования головки на дорожке. Винчестеры которые могут обеспечить доступ менее чем за 15 мс, уже могут считаться хорошими
MDTR = SRT x 512 x RPM/60 (байт/с)
Где: SRT – количество секторов на дорожке.
RPM – скорость вращения дисков об/мин.
Всей работой магнитного диска управляет так называемая таблица размещения файлов (FAT — Vile Allocation Table), создаваемая при форматировании жесткого или гибкого диска. FAT — это системная область диска, в которой зарегистрированы сведения о каталогах и файлах: имена, атрибуты, размещение по цепочкам кластеров и др. Под контролем FAT находятся также все неиспользуемые (в данный момент) кластеры диска: кластер помечен либо как свободный, либо как дефектный
Современные файловые системы оптимизируют размер кластера, — так, чтобы уменьшить потери дисковой памяти за счет уменьшения размеров неиспользуемой части кластера
Функции FAT прозрачны для программистов и пользователей, т.е. логически файлы представляются этим людям единым целым, и манипуляции с секторами и кластерами обычно не нужны (за исключением программирования на низком уровне (язык ассемблера, С).
Жесткий диск: SATA или SATA2?
Наиболее распространенный сегодня интерфейс подключения жесткого диска или оптического привода к системнй плате - SATA.
SATA (Serial ATA) - последовательный интерфейс обмена данными с накопителями данных. Является развитым продолжением интерфейса IDE .
Итак, большинство современных жестких дисков для настольных ПК подключаются через интерфейс SATA. Однако, SATA есть несколько версий, поэтому, у пользователей, при покупке HDD или замене системной платы возникает такой вопрос - “Какая между ними разница?”. Давайте посмотрим:
Первым из SATA, появился SATA 150 (или SATA1) - интерфейс, использующий последовательную шину передачи данных, работает на частоте 1.5 ГГц, обеспечивая пропускную способность в 1.2 Гбит/сек или 150МБ/сек. Это немного выше пропускной способности IDE 133. Стандарт довольно быстро распространялся за счет своих преимуществ (хоть и небольших) по сравнению с IDE (ATA). В числе главных - конечно же последовательная шина, вместо параллельной, меньший размер кабеля и разъемов, как следствие - удобство использования и надежность соединения контактов, устойчивость к многократному подсоединению/отсоединению кабеля. SATA предусматривает одному порту одно устройство. Это избавляет от проблем IDE - когда к одному порту можно было подключить 2 устройства - это могло вызывать конфликты и часто становилось причиной проблем.
Но, время не стояло на меcте, свет увидел вторую интерацию SATA - SATA II или SATA 300. Стандарт работает на частоте уже 3ГГц, пропускная способность - до 2.4Гбит/сек или 300МБ/сек. Теоретически, SATA 150 и SATA 300 совместимы,однако, в некоторых конфигурациях ПК были проблемы… Разъемы и тип кабеля - остались те же.
Итак, какова же практическая разница между SATA 150 и SATA 300???
Что, если ваша системная плата поддерживает только SATA 150, а вы собираетесь покупать более емкий и производительных жесткий диск… - стоит ли обращать внимание на то, что у вас SATA 150, а не SATA 300?
Совершенно не стоит…
Дело в том, что современные, даже самые быстрые жесткие диски еще не “пробили” отметку пропускной способности в 130 МБ/сек, поэтому, даже SATA 150 с его 150 МБ/сек будет вполне достаточно для работы! Главное, чтобы на покупаемом вами новом жестком диске было указано, что он работает с SATA 150, а с этим проблем не будет, при сегодняшнем ассортименте выбора жестких дисков. Главное - правильно его выбрать.
Существует еще одна спецификация SATA. Вернеее, не существует, а начинает свое существование - SATA 600. Аналог SATA 300 по большинству характеристик, за исключением: пропускная способность 600 МБ/сек, частота работы 6 ГГц, улучшенное управление питанием.
Совместимость по разъему и кабелю сохранится…
SATA 600, или SATA III будет, возможно, оправдан при использовании твердотельных накопителей на базе флеш-памяти (Solid State Drive - SSD), но пока об этом говорить рано…