Жесткий диск: принцип работы и основные характеристики. Жесткий диск: зачем нужны разделы

Жесткий диск

Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках.

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках , НЖМД , жёсткий диск , винче́стер (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD ; в просторечии винт , хард , харддиск ) - энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство . Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах .

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома . В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Название «Винчестер»

По одной из версий название «винчестер» накопитель получил благодаря фирме 1973 году выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый. Кеннет Хотон, руководитель проекта, по созвучию с обозначением популярного охотничьего ружья «Winchester 30-30» предложил назвать этот диск «винчестером» .

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension ) - почти все современные ( -2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма . Последние чаще применяются в ноутбуках . Так же получили распространение форматы - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в формфакторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (англ. random access time ) - время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик от 2,5 до 16 мс , как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 мс ), самым большим из актуальных - диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 - 12,5 ).

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed ) - количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).

Блок головок - пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика - окислов железа , марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения держатся в секрете. Большинство бюджетных устройств содержит 1 или 2 пластины, но существуют модели с большим числом пластин.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (4200, 5400, 7200, 10 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин.

Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных, как правило неодимовых, постоянных магнитов и катушки на подвижном блоке головок.

Вопреки расхожему мнению, внутри гермозоны нет вакуума . Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом ; а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля , который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько микрометров) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а так же при прогреве устройства во время работы.

Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр - пылеуловитель.

Низкоуровневое форматирование

На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются - на них формируются дорожки и секторы.

Ранние «винчестеры» (подобно дискетам) содержали одинаковое количество секторов на всех дорожках. На пластинах современных «винчестеров» дорожки сгруппированы в несколько зон. Все дорожки одной зоны имеют одинаковое количество секторов. Однако, на каждой дорожке внешней зоны секторов больше, и чем зона ближе к центру, тем меньше секторов приходится на каждую дорожку зоны. Это позволяет добиться более равномерной плотности записи и, как следствие, увеличения ёмкости пластины без изменения технологии производства.

Границы зон и количество секторов на дорожку для каждой зоны хранятся в ПЗУ блока электроники.

Кроме того, в действительности на каждой дорожке есть дополнительные резервные секторы. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (англ. remaping ). Конечно, данные, хранившиеся в нём, скорее всего, будут потеряны, но ёмкость диска не уменьшится. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая в процессе эксплуатации.

Таблицы переназначения секторов также хранятся в ПЗУ блока электроники.

Во время операций обращения к «винчестеру» блок электроники самостоятельно определяет, к какому физическому сектору следует обращаться и где он находится (с учётом зон и переназначений). Поэтому со стороны внешнего интерфейса «винчестер» выглядит однородным.

В связи с вышеизложенным существует очень живучая легенда о том, что корректировка таблиц переназначения и зон может увеличить ёмкость жёсткого диска. Для этого существует масса утилит, но на практике оказывается, что если прироста и удаётся добиться, то незначительного. Современные диски настолько дёшевы, что подобная корректировка не стоит потраченных на это ни сил, ни времени.

Блок электроники

В ранних жёстких дисках управляющая логика была вынесена на MFM или RLL контроллер компьютера, а плата электроники содержала только модули аналоговой обработки и управление шпиндельным двигателем, позиционером и коммутатором головок. Увеличение скоростей передачи данных вынудило разработчиков уменьшить до предела длину аналогового тракта, и в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала .

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.

Блок управления представляет собой систему управления , принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя).

Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood - максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнении принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

Технологии записи данных

Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод параллельной записи

На данный момент это всё ещё самая распространенная технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей - доменов . Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². В настоящее время происходит постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

Метод перпендикулярной записи

Метод перпендикулярной записи - это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов - 15-23 Гбит/см², в дальнейшем планируется довести плотность до 60-75 Гбит/см².

Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

Метод тепловой магнитной записи

Метод тепловой магнитной записи (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR ) на данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода используется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На рынке ЖД данного типа пока не представлены (на 2009 год), есть лишь экспериментальные образцы, но их плотность уже превышает 150 Гбит/см². Разработка HAMR-технологий ведется уже довольно давно, однако эксперты до сих пор расходятся в оценках максимальной плотности записи. Так, компания Hitachi называет предел в 2,3−3,1 Тбит/см², а представители Seagate Technology предполагают, что они смогут довести плотность записи HAMR-носители до 7,75 Тбит/см². Широкого распространения данной технологии следует ожидать после 2010 года.

