К характеристикам производительности жестких дисков относятся

Обновлено: 07.07.2024

Производительность дисковой подсистемы - краткий ликбез.

Когда заходит речь о производительности в первую очередь обращают внимание на частоту процессора, скорость памяти, чипсет и т.д. и т.п., про дисковую подсистему если и вспоминают, то мимоходом, чаще всего обращая внимание только на один параметр - скорость линейного чтения. В тоже время именно дисковая подсистема чаще всего становится узким местом в системе. Почему так происходит и как этого избежать мы расскажем в данной статье.

Прежде чем говорить о производительности вспомним как устроен жесткий диск, так как многие особенности и ограничения HDD заложены именно на физическом уровне. Не вдаваясь в подробности, можно сказать что диск состоит из одной или нескольких магнитных пластин над которыми расположен блок магнитных головок, пластины в свою очередь содержат намагниченные концентрические окружности - цилиндры (дорожки), которые в свою очередь состоят из небольших фрагментов - секторов. Сектор - минимальное адресуемое пространство диска, его размер традиционно составляет 512 байт, хотя некоторые современные диски имеют более крупный сектор размером в 4 Кбайт.

Во время вращения диска сектора проходят мимо блока магнитных головок, которые осуществляют запись или чтение информации. Скорость вращения (угловая скорость) диска в конечный момент времени величина постоянная, однако линейная скорость различных участков диска различна. У внешнего края диска она максимальна, у внутреннего - минимальна. Рассмотрим следующий рисунок:

Как видим за один и тот же промежуток времени определенная область диска сделает поворот на один и тот же угол, если мы обозначим эту область в виде сектора, то окажется что в него попадет пять секторов с внешней дорожки и только три с внутренней. Следовательно за данный промежуток времени магнитная головка считает с внешнего цилиндра большее количество информации, чем с внутреннего. На практике это проявляется в том, что график скорости чтения любого диска представляет собой снижающуюся кривую.

Начальные сектора и цилиндры всегда располагаются с внешней стороны, обеспечивая максимальную скорость обмена данными, поэтому рекомендуется размещать системный раздел именно в начале диска.

Теперь перейдем на более высокий уровень - уровень файловой системы. Файловая система оперирует более крупными блоками данных - кластерами. Типичный размер кластера NTFS - 4 Кб или 8 секторов. Получив указание считать определенный кластер диск произведет чтение 8 последовательных секторов, при последовательном расположении данных операционная система даст указание считать данные начиная с кластера 100 и заканчивая кластером 107. Данное действие будет представлять собой одну операцию ввода-вывода (IO), максимальное количество таких операций в секунду (IOPS) конечно и зависит от того, сколько секторов пройдут мимо головки за единицу времени (а также от времени позиционирования головки). Скорость обмена данными измеряется в МБ/с (MBPS) и зависит от того, какое количество данных будет считано за одну операцию ввода-вывода. При последовательном расположении данных скорость обмена будет максимальной, а количество операций ввода-вывода минимально.

Здесь будет не лишним вспомнить о таком параметре как плотность записи, которая выражается в площади необходимой для записи 1 бита данных. Чем выше этот параметр, тем больше данных может вместить одна пластина и тем выше скорость линейного обмена данными. Этим объясняются более высокие скоростные характеристики современных винчестеров, хотя технически они могут ничем не отличаться от более старых моделей. Рисунок ниже иллюстрирует данную ситуацию. Как несложно заметить, при более высокой плотности записи за один и тот-же промежуток времени, при той же самой скорости вращения будет считано/записано большее количество данных

Теперь разберем прямо противоположную ситуацию, нам требуется считать большое количество небольших файлов случайным образом разбросанных по всему диску. В этом случае количество операций ввода-вывода будет велико, а скорость обмена данными низка. Основное время будет занимать ожидание доступа к следующему блоку данных, которое зависит от времени позиционирования головки и задержки из-за вращения диска. Простой пример: если после 100 сектора поступит команда прочитать 98, то придется ждать полный оборот диска, пока появится возможность прочитать данный сектор. Сюда же следует добавить время, которое требуется чтобы физически прочитать нужное количество секторов. Совокупность этих параметров составит время случайного доступа, которое имеет очень большое влияние на производительность винчестера.

