Что такое винчестер и для чего он в компьютере? Что такое винчестер и зачем он нужен

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.

ДИСК ВИНЧЕСТЕР, ЖЕСТКИЙ ДИСК

(Winchester disk) Тип жесткого диска (hard disk) для компьютеров, представляющий собой вместе со считывающе-пишущими головками, запечатанный в воздухонепроницаемом контейнере, предохраняющем от доступа пыли. Впервые изготовленный компанией "Ай-би-эм" в 1973 г., этот в настоящее используется многими производителями, особенно для оснащения микрокомпьютеров.

Бизнес. Толковый словарь. - М.: "ИНФРА-М", Издательство "Весь Мир". Грэхэм Бетс, Барри Брайндли, С. Уильямс и др. Общая редакция: д.э.н. Осадчая И.М. . 1998 .

Смотреть что такое "ДИСК ВИНЧЕСТЕР, ЖЕСТКИЙ ДИСК" в других словарях:

- (винчестер), устройство для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером (см. КОМПЬЮТЕР). Свое название жесткий диск получил по своему отличию от носителей информации на гибких магнитных лентах и дисках. Принципы… … Энциклопедический словарь

Винчестер, винт, винтарь Словарь русских синонимов. жесткий диск сущ., кол во синонимов: 3 винт (27) винтарь … Словарь синонимов

- (hard disk) Тип компьютерной памяти, который использует для хранения информации твердый магнитный диск, заключенный в замкнутый контейнер. Практически всегда несъемный (cм.: фиксированный диск (fixed disk), жесткий диск имеет различные размеры –… … Словарь бизнес-терминов

Запрос «HDD» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения. Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках. Накопитель на жёстких магнитных дисках, НЖМД, жёсткий диск, винчестер (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD; в… … Википедия

гибридный жесткий диск - гибридный винчестер Гибридные винчестеры состоят из 2,5 дюймовых пластин и модулей NAND памяти. HHD (Hybrid Hard Drive) позволяют в целом увеличить быстродействие по сравнению с дисками, используемыми сегодня, сокращая время загрузки ОС. В то же… … Справочник технического переводчика

ВИНЧЕСТЕР (в компьютере (см. КОМПЬЮТЕР)), см. Жесткий диск (см. ЖЕСТКИЙ ДИСК) … Энциклопедический словарь

ВИНЧЕСТЕР, см. ЖЕСТКИЙ ДИСК … Научно-технический энциклопедический словарь

Существует два физических фактора, влияющих на производительность жесткого диска:

* Скорость вращения дисков . Чем быстрее вращаются диски, тем быстрее можно получать доступ к диску, тем быстрее диски проходят под магнитными головками, следовательно, тем быстрее можно считывать-записывать данные.

* Плотность записи на диске . Этот параметр определяется как произведение линейной плотности записи вдоль дорожки, выражаемой в битах на дюйм (Bits Per Inch - BPI), и количества дорожек на дюйм (Tracks Per Inch - TPI). В результате поверхностная плотность записи выражается в Мбит/кв.дюйм или в Гбит/кв.дюйм. Логично предположить, что, чем плотнее записаны данные, тем больше данных в единицу времени проходит под магнитными головками, следовательно, тем быстрее можно считывать-записывать данные.

Эти два физических параметра диска в основном и определяют производительность устройства. Заметим, что увеличение скорости вращения дисков в банке влияет и на уменьшение времени доступа к диску (так как тратится меньше времени на подвод нужной части диска к головке), и на увеличение скорости чтения-записи, потому что данные быстрее проходят под головками.

А увеличение плотности записи практически не уменьшает время доступа, а лишь ускоряет операции чтения-записи - ведь данные быстрее проходят под головками.

На сегодняшний день используются жесткие диски со скоростями 5400 и 7200 оборотов в минуту (RPM, Rotations Per Minute). Раньше диски с оборотами 5400 были уделом домашнего РС, в то время как более производительные 7200 диски применялись в дорогих серверах.

Сегодня диски с 7200 RPM являются стандартом для домашнего жесткого диска, в то время как 5400 используются лишь в дешевых системах. А на рынке производительных систем уже повсеместно применяются диски с 10 000 оборотов в минуту, и 15 000 оборотов в минуту. Такие диски сегодня совершенно не применяются в домашнем РС, их место - сервера среднего и высшего уровня.

Когда Вы приобретаете жесткий диск, в его документации, прайс-листе продавца, да и на нем самом обычно отображена скорость вращения дисков и Вы всегда можете выбрать диск с нужной вам скоростью вращения.

Сегодня лучше всего приобретать диски с 7200 RPM когда в качестве основного диска в системе. Но если диск будет использоваться только как медиатека и его основная задача – время от времени воспроизводить сохраненные на нем фильмы и музыку – тогда стоит обратить внимание на диски со скоростью вращения 5200 об/мин. У них есть несколько преимуществ.

Кроме более низкой стоимости, они также меньше греются, потребляют меньше электроэнергии и издают значительно меньше шума. Последний фактор может стать решающим когда Вы ходите добиться от своего компьютера максимальной тишины при работе.