Сравнение интерфейсов

В каждом компьютере есть жесткий диск или, как его часто называют, винчестер, который является основным местом для хранения всей информации, используемой компьютером и его пользователем. На жестком диске хранится установленная операционная система, все программы, используемые пользователем, и данные. Процессор берет с винчестера необходимую для обработки информацию и потом записывает его обратно на носитель. Количество информации, которая хранится на жестком диске, зависит от его объема.

Самые первые модели винчестеров позволяли хранить на своих дисках до 10 мб данных, в те времена это было очень много. Сейчас современные носители позволяют хранить тысячи и десятки тысяч мегабайт. Объем памяти на современных моделях исчисляется гигабайтами и терабайтами. Это дает возможность хранить огромное количество фильмов, музыки, видео роликов, игр и других данных. Значительный рост объема памяти на HDD связан с прогрессивным развитием компьютерных технологий, в результате чего фильмы, игры и другие данные занимают все больше свободного места.

Особенности конструкции винчестеров

Современный винчестер состоит из нескольких металлических дисков, на которые и записывается информация. Покрываются диски оксидом железа или другим специальным составом, способным хранить воздействие магнитного поля. Количество дисков зависит от объема носителя и обычно оно находится в пределах от 1 до 3. Металлические диски идеально ровные, гладкие и балансированные, благодаря чему могут вращаться с высокой скоростью, по стандарту она может быть 5400, 7200 или 10000 оборотов в минуту.

По дискам перемещаются специальные головки с высочайшей точностью позиционирования. На каждом из дисков устанавливается 2 магнитные головки. Чтение данных с поверхности дисков осуществляется с помощью установки специальных магниторезистивных головок, они работают в зависимости от того, как меняется магнитное поле на поверхности диска. Данные в компьютер передаются в результате получения аналогового сигнала, переходящего в цифровую форму.

На дисках информация находится в дорожках, расположенных по окружности. Для работы с находящимися на носителях данными магнитные головки передвигаются по дорожкам. Перемещение головок осуществляется благодаря использованию специальному соленоидному приводу. Такие головки могут получать доступ в любое место, расположенное на диске, благодаря высокой скорости вращения. Головки располагаются по обеим сторонам дисков, поэтому каждая из них осуществляет работу на одной стороне и полностью за нее отвечает.

Сектор на винчестере позволяет хранить 512 байт информации, а каждая дорожка жесткого диска состоит из множества секторов. Максимальное количество вмещаемой информации на винчестер зависит от количества секторов, головок и цилиндров. По количеству дисков HDD могут быть одинаковыми, но объемы памяти у них будут совершенно разные. Это происходит из-за того, что для увеличения объема удобнее увеличивать плотность секторов на каждом из дисков, чем увеличивать их количество, что приведет к значительному увеличению размера носителя. Развитие компьютерных технологий приводит к тому, что каждое комплектующее ПК становится меньших внешних размеров, а возможности, наоборот, увеличиваются.

Существуют такие понятия, как физическое размещение дисков и логическое. Физическое - это то, как устроен носитель информации внутри, а логическое – то, как его видит компьютер. В реальности, физическое и логическое полностью отличаются. Если физически внутри винчестера может быть установлено, к примеру, 3 диска, то логически их может быть любое количество и любого объема, один логический диск может иметь размер двух или более физических и наоборот.

При производстве винчестеров практически невозможно избежать повреждения секторов или дорожек, но они не используются и не учитываются носителем благодаря пометкам.

Жесткие диски бывают предназначенные для использования в домашних ПК, а бывают для использования в серверах. К последним предъявляются значительно большие требования, потому как они работают со значительной нагрузкой и должны обеспечивать высокую производительность и скорость работы.

Характеристики винчестеров

Для того чтобы правильно выбрать подходящий для определенных целей винчестер, необходимо разбираться в большом количестве характеристик. Первое, на что следует обращать внимание, это форм-фактор. На стационарных ПК устанавливаются жесткие диски на 3.5 дюйма, а на ноутбуках на 2.5. Также бывают и другие менее распространенные форм-факторы. Вторым важным параметром является интерфейс, по которому устройство подключается к компьютеру. На ПК используются различные вариации SATA интерфейса.

Одним из важных параметров является емкость, от которой зависит количество хранимых на устройстве данных. Скорость вращения вала, на котором расположены диски, влияет на скорость работы с информацией.

При выборе жесткого диска следует обращать внимание на размер буфера, который напрямую влияет на скорость работы устройства с информацией.

Каждый винчестер во время работы издает шум, как и любое другое механическое устройство. При работе шум может доставлять значительные неудобства, поэтому на его уровень нужно обращать внимание, подбирая подходящую для своего ПК модель.

Если устройство планируется часто переносить из одного компьютера в другой, то важен такой параметр, как ударостойкость. Чем она будет выше, тем меньше вероятность потерять информацию при ударе или повредить жесткий диск.

Во время работы с информацией диск отдает запрошенную информацию с определенной скоростью. Этот показатель называется «Время произвольного доступа» и чем он будет меньше, тем быстрее будет передача запроса.

Имея представление обо всех параметрах, характеристиках и устройстве современных жестких дисков можно быстро подобрать подходящий винчестер для выполнения поставленных задач на ПК.

В данной статье будет идти речь только о жестких дисках (HDD) то есть о носителях на магнитных дисках. О SSD будет следующая статья.

Что такое жесткий диск

По традиции, давайте подсмотрим определение жесткого диска в Википедии:
Жесткий диск (винт, винчестер, накопитель на жестких магнитных дисках, НЖМД, HDD, HMDD) - запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.
Используются в подавляющем большинстве компьютеров, а также как отдельно подключаемые устройства для хранения резервных копий данных, в качестве файлового хранилища и т.п.
Чуть-чуть разберемся. Мне нравится термин «накопитель на жестких магнитных дисках«. Эти пять слов передают всю суть. HDD - устройство, предназначение которого длительное время хранить записанные на него данные. Основой HDD являются жесткие (алюминиевые) диски со специальным покрытием, на которое при помощи специальных головок записывается информация.
Не буду рассматривать в деталях сам процесс записи - по сути это физика последних классов школы, и вникать в это, уверен, у вас желания нет, да и статья совсем не о том.
Также обратим внимание на фразу: «произвольного доступа» что, грубо говоря, означает, что мы (компьютер) можем в любое время считать информацию с любого участка ЖД.
Важным является тот факт, что память HDD не энергозависима, то есть не важно подключено питание или нет, записанная на устройство информация никуда не исчезнет. Это важное отличие постоянной памяти компьютера, от временной (ОЗУ).
Взглянув на жесткий диск компьютера в жизни, вы не увидите ни дисков, ни головок, так как все это скрыто в герметичном корпусе (гермозона). Внешне винчестер выглядит так.
Думаю что такое HDD вы поняли. Идем дальше.

Для чего компьютеру нужен жесткий диск

Рассмотрим что такое HDD в компьютере, то есть какую роль он играет в ПК. Понятно, что он хранит данные но, как и какие. Здесь выделим такие функции НЖМД:
- Хранение ОС, пользовательского ПО и их настроек;
- Хранение файлов пользователя: музыка, видео, изображения, документы и т.д;
- Использование части объема жесткого диска, для хранения данных не помещающихся в ОЗУ (файл подкачки) или хранение содержимого оперативной памяти во время использования режима сна;
- Как видим, жесткий диск компьютера не просто свалка из фотографий, музыки и видео. На нем хранится вся операционная система, и помимо этого ЖД помогает справляться с загруженностью ОЗУ, беря на себя часть ее функций.

Из чего состоит жесткий диск

Мы частично упоминали о составных жесткого диска, сейчас разберемся с этим детальнее. Итак, основные составляющие HDD:
- Корпус - защищает механизмы жесткого диска от пыли и влаги. Как правило, является герметичным, дабы внутрь та самая влага и пыль не попадали;
- Диски (блины) - пластины из определенного сплава металлов, с нанесенным с обеих сторон покрытием, на которое и записываются данные. Количество пластин может быть разным - от одной (в бюджетных вариантах), до нескольких;
- Двигатель - на шпинделе которого закреплены блины;
- Блок головок - конструкция из соединенных между собой рычагов (коромысел), и головок. Часть ЖД, которая считывает и записывает на него информацию. Для одного блина используется пара головок, поскольку и верхняя, и нижняя часть у него рабочая;
- Устройство позиционирования (актуатор) - механизм приводящий в действие блок головок. Состоит из пары постоянных неодимовых магнитов и катушки, находящейся на конце блока головок;
- Контроллер - электронная микросхема управляющая работой HDD;
- Парковочная зона - место внутри винчестера рядом с дисками либо на их внутренней части, куда опускаются (паркуются) головки во время простоя, чтобы не повредить рабочую поверхность блинов.
Такое вот незамысловатое устройство жесткого диска. Сформировалось оно много лет назад, и никаких принципиальных изменений в него уже давно не вносились. А мы идем дальше.

Как работает жесткий диск

После того, как на HDD подается питание двигатель, на шпинделе которого закреплены блины, начинает раскручиваться. Набрав скорость, при которой у поверхности дисков образовывается постоянный поток воздуха, начинают двигаться головки.
Данная последовательность (сначала раскручиваться диски, а затем начинают работать головки) необходима для того, чтобы за счет образовавшегося потока воздуха, головки парили над пластинами. Да, они никогда не касаются поверхности дисков, иначе последние были бы моментально повреждены. Тем не менее, расстояние от поверхности магнитных пластин до головок настолько маленькое (~10 нм), что вы не увидите его невооруженным глазом.
После запуска, в первую очередь происходит считывание служебной информации о состоянии жесткого диска и других необходимых сведениях о нем, находящихся на так называемой нулевой дорожке. Только затем начинается работа с данными.
Информация на жестком диске компьютера записывается на дорожки которые, в свою очередь, разбиты на сектора (такая себе разрезанная на кусочки пицца). Для записи файлов несколько секторов объединяют в кластер, он и является наименьшим местом, куда может быть записан файл.
Кроме такого «горизонтального» разбиения диска, есть еще условное «вертикальное». Поскольку все головки объединены, они всегда позиционируются над одной и той же по номеру дорожкой, каждая над своим диском. Таким образом, во время работы HDD головки как бы рисуют цилиндр.
Пока HDD работает, по сути он выполняет две команды: чтение и запись. Когда необходимо выполнить команду записи, происходит вычисление области на диске куда она будет производится, затем позиционируются головки и, собственно, выполняется команда. Затем результат проверяется. Кроме записи данных прямо на диск, информация также попадает в его кеш.
Если контроллеру поступает команда на чтение, в первую очередь происходит проверка наличия требуемой информации в кеше. Если ее там нет, снова происходит вычисление координат для позиционирования головок, дальше, головки позиционируется и считывают данные.
После завершения работы, когда питание винчестера исчезает, происходит автоматическая парковка головок в парковочных зоне.
Вот так в общих чертах и работает жесткий диск компьютера. В действительности же все намного сложнее, но обычному пользователю, скорее всего, такие подробности не нужны, поэтому закончим с этим разделом и пойдем дальше.

Виды жестких дисков и их производители

На сегодняшний день, на рынке существует фактически три основных производителя жестких дисков: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Они полностью покрывают спрос на устройства всех видов и требований. Остальные компании либо разорились, либо были поглощены кем-то из основной тройки, или перепрофилировались.
Если говорить о видах HDD, их можно разделить таким образом:

1. Для ноутбуков - основной параметр - размер устройства в 2,5 дюйма. Это позволяет им компактно размещаться в корпусе лептопа;
2. Для ПК - в этом случае также возможно использование 2,5″ жестких дисков, но как правило, используются 3,5 дюйма;
3. Внешние жесткие диски - устройства, отдельно подключаемые к ПК/ноутбуку, чаще всего выполняющие роль файлового хранилища.
Также выделяют особый тип жестких дисков - для серверов. Они идентичны обычным ПКшным, но могут отличаются интерфейсами для подключения, и большей производительностью.

Все остальные разделения HDD на виды происходят от их характеристик, поэтому рассмотрим их.

Характеристики жестких дисков

Итак, основные характеристики жесткого диска компьютера:

Объем - показатель максимально возможного количества данных, которые можно будет вместить на диске. Первое на что обычно смотрят при выборе HDD. Данный показатель может достигать 10 Тб, хотя для домашнего ПК чаще выбирают 500 Гб - 1 Тб;
- Форм-фактор - размер жестокого диска. Самые распространенные - 3,5 и 2,5 дюйма. Как говорилось выше, 2,5″ в большинстве случаев, устанавливаются в ноутбуки. Также их используют во внешних HDD. В ПК и на сервера устанавливают 3,5″. Форм фактор влияет и на объем, так как на больший диск может поместиться больше данных;
- Скорость вращения шпинделя - с какой скоростью вращаются блины. Наиболее распространены 4200, 5400, 7200 и 10000 об/мин. Эта характеристика напрямую влияет на производительность, а так же и цену устройства. Чем выше скорость - тем больше оба значения;
- Интерфейс - способ (тип разъема) подключения HDD к компьютеру. Самым популярным интерфейсом для внутренних ЖД сегодня является SATA (в старых компьютерах использовался IDE). Внешние жесткие диски подключаются, как правило, по USB или FireWire. Кроме перечисленных, существуют еще такие интерфейсы как SCSI, SAS;
- Объем буфера (кеш-память) - тип быстрой памяти (по типу ОЗУ) установленный на контроллере ЖД, предназначенный для временного хранения данных, к которым чаще всего обращаются. Объем буфера может составлять 16, 32 или 64 Мб;
- Время произвольного доступа - то время, за которое HDD гарантированно выполнить запись или чтение с любого участка диска. Колеблется от 3 до 15 мс;

Кроме приведенных характеристик также можно встретить такие показатели как:

Скорость передачи данных;
- Количество операций ввода-вывода в сек.;
- Уровень шума;
- Надежность;
- Сопротивляемость ударам и т.д;
На счет характеристик HDD это все.

“Внимание данная статья никак не рассчитана на само пиар или переубедить опытных пользователей поступать иначе. Данная статья это всего лишь набор скромных умозаключений автора опирающегося на собственный опыт и изменения в окружающем нас IT мире.”

Вопрос интересный НО спорный. На многих современных компьютерах можно встретить подобную ситуацию – жесткий диск разбит на два и более разделов, компьютер зависает при загрузке или система не стартует – причина : на системном диске С: закончилось свободное место. А другие логические диски в это время заняты информацией на 10-20%

В Интернете можно задать такой вопрос: Зачем разбивать жесткий диск?

И конечно увидеть очень убедительные ответы

Я в свою очередь постараюсь опровергнуть ответы, объяснив причины.

Итак поехали

ЗАЧЕМ РАЗБИВАТЬ ЖЕСТКИЙ ДИСК НА РАЗДЕЛЫ?

Ответ:

-для удобства

Опровержение

Какое удобство, что диск разбит на несколько разделов? Дольше времени уходит на перемещение из одного раздела в другой.

Ответ:

-У тебя шкаф с полочками или ты всё в один сундук складываешь?

Опровержение

Почему сравнение идет со шкафом? Создание тематических папок на диске (например фильмы игры музыка) куда более информативны чем загадочные обозначения Локальный диск С Локальный диск D и т.д.

Ответ:

-Короче – так надо!

Опровержение

Согласен – повелось это еще с тех времен когда в работе была Windows 95-98 и при переустановке системы, новая ОС устанавливалась в ту же папку где была старая ОС. Новые файлы смешивались со старыми файлами – что приводило к нулевому эффекту после переустановки. Поэтому приходилось форматировать Диск С удаляя всю информацию на нем, тогда еще не было флэшек, дисков, чтобы сохранить нужную информацию и поэтому выход был в создании дополнительного раздела куда можно было бы скопировать или вообще хранить важную информацию. В те времена компьютеры были более ориентированы на продвинутых пользователей или специалистов и использовались исключительно для работы, в настоящее время компьютеры стали домашними – ориентированы на простых пользователей которым не нужно вникать в тонкости работы компьютера – сегодня компьютер стал мощным мультимедийным и игровым устройством в нашем доме. Вот так с давних времен повелось разбивать жесткий диск на разделы и сегодня внятно уже никто не сможет объяснить зачем же это делается.

Ответ:

-мне например удобно если система слетит, то на другом диске останутся файлы, у меня все важные файлы на другом диске

Опровержение

Ну если мы имеем один логический диск С – и система слетит – Куда денутся Наши файлы с компьютера? Они останутся на месте. Если нам нужно установить Windows XP поверх существующей уже установленной Windows XP – то при установке можно выбрать действия – затереть все файлы в уже имеющейся папке Windows (удалить все из папки) и установить туда новую версию Windows? Или создать новую папку и туда установить операционную систему (папка будет называться Windows.0), никакого смешивания со старой системой не происходит, мы получаем абсолютно работоспособную, новую операционную систему. Никаких удалений из локального диска С не происходит – важная информация остается на месте в своих папках. Если только конечно не форматировать жесткий диск. Да и сама нужда в форматировании жёсткого диска отпадает. Windows Vista и Windows 7 при установке поверх существующей операционной системы – сама определят была ли установлена до этого какая ни будь операционная система – и сохранит все старые системные файлы в отдельную папку под названием Windows.old. Опять же не затрагивая Нашу информацию. Если устанавливать Linux подобную операционную систему – то при установке, также будет предложено сохранить часть диска с операционной системой Windows и файловой системой FAT32 или NTFS отдельно, а Linux систему установить на другую часть диска уже с отличной файловой системой от FAT32 или NTFS. И также при загрузке компьютера будет предоставлен выбор в какую ОС можно загрузиться в ОС Windows или ОС Linux.

Ответ:

-Удобно если переставлять Винду. Диск С форматируешь и ставишь Винду с нуля, а на диске Д остаются нетронутыми все файлы.

Опровержение

Если отформатировать Диск С то все Ваши документы с «Рабочего стола» и из папки «Мои Документы» безвозвратно исчезнут. Т.к. эти документы физически хранятся на Диске С в папке Documents and Settings. И получится, что все фильмы и музыка останутся на месте, а документы и фотографии пропали куда-то. Замечу, что при установке новой версии Windows эти папки не удаляются и не изменяются.

Ответ:

-Ускорение процессов дефрагментации и проверки дисков, т.к. можно выполнять эти действия в разное время над каждым диском

Опровержение

Современные программы дефрагментации дисков – совершенствуются с каждым днем – и на данный момент поддерживают STEALTH режим (невидимый), назначение заданий на дефрагментацию, автоматическое отключение компьютера по завершении дефрагментации. Используя эти режимы, дефрагментация диска будет проходить без участия пользователя в этом процессе. Или в фоновом режиме – пока пользователь работает над документами или находится в сети Интернет.

Ответ:

-Да чтобы мух от котлет отделить. Операционка на С:, а все остальное на других разделах. И если ось слетит,то нужные файлы на других разделах в целости и сохранности останутся

Опровержение

Ну и напоследок – Игры. Все программы по умолчанию устанавливаются на диск С т.к. установщик не знает есть ли на компьютере еще дополнительные логические диски. Чтобы установить игру в другой раздел – необходимо в процессе установки игры самостоятельно выбрать диск и папку отличную от предлагаемого варианта установки на Диск С. Что в свою очередь доставляет неудобства, путаницу при установке. Попадались такие игры, которые устанавливались только на Диск С:, либо вообще без возможности выбора диска для установки. Большинство пользователей использует компьютер для игр, развлечений – и зачем им вникать в тонкости установки игры если им нужно всего лишь установить игру и играть. Так и получается что всё устанавливается на Диск С, а диск D и другие локальные диски остаются свободны или заняты частично.

ИТОГ

Я конечно не настаиваю, что разбивать жесткий диск на логические диски ни в коем случае нельзя – просто со временем пришел к выводу что лучше делать один целый жесткий диск. Это избавит от ряда вышеописанных проблем связанных со стабильностью работы компьютера и наличием свободного места на диске. Если жесткий диск выйдет из строя – то весь, а не по частям. (28.12.2010)

UPDATE —03.2013—

Спустя 2 года я также не изменил своего мнения в отсутствии необходимости разбиения жесткого диска на разделы, для себя давно уже использую схему 2 и более физических диска в компьютере:

1. Диск – Система (для этого лучше не жалеть свои кровные и приобрести SSD накопитель.) Оптимальнее всего брать диск объемом от 120 Гб и выше. Проверено на себе 60Гб SSD – установлена система и основные программы – свободное место всего 10-15Гб (постоянно приходится контролировать)

2. Диск – мультимедиа, развлечения, игры, склад в общем все что нужно. (Обычный HDD объемом 1-2Тб)

Жесткий диск: зачем нужны разделы? Часто люди задают мне вопрос: зачем нужны два, три и более разделов и исходя из чего нужно выбирать их количество и размер? Универсального ответа на этот вопрос, наверное, нет, но некоторые рекомендации дать можно. Рассмотрим два варианта:
Вариант 1. Существует один логический раздел под все.
Плюсы:
- Свободное пространство используется максимально эффективно (сильно распухающими таблицами FAT можно пренебречь).
- Если к вам придет друг со своим винчестером, то после подключения его первый раздел не будет "влазить" между вашим C и D, меняя ваш D на E, E на F..., создавая проблемы программному обеспечению на всех логических дисках, кроме первого.
Минусы:
- Крайне проблематичным становится восстановление удаленных файлов (главная проблема - ОС и, особенно, ее файл подкачки), т.к. Windows постоянно меняет размер файла подкачки, создает и удаляет временные файлы, что приводит к тому, что сектора, занимаемые удаленным файлом, физически перезаписываются.
- Очень быстро (особенно благодаря ОС или нескольким ОС) файлы и папки становятся крайне фрагментированными.

Рассмотрим пример-задачу: Нужно определить, во сколько раз (обозначим k) падает скорость чтения, если файл фрагментирован. Решение: Есть логический раздел с размером кластера 32 Кб и файлом в 20 Мб с фрагментированностью 20%.
Предположим также, что скорость последовательного чтения равна 20 Мб/с, а время позиционирования 10 мс (на самом деле это время гораздо больше, что увеличивает k, однако это время удобно для расчетов). Соответственно, файл занимает 640 кластеров, из них 128 - фрагментированы и для их прочтения нужно тратить время на позиционирование: 1280 мс в сумме.
Получается, что на чтение такого файла будет потрачено 1+1,28 секунды (время последовательного чтения + время позиционирования), что в 2,28 раза больше, чем при чтении нефрагментированного файла.

На заметку(!):
- При размере кластера 16 или 8 Кб суммарное время поиска увеличивается в 2 или 4 раза соответственно (за счет увеличения количества секторов, в том числе и тех, для доступа к которым необходимо позиционирование).
- С увеличением скорости линейного чтения, коэффициент потери производительности увеличивается (при переходе от нефрагментированного чтения к фрагментированному), хотя суммарная производительность растет.
Другими словами, чем выше скорость линейного чтения, тем больше вы можете выиграть от нефрагментированного чтения.
- При фрагментации 40(10)% суммарное время поиска увеличивается (уменьшается) в 2 раза.
- Вообще при оценке скоростных параметров в разумных пределах можно пользоваться следующей формулой:

k - коэффициент уменьшения скорости чтения/записи фрагментированного файла по сравнению с нефрагментированным.
Вариант 2. Существует несколько логических дисков.
Минусы:
При неправильном разбиении и использовании логических дисков вы в лучшем случае ничего не выигрываете по сравнению с вариантом 1.
Становится сложнее полностью использовать все свободное пространство.

Рассмотрим пример. Есть 4 логических диска и на каждом свободно 180 Мб. В сумме есть 720 Мб, а записать фильм объемом 650 Мб невозможно.
Плюсы: (при правильном разбиении и использовании!)
- Невысокая скорость фрагментации системы и, как следствие, максимальная производительность HDD сохраняется гораздо дольше, чем в случае единственного раздела.
- Высокая скорость дефрагментации(!) системы. Дефрагментация системы может быть разделена на несколько частей.
- Становится возможным корректно использовать программы восстановления удаленных файлов. Т.е. файл отката (и вариант восстановленного файла) записывать на другой раздел. Программа, которая не смогла восстановить файл, по крайней мере, не ухудшит ситуацию. Вероятность восстановления приближается к 100%.
- Каждая операционная система может (и должна) быть установлена на отдельный раздел.
Итак, рассмотрение плюсов и минусов закончено.
Приведу возможный вариант разбиения на логические диски, который каждый может переделать "под себя".

Disk C: Раздел под 1-ю операционную систему. Если это Windows 98, то 1 Гб - это более чем достаточно, даже если выставить минимальный размер файла подкачки 256 Мб. При объеме оперативной памяти 128 Мб крайне трудно представить ситуацию, когда Swap (файл подкачки) станет больше, чем 256 Мб. Полезно (и крайне желательно) дефрагментировать его и разместить в начале диска С.
Система будет быстрее, если перейти от FAT32 к FAT (FAT16).
При использовании FAT на разделе 1 Гб вы полнее сможете использовать дисковое пространство, если установите размер кластера 16 Кб, для чего необходимо установить размер диска С чуть менее 1 Гб, например 988 Мб.

Disk D: Даже если вы не собираетесь устанавливать 2-ю операционную систему, желательно предусмотреть для нее место сразу, т.к. потом придется очень много возиться с Partition Magic. Если второй раздел не отдавать под Windows XP, то 1 Гб будет вполне достаточно даже для Windows 2000.
Естественно, что это с условием размещения ее файла подкачки на другом разделе.
Крайне полезно совместить его с файлом подкачки Windows 98, для чего необходимо выставить такой же минимальный размер и переименовать (D:\)pagefile.sys (Swap Windows 2000) в (C:\)Win386.Swp (Swap Windows 98).
Сделать это можно с помощью Regedit.exe в Windows 2000. О технологии работы с реестром я рассказывать не буду, скажу лишь, что переименовывать нужно будет в 4-х местах реестра, если это делается сразу после установки Windows 2000, и в 6-ти местах, если эта операция будет осуществляться потом.
Как и в случае с диском С, можно сделать размер диска 988 Мб и использовать FAT.

Disk E: Если двух операционных систем вам достаточно, то диск E можно использовать под различные программы, которыми вы пользуетесь. Надо подчеркнуть, что размеры системных дисков выбирались исходя из того, что вы не будете устанавливать на них ничего, кроме самих ОС.
Т.к. дополнительные программы будут установлены на отдельном разделе, то при сносе Windows и последующей переустановке всех программ все они будут уже дефрагментированы (если, конечно, перед сносом они в таком состоянии находились). Более того, многие (но не все) программы не нужно будет держать в двух экземплярах: для Windows 2000 и Windows 98.
Некоторые программы будут работать и без переустановки. При таком подходе наиболее употребительные программы умещаются в 1 Гб + специфические для вас программы.
Если игры сюда не ставить, то можно добавить не более 1–1.5 Гб. Если двух операционных систем недостаточно, то Disk E, F... отводится для требуемых систем, а сказанное о Disk E будет относиться к следующему разделу (т.е. за всеми системными).

Disk F,G... далее можно сделать диск для игр и для фильмов. Диск для игр будет содержать среднее количество файлов, поэтому нежелательно делать там кластера размером 16 или 32 Кб. На разделе же для фильмов (и музыки), напротив, желательно принудительно выставить размер кластера 32 Кб.
Если взять жесткий диск объемом 20 Гб, то после создания перечисленных выше разделов у вас на эти два раздела останется около 16–17 Гб. Вряд ли вы одновременно играете в такое количество игр, которое не умещается в 1–3 Гб.
Поэтому под фильмы можно отвести 14-16 Гб. Дефрагментация всех созданных разделов, при практически любой степени фрагментации, будет занимать около 10-15 минут, за исключением самого большого раздела, однако если хранить там только большие файлы (а к этому все и шло), то дефрагментация там если и потребуется, то очень не скоро.
К тому же на ее осуществление нужно будет не более часа.
В принципе, можно и не создавать отдельные разделы для игр и фильмов (больших файлов), но все-таки, частенько, меняя игры, было бы неплохо иметь возможность быстро произвести дефрагментацию.
Последним можно создать раздел под большое количество очень маленьких файлов, которые к тому же часто меняют свой размер (например, под документы или программы). Вряд ли вам под эти нужды понадобится более чем 100–120 Мб.
При использовании FAT размер кластера можно выставить равным 2 Кб, а при использовании FAT32 - 512 Байт (для более полного использования дискового пространства). Преимуществом размещения этого раздела последним в данной конфигурации является то, что в любой момент можно крайне быстро увеличить размер этого раздела.
- Помните, что для восстановления FAT существует гораздо больше утилит, чем для восстановления FAT32.
- Оценить потери дискового пространства из-за того, что размер файла не кратен размеру кластера, можно по формуле:

- Уже при использовании диска на 6-15 Гб эффективность приведенного выше варианта разбиения становится существенно менее эффективной.
При использовании жестких дисков емкостью 30, 40 и более Гб ситуация обратная. Дополнительную емкость можно потратить на увеличение раздела под большие файлы.
На дисках таких объемов иметь один раздел крайне неэффективно (т.к. ОС держит в памяти FAT XX тех разделов, с которыми работает, в случае одного большого раздела сильно "распухшая" FAT32 будет постоянно присутствовать в памяти).

Об утилитах для манипуляций с разделами. Можно использовать DOS программу FDisk.Exe, которую можно найти в каталоге C:\Windows\Command или Partition Magic (минимально известная мне версия 5.0, сейчас есть версия 7.0).
Для использования второй программы нужно установить Windows.

Как действовать этими утилитами. Те, кому приходилось разбивать на разделы и форматировать диски от 20 Гб, знают, насколько это быстрее делает Partition Magic с отключенной проверкой плохих секторов (для уравнивания условий работы с FDisk).
Далее, FDisk работает с полной потерей всех данных, а Partition Magic позволяет не потерять ничего (все зависит от ваших рук).
Поэтому если у вас уже есть какие-либо разделы, используйте Partition Magic. Если винчестер "новенький", то сначала нужно создать один большой раздел с помощью FDisk.Exe.
Отформатировать его c помощью Format.com, установить Windows 9X/Me/NT/2000 (не все их, конечно же, а выбранную вами) и Partition Magic и буквально мгновенно создавать разделы в Windows, т.к. чем меньше данных, которые нельзя терять, тем быстрее работает Partition Magic.
В заключение хотелось бы сказать, что главная цель статьи - предложить вариант разбиения жесткого диска на разделы и показать, зачем это нужно и что дает.
Именно поэтому вопросам "как" это сделать, в отличие от вопросов "что" и "чем" сделать, я уделил значительно меньше внимания, т.к. это уже тема отдельной статьи.

Вадим Шутько,