Следует отметить, что для ОС и многих серверных задач (СУБД, виртуализация и т.п.) характерен именно случайный доступ с размером блока в 4 Кб (размер кластера), при этом основным показателем производительности будет не скорость линейного обмена данными (MBPS), а максимальное количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS). Чем выше этот параметр, тем большее количество данных может быть считано в единицу времени.

Однако количество операций ввода-вывода не может расти бесконечно, это значение очень жестко ограничено сверху физическими показателями винчестера, а именно временем случайного доступа.

А теперь поговорим о фрагментации, суть этого явления общеизвестна, мы же посмотрим на него сквозь призму производительности. Для крупных файлов и линейных нагрузок фрагментация способна значительно снизить производительность, так как последовательный доступ превратится в случайный, что вызовет резкое снижение скорости доступа и также резко увеличит количество операций ввода-вывода.

При случайном характере доступа фрагментация не играет особой роли, так как нет никакой разницы в каком именно месте диска находится тот или иной блок данных.

Появление дисков с более крупным 4 Кб сектором стало причиной появления еще одной проблемы: выравнивания файловой системы относительно секторов диска. Здесь возможны два варианта: если файловая система выровнена, то каждому кластеру соответствует сектор, если не выровнена, то каждому кластеру соответствует два смежных сектора. А так как сектор это минимальная адресуемая единица, то для считывания одного кластера потребуется считать не один, а два сектора, что негативно скажется на производительности, особенно при случайном доступе.

Реальная производительность жесткого диска - это всегда баланс между скоростью обмена данными и количеством операций ввода вывода. Для последовательного чтения характерен большой размер пакета данных, который считывается за одну операцию ввода вывода. Максимальная скорость (MBPS) будет достижима при последовательном чтении секторов с внешнего края диска, количество операций ввода-вывода (IOPS) будет при этом минимально - дорожки длинные, позиционировать головку нужно реже, данных при этом считывается больше. На внутренних дорожках линейная скорость будет ниже, количество IO - выше, дорожки короткие, позиционировать головку нужно чаще, данных считывается меньше.

При случайном доступе скорость будет минимальна, так как размер пакета данных очень мал (в худшем случае кластер) и производительность упрется в максимально доступное количество IOPS. Для современных массовых дисков это значение равно около 70 IOPS, нетрудно посчитать, что при случайном доступе с размером пакета в 4 Кб мы получим максимальную скорость не более 0,28 MBPS.

Непонимание этого момента часто приводит к тому, что дисковая подсистема оказывается бутылочным горлышком, которое тормозит работу всей системы. Так, выбирая между двумя дисками с максимальной линейной скоростью в 120 и 150 MBPS, многие не задумываясь выберут второй, не посмотрев на то, что первый диск обеспечивает 70 IOPS, а второй всего 50 IOPS (вполне характерная ситуация для экономичных серий), а потом будут сильно удивляться тому, почему "более быстрый" диск сильно тормозит.

Что будет, если количества IOPS диска окажется недостаточно чтобы обработать все запросы? Возникнет очередь дисковых запросов. На практике все несколько сложнее и очередь диска будет возникать даже в том случае, когда IOPS достаточно. Это связано с тем, что различные процессы, обращающиеся к диску, имеют разный приоритет, а также то, что операции записи всегда имеют приоритет над операциями чтения. Для оценки ситуации существует параметр длина очереди диска, значение которого не должно превышать (по рекомендациям Microsoft)

В любом случае постоянная большая длина очереди говорит о том, что системе недостаточно текущего значения IOPS. Увеличение очереди диска на уже работающих системах говорит либо о увеличении нагрузки, либо о выходе из строя или износе жестких дисков. В любом случае следует задуматься об апгрейде дисковой подсистемы.