Это, кстати, вполне возможно! Такие диски имеют в своей линейке практически все ведущие производители, и обычно они выделяют их зеленым цветом, как наиболее экологические и экономичные.

Жесткий диск (HDD - Hard Disk Drive) компьютера - основное место хранения информации (операционная система, прикладные программы, данные). Нужная информация в нужное время считывается с жесткого диска процессором и обрабатывается, результат обработки может быть записан на жесткий диск.

Первый жесткий диск был разработан еще до появления персонального компьютера - в далеком 1957 году фирмой IBM. Имел он объем в 5 Мб и стоил сумасшедших денег. Для персонального компьютера IBM PC XT был разработан диск емкостью 10 Мб. Жесткий диск имел 30 дорожек по 30 секторов в каждой дорожке. По аналогии с маркировкой многозарядного карабина фирмы Winchester - "30/30", жесткие диски стали именовать "винчестерами ", или сокращенно "винтами".

Что же представляет из себя конструкция жесткого диска? Основа винчестера - блок металлических дисков, покрытых специальным веществом, которое способно хорошо хранить воздействие магнитного поля (например, оксидом железа). Современные винчестеры содержат от одного до трех таких дисков. Диски имеют отличную балансировку и очень ровную поверхность, т.к. скорости вращения довольно велики (стандартные скорости - 7200 или 10000 об/мин), а точность позиционирования головок должна быть высокой.

Для записи на диск используются специальные магнитные головки (обычно по две на каждый диск - с обеих сторон диска), способные формировать магнитное поле под воздействием токовых импульсов. Такая магнитная головка намагничивает участок диска магнитным моментом определенной направленности (логический "ноль" или логическая "единица", в зависимости от направленности магнитного момента). Процесс намагничивания происходит путем подачи токового импульса в определенный момент времени, когда магнитная головка позиционирована в нужном месте.

Для чтения с диска используются специальные магниторезистивные головки, которые реагируют на изменение магнитного поля путем изменения силы тока, возбуждаемого в головке. Такой аналоговый сигнал считывается, преобразуется в цифровую форму и подается в компьютерную систему.

Информация на дисках размещается в виде концентрических окружностей - дорожек. Магнитные головки в процессе работы перемещаются с одной дорожки на другую. В современных винчестерах для перемещения магнитных головок используется соленоидный привод . На рисунке ниже представлена схема перемещения головок - они перемещаются вокруг своей оси. На обратной стороне головок закреплена катушка, которая притягивается в ту или иную сторону электромагнитом. Поскольку, диски винчестера вращаются, то, перемещаясь в ту или иную сторону, головка имеет доступ к любой точке диска. После отключения питания, считывающие головки уводятся с поверхности диска и паркуются. Падение головок на поверхность диска не допускается!

Информация на диске хранится в виде концентрических окружностей. Блок головок является одним целым, и все головки перемещаются одновременно. Каждая головка обслуживает одну сторону одного диска. В любой момент времени все головки находятся над одной и той же дорожкой, но над разными дисками. В вертикальной плоскости такая совокупность дорожек образует цилиндр .

Дорожка делится на сектора . Каждый сектор хранит 512 байт информации. Сектор - минимальный элемент дискового пространства.

Объем максимально возможной хранимой информации винчестера - это произведение трех составляющих: количества цилиндров, количества головок, количества секторов.

С технологической точки зрения проще изготавливать винчестеры с меньшим количеством дисков, но с большей плотностью дорожек на одном диске.

Следует сказать еще о таком нюансе, как физическое размещение цилиндров, головок и секторов, и логическое размещение .

Физического размещения мы коснулись чуть выше. Но, логически (а именно так их "видит" компьютер) программа Setup заносит эти параметры по-другому (обычно указывается на крышке винчестера), и в дальнейшем компьютер оперирует именно с логической разбивкой винчестера. Чтобы согласовать физическое и логическое размещение параметров диска, была создана специальная процедура - трансляция параметров диска . Блок трансляции находится на самом винчестере, и преобразует логические координаты в физические, обеспечивая доступ головок к нужной области физического диска.

При изготовлении дисков не избежать определенного процента браковочных секторов или даже дорожек (лишь бы сам диск обеспечивал нужный объем). При низкоуровневом форматировании, когда дисковое пространство разбивается на логические цилиндры, головки, сектора, такие браковочные участки помечаются и в дальнейшей эксплуатации данного винчестера не учитываются.

Во время запуска компьютера, набор микропрограмм, записанных в микросхеме BIOS, производит проверку оборудования. Если все в порядке, он передает управление загрузчику операционной системы. Дальше ОС загружается и вы начинаете пользоваться компьютером. При этом — где до включения компьютера хранилась операционная система? Каким образом ваш реферат, который вы писали всю ночь, остался цел после отключения питания ПК? Снова же — где он хранится?

Ладно, вероятно я слишком загнул и вы все прекрасно знаете, что данные компьютера хранятся на жестком диске. Тем не менее что он из себя представляет и как работает не все знают, и поскольку вы здесь, делаем вывод, что хотели бы узнать. Что же, давайте разбираться!

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 ().

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:

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.