На этом мы закончим наш сегодняшний материал, приведенной информации должно быть достаточно для понимания физических процессов, происходящих при работе жесткого диска и того, как они влияют на производительность. В следующих статьях мы рассмотрим, как правильно определить, какое количество IOPS нужно в зависимости от характера нагрузки и как правильно спроектировать дисковую подсистему, чтобы она удовлетворяла предъявляемым требованиям.

Накопители необходимы для нормальной работы компьютера или ноутбука. Но не все модели обладают должной производительностью. Да и HDD по скорости заметно уступают SSD.

В статье мы поговорим о том, как выбрать жесткий диск для компьютера. Определить список важных технических характеристик нам помогал Евгений Замятин , консультант магазина компьютерных систем «Deep».

При выборе важно учитывать особенности механических накопителей, скоростных твердотельных дисков и гибридных вариантов SSHD. Если разобраться, чем отличаются эти разновидности, то станет понятно, какой жесткий диск выбрать для компьютера в конкретном случае. Но перед тем как рассказать о важных параметрах, которые следует учитывать при правильном подборе устройств, рассмотрим особенности трех накопителей разного типа, оптимально подходящих для определенных задач.

Топ представлен современными и популярными у пользователей моделями:

Жесткий диск для компьютера Seagate ST1000DM010 на 1 ТБ

вращение 7200 RPM;
скорость 156 МБ/с;
буфер 64 МБ;
интерфейс SATA 6Gbit/s;
поддержка NCQ.

Накопитель на 1ТБ для хранения пользовательских данных имеет механическую конструкцию. Шпиндели вращаются со скоростью 7200 оборотов в минуту. Диск выполнен в классическом формате 3.5” и оснащен двумя считывающими головками. Подключается накопитель при помощи интерфейса SATA III. Реализован кэш в размере 64 МБ.

Это накопитель для стационарного компьютера. Он потребляет 5.30 Ватт. HDD способен работать при температуре в 60 °C. Для его установки требуется наличие в корпусе отсеков стандарта 3.5 дюйма. Желательно присутствие антивибрационных прокладок. Полностью поддерживается технология NCQ. Скорость работы с данными – 150 мегабит в секунду.

Отзывы

Хороший вариант для ПК. Диск тихий и достаточно быстрый. Сказывается скорость вращения шпинделя. Никаких посторонних шумов при работе нет. Недостатком является то, что HDD периодически проваливается в сон.

Плюсы:

скорость вращения 7200 RPM;
2 головки;
технология NCQ;
кэш 64 МБ;
терабайт места;
интерфейс SATA III;
тихая работа.

Минусы:

Скоростной Western Digital WD Black 500 GB (WD5000LPLX) для ноутбука

Выполнен из высококачественных материалов в формате 2.5” (так называются жесткие диски для ноутбуков). Объем HDD составляет 500 гигабайт. Шпиндель вращается со скоростью 7200 RPM, что хорошо для мобильного накопителя. Буфер объемом в 32 МБ позволяет винчестеру быстрее обрабатывать команды. Подключается к контроллеру SATA III.

Этот внутренний накопитель относится к мобильному классу. Поэтому обладает показателем противоударности на уровне 400 G в режиме работы. Если его не использовать, то он выдерживает 1000 G. Потребляет накопитель всего 2 Ватта, что полезно в плане экономии аккумулятора лэптопа. При работе уровень шума составляет 25 дБ.

Отзывы

Хороший винчестер, который подойдет как для установки операционной системы, так и для хранения данных. Работает очень тихо. Скорость удовлетворительная. Даже от USB в специальном боксе работает без проблем.

Плюсы:

кэш 32 МБ;
ударопрочночть 400 G;
вращение 7200 оборотов;
емкость 500 ГБ;
тихая работа;
надежность;
интерфейс SATA III.

Минусы:

Твердотельный накопитель SSD Samsung MZ-76E1T0BW

память TLC 3D NAND;
емкость 1 Тб;
контроллер Samsung MJX;
поддержка TRIM;
шифрование.

Объем твердотельного накопителя от Samsung – 1 ТБ. Выполнен в формате 2.5”, поэтому подходит как для классического ПК, так и для ноутбука. Внутри расположена память TLC 3D NAND и продвинутый контроллер. Все собственного производства Samsung. Накопитель может читать данные со средней скоростью 550 мегабит в секунду.

Твердотельный жесткий диск обладает ударостойкостью на уровне 1500 G. SSD снабжен буфером в объеме 1024 МБ, поддерживает шифрование данных. В нем также реализована технология TRIM. Примерный ресурс накопителя составляет 1500000 часов. При работе девайс потребляет всего 3 Ватта энергии. Шума нет никакого, так как отсутствуют механические части.

Отзывы

Универсальный вариант для стационарного компьютера и ноутбука. Отличается высокой надежностью и скоростью. При полной нагрузке прогревается максимум до 50 градусов. Увеличенный ресурс перезаписи. Терабайта хватает для всего.

Плюсы:

память TLC 3D NAND;
контроллер от Samsung;
увеличенный ресурс;
высокая надежность;
скорость 550 мегабит;
гигабайтный буфер;
накопитель на 1 терабайт;
потребление 3 Ватта.

Минусы:

Типы жестких дисков и чем они отличаются

Теперь о том, какие бывают жесткие диски для компьютера. Необходимо разобраться с их видами для того, чтобы выбрать правильную модель для своего ПК. Типы жестких дисков определяют сценарий их использования: системный, хранилище данных и так далее.

Давайте посмотрим, чем они отличаются между собой:

HDD . Эти накопители собраны их механических деталей. Работой механики управляет небольшой контроллер. Преимущества – относительно низкая стоимость, долговечность и большие объемы (есть модели с 10 ТБ места). Однако в плане скорости такие винчестеры заметно уступают твердотельным аналогам. Да и работают шумно, поскольку поверхность для записи и сами считывающие головки имеют исключительно механическую конструкцию. Такие диски подходят для хранения данных.
SSD . Работают быстро и бесшумно. В их основе лежит скоростная флэш-память, реализованная в микросхемах. Поэтому никаких механических деталей в конструкции накопителя нет. Отсюда и высокая скорость. Однако объем такого диска ограничен. Да и варианты с 1 или 2 терабайтами стоят весьма дорого. Накопители такого типа можно использовать для установки ОС и некоторых необходимых программ. Скорость работы компьютера заметно возрастет.
SSHD . В них используются механические комплектующие. Но есть также флэш-память примерным объемом в 8 ГБ. Она нужна для того, чтобы винчестер быстрее обрабатывал команды. Используется такая память для кэша. На скорость загрузки ОС она никак не влияет, так как активируется только после старта Windows. Зато скорость работы с программами возрастает в несколько раз. Такие диски не получили большого распространения. Но они подойдут, если нужно ускорить систему, а бюджет ограничен.

Выбираем оптимальный объем

Что такое объем HDD? Это показатель, который определяет, сколько данных, исчисляемых в байтах, поместится на поверхность жесткого диска. Чем это значение выше, тем накопитель дороже. Объем жесткого диска характеризует его класс и сценарий использования.

Опытные пользователи при одном взгляде на этот показатель могут определить сферу его применения:

250–500 ГБ . Такой объем памяти используется для сборки маломощных офисных систем. Для таких машин критично, чтобы на накопитель поместилась операционка с некоторым количеством профессиональных программ. Более ничего не требуется. Винчестеры используются соответствующие, поскольку они одни из самых дешевых на рынке.
500–1000 ГБ . Наиболее распространенный размер для домашних машин. На накопителе такого объема поместится ОС, все необходимые программы и игры, а также останется место для мультимедийных файлов. Некоторые исчисляют объем диска по тому, сколько вмещает фильмов HDD. Так вот, на терабайт поместится около сотни фильмов формата HD.
1000–4000 ГБ . Винчестер с такими показателями пригодится тем, кто хочет разместить на компьютере внушительную коллекцию фильмов в Full HD и музыки в формате FLAC. Дополнительная память никогда не помешает, если планируется сделать хранилище мультимедиа. Конечно, стоить такие диски будут больше, чем варианты с меньшей емкостью.
От 4000 ГБ и выше . Применяются для работы с объемными файлами (к примеру, для монтажа видео). Приветствуется поддержка технологии RAID. Она позволяет объединить разные накопители в единый массив без потерь в скорости. При этом общий объем может достигать несколько десятков терабайт. Заполнить их обычному пользователю будет трудно.

Важные технические характеристики внутренних HDD дисков

Чтобы знать, как правильно выбрать жесткий диск, необходимо понять, по каким параметрам следует оценить такое устройство. Стоит оговориться, что на объем обычно смотрят в последнюю очередь. Ведь на что влияет объем? Только на количество файлов, которые можно записать.

Сейчас мы рассмотрим список характеристик, которые необходимо учитывать при выборе жесткого диска:

Скорость вращения шпинделя . Это своеобразный элемент конструкции, к которому крепится полотно самого диска. От вращения зависит скорость считывания информации с поверхности HDD. Есть модели с показателями 7200 RPM. Они являются наиболее быстрыми. Но при этом повышается рабочая температура накопителя и его уровень шума. Варианты с 5400 RPM не такие быстрые, но работают заметно тише. Для реализации файлового хранилища на ПК подойдут и такие HDD. Но если предполагается работа с операционной системой, то лучше выбрать винчестер с 7200 RPM.
Размер кэша . Речь идет о кэше первого уровня (он же буфер). Этот показатель влияет на общую скорость работы накопителя, так как информация о запуске программ часто записывается именно сюда. Если запускается приложение, то система берет данные из кэша, который работает намного быстрее самого диска, поскольку использует флэш-память. Но нужно, чтобы у этого хранилища был соответствующий объем. Лучше всего себя в работе показывают винчестеры с буфером от 64 МБ. Варианты с 32 МБ также работают довольно быстро. Но тех моделей, у которых этот показатель ниже лучше остерегаться.
Интерфейс подключения . Важно, как подключается диск к материнской плате. Самым распространенным и быстрым интерфейсом является SATA III. Теоретически его скорость составляет 6 гигабит в секунду. У SATA II этот показатель меньше. Но оба интерфейса взаимозаменяемы. Винчестер с SATA III спокойно сможет работать с контроллером второго поколения. А если в вашем ПК до сих пор используются разъемы IDE, то вам придется обновить конфигурацию, поскольку таких жестких дисков больше не выпускают.
Форм-фактор . Если вы выбираете накопитель для ноутбука, то обратите внимание на его формат. Классические HDD для ПК обладают стандартным размером в 3.5 дюйма. Их габариты таковы, что в лэптоп они в любом случае не влезут. Для мобильных компьютеров необходимы винчестеры стандарта 2.5”. Только они обладают соответствующими размерами.
Уровень шума . У хорошего накопителя этот показатель не должен превышать 26 дБ. Если это значение заметно выше, то приобретать такой диск не рекомендуется: долго он не проживет. Также стоит проверить HDD на наличие посторонних шумов: если присутствует скрип, скрежет или щелчки, то лучше воздержаться от покупки такого изделия.

Как выбрать твердотельный накопитель

У SSD дисков свои особенности. В них нет шпинделей и других вращающихся механизмов. Поэтому обращать внимание придется на совсем другие параметры.

Сейчас мы поговорим о том, как выбрать твердотельный накопитель:

Тип подключения . Существует несколько вариантов подключения таких накопителей к материнке. Разъем питания в этом случае оказывается совмещенным с разъемом для передачи данных. Типичен интерфейс SATA. Таких накопителей большинство. Но есть также вариант mSATA, обладающий схожими характеристиками и использующийся в основном в ноутбуках. Накопители со стандартом М2 устанавливаются в соответствующие слоты на материнской плате. Скорость передачи данных у них существенно выше, чем у SATA. А модели PCI-E используют соответствующий слот расширения. Они обеспечивают самую высокую скорость, но стоят дорого. Перед тем, как выбрать накопитель стоит учесть, какие типы интерфейсов поддерживает ваш ПК.
Тип памяти . В SSD бывают установлены микросхемы MLC, TLC и 3D NAND. Если первые уже практически нигде не используются, то последние набирают все большую популярность. Память 3D NAND на сегодняшний день является самой высокотехнологичной и продвинутой. У таких накопителей больше ресурс, выше скорость и переносимость ударов также выше. Высокоскоростной накопитель может использовать только микросхемы типа 3D NAND.
Тип контроллера . От него зависит максимальная скорость передачи данных. Лучшие результаты демонстрируют чипы MJX от компании Samsung и их аналоги. Если же в диске установлен контроллер иного типа, то нужно относиться к нему с известной долей осторожности: неизвестно сколько он проработает и какую скорость обеспечит.
Объем . Все зависит от того, в какой сфере использовать SSD. Моделей с объемами в 128–256 ГБ будет достаточно под систему и некоторые программы. На модификации с 512 гигабайтами можно будет установить приличное количество игр. А накопители с терабайтом на борту подойдут в качестве файлового хранилища. Но учтите, что цена последних будет выше. Проще установить в компьютер жесткий диск, а Windows поставить на SSD.

Особенности выбора SSHD

Процесс выбора во многом похож на тот, что используется при покупке классического накопителя HDD. Но есть отличия, о которых полезно будет узнать неподготовленным пользователям.

Рассмотрим только ключевые особенности:

Объем твердотельного буфера . Речь идет как раз о той самой флэш-памяти. Обычно в таких накопителях установлен тип MLC. При первом запуске диска на ПК преимущественно используется метод быстрого сканирования. Контроллер проверяет систему и записывает в память программы и файлы, используемые чаще всего. Отсюда и прирост скорости. Поэтому нужно по возможности выбирать модели с максимальным объемом флэш-памяти. Лучше всего, если эта цифра достигает 32 гигабайт.
Интерфейс подключения . Только SATA третьего поколения. Предыдущие генерации данного интерфейса не смогут обеспечить достаточной скорости для работы, интегрированной в HDD флэш-памяти. А использовать варианты типа М2 или PCI-E невозможно по причине классической конструкции накопителя.
Внешняя скорость передачи данных . У гибридных жестких дисков она существенно превышает стандартные 600 мегабит в секунду и способна достигать 12000. При условии, что скорость вращения шпинделя составляет 10000 RPM. В любом случае, если вы видите в характеристиках значение 600 Мбит/c, то не приобретайте такой накопитель.

Ведущие производители

Бренды, выпускающие накопители, зарекомендовали себя с надежной стороны уже давно.

Решая, жесткий диск какой фирмы выбрать, следует ориентироваться на следующий список лучших производителей:

Samsung . Лучше всего компании удаются твердотельные накопители. В них используются только комплектующие собственного производства. Компания выпускает высокотехнологичные продукты.
Western Digital . Бренд известен уникальными линейками механических жестких дисков для различных задач (например, для видеонаблюдения или для PS4). Также хорошо показывают себя продукты, совместимые с RAID. Суммарный объем таких систем может достигать десятков терабайт.
Seagate . Создатели легендарных Barracuda. По сей день компания выпускает качественные продукты. Скоростной жесткий диск от Seagate – обычное дело. По надежности и качеству исполнения к компании нет никаких вопросов.

Заключение

Мы рассмотрели особенности выбора жесткого диска для операционной системы или для игр. В этом случае емкость накопителя не играет особой роли, ведь главное здесь – скорость. Но зато объем винчестера стоит учитывать при создании файлового хранилища. Как и количество установленных HDD.

Сделаем небольшой обзор моделей, которые были признаны лучшими на рынке:

• Seagate ST1000DM010 на 1 ТБ. Терабайт – средняя емкость современного жесткого диска. У данной модели как раз такой размер. Винчестер подключается к интерфейсу SATA III, а его шпиндель вращается со скоростью 7200 RPM. С определением в биосе проблем нет.

• Western Digital WD Black 500 GB. Современный HDD формата 2.5 для установки в лэптопы (именно такие размеры используются в ноутбуках). У диска высокая скорость (7200 оборотов), 32 МБ буфера и хорошие противоударные свойства.

• SSD Samsung MZ-76E1T0BW. Хороший вариант, если нужно подобрать универсальный и быстрый диск для ПК или ноутбука. Выглядит превосходно, не шумит и обеспечивает скорость 550 мегабит. Поддерживает технологию TRIM и опцию шифрования.

Надеемся, статья поможет выбрать быстрый HDD для определенных задач. Но сначала решите, нужен ли вам скоростной вариант. Быть может, в приоритете стоит объем. В любом случае, если вы будете следовать нашим рекомендациям, то сможете подобрать подходящий накопитель.

Сменив в 80-х годах прошлого века накопители на гибких дисках и совсем уж архаичные перфокарты с перфолентами, HDD ("Hard Disk Drive" – "накопитель на жестком диске") надолго стали основным устройством для хранения программ и данных на большинстве компьютеров. Правда, в последнее время они потихоньку сдают позиции:

SSD намного превосходят HDD по скорости, разница в цене с каждым годом все меньше, так что, пожалуй, еще лет 5-10 и жесткие диски уйдут в историю вслед за гибкими дисками и CD-ROM-ами. Но пока еще этого не произошло и существует, как минимум, два весомых повода предпочесть именно HDD:

- SSD имеет ограниченное число циклов записи – для домашнего компьютера это не так критично, но для многих серверных решений HDD обеспечит большую надежность хранения данных.

Название этот вид накопителей получил благодаря своей конструкции – информация в нем хранится на одном или нескольких жестких дисках с ферромагнитным покрытием. Доступ к данным обеспечивается с помощью магнитных головок, движущихся на небольшом (около 0,1 мк) расстоянии от вращающихся дисков.

HDD выпускаются в двух форм-факторах: 3,5" и 2,5". По сравнению с последним, 3,5" HDD имеют больший максимальный объем и меньшую цену в пересчете на гигабайт объема. Если же низкая цена вам не так важна, как компактность, быстродействие и меньшее энергопотребление, то вам лучше обратить внимание на 2,5" HDD. Существуют жесткие диски других форм-факторов (1,8", например), но они обычно используются в спецтехнике и объем их производства невелик.

Определившись с форм-фактором, не спешите с покупкой – жесткие диски обладают множеством характеристик, определяющих их эффективность в тех или иных условиях использования.

Характеристики жестких дисков

Объем HDD – основной его параметр, оказывающий наибольшее влияние, как на цену устройства, так и на его привлекательность для покупателя. Требования программ к свободному месту на диске постоянно растут, как и объемы видеофайлов и файлов с фотографиями, поэтому желание приобрести накопитель большого объема вполне понятно. С другой стороны, HDD большого объема стоят дороже иного компьютера. Какого же объема диск выбрать?

Как видно из графика, наименьшую цену за гигабайт имеют диски объемом 3-6 ТБ. Прицениваясь к диску объемом 10 ТБ и более, проверьте – не будет ли более выгодной покупка двух дисков меньшего объема? И уж совсем дорогой выходит гигабайт объема при покупке дисков в 1ТБ и менее.

При покупке HDD емкостью более 2 ТБ, убедитесь, что SATA-контроллер материнской платы вашего компьютера поддерживает жесткие диски объемом более 2,2 ТБ, и что у вас установлена операционная система с поддержкой GPT (GUID Partition Table - новый стандарт таблицы разделов жесткого диска, способный адресовать более 2 ТБ). Поддержка GPT реализована в Windows начиная с версии 7, в MAC OS с версии 10.6 и во всех современных дистрибутивах linux. Если какое-то из этих двух условий не выполняется, вы не сможете использовать более 2,2 ТБ вашего нового HDD.

Если же вы хотите, чтобы загрузка также производилась с нового жесткого диска, материнская плата должна иметь UEFI BIOS. Все современные материнские платы поддерживают диски большого размера, затруднения могут возникнуть только с "материнками", выпущенными до 2011 года.

Скорость вращения шпинделя оказывает прямое влияние на скорость чтения и записи данных с жесткого диска. Высокооборотные диски в среднем имеют большую скорость передачи данных, чем низкооборотные, но также они более шумные и потребляют больше энергии.

Однако сравнивать диски разных производителей только по этому параметру не стоит: скорость чтения/записи зависит не только от скорости вращения шпинделя, но и от скорости позиционирования головок, от схемотехники контроллера жесткого диска и т.д. Поэтому, если вам важна скорость доступа к данным, лучше обратить внимание непосредственно на скоростные характеристики.

Максимальная скорость передачи данных представляет собой максимально достижимую на данной модели скорость чтения/записи. Скорость эта достигается только при определенных условиях, в обычной работе такие скорости достигаются только при переписывании нефрагментированных (состоящих из последовательно расположенных на диске блоков) файлов большого объема; обычные скорости будут намного меньше.

Если использование диска предполагает работу с большим количеством мелких файлов, стоит обратить внимание на среднее время доступа и среднее время задержки – чем меньше будут эти параметры, тем быстрее головка диска позиционируется на новый файл и тем быстрее будет работа с мелкими или фрагментированными файлами.

Заполнение диска гелием позволяет уменьшить аэродинамические эффекты, тормозящие вращение дисков и приводящие к вибрации. В результате, гелиевые жесткие диски имеют меньшее энергопотребление и меньшую шумность по сравнению с обычными, заполненными воздухом – это особенно важно для высокооборотных HDD. Также это позволяет уменьшить толщину дисков, что ведет к росту быстродействия и объема (за счет большего количества дисков в HDD).

Однако, такие HDD дороже обычных и очень требовательны к качеству изготовления – при нарушении герметичности гелий быстро «утекает» из корпуса, и не предназначенные для работы в воздушной атмосфере диски быстро приходят в негодность.

Назначение жесткого диска, указанное производителем, может помочь в выборе, но опираться только на него не стоит, поскольку нет четких критериев, по которым можно однозначно определить назначение HDD. Кроме того, иногда указание какого-нибудь назначения является просто маркетинговой уловкой.

Тем не менее, на этот параметр следует обратить внимание, когда режим работы жесткого диска отличается от обычного. Например, если на HDD ведется непрерывная круглосуточная запись (видеосистема) или он работает круглосуточно с сильной загрузкой, постоянно выполняя операции записи и чтения (сервер).

Если диск приобретается для установки в RAID (массив жестких дисков повышенной надежности хранения данных), обратите также внимание на оптимизацию под RAID-массив.

Обычный жесткий диск при попытке чтения со сбойного кластера, повторяет эту попытку несколько раз, пытаясь восстановить данные. HDD типа «RAID Edition» при сбое попытку чтения не повторяет, а сразу сообщает RAID-контроллеру о «сомнительном» кластере – это позволяет избежать падения производительности при появлении сбойных участков на одном из дисков массива.

Поддержка NCQ также может ускорить работу с диском в некоторых случаях – HDD с поддержкой NCQ способен оптимизировать находящуюся в памяти очередь команд к диску. Например, если в очереди находится несколько команд позиционирования/чтения, контроллер жесткого диска упорядочит эту очередь так, чтобы минимизировать перемещение головки.

Объем кэш-памяти. Кэш-память используется для буферизации данных: перед записью на диск данные помещаются в неё, и, если они потребуются компьютеру в ближайшее время, они будут прочитаны не с поверхности диска, а прямо из кэш-памяти, что, разумеется, в разы быстрее. Наличие кэш-памяти значительно ускоряет работу с данными на жестком диске, особенно с часто используемыми - индексами, загрузочными записями, таблицами размещения файлов, и т.д.

Объем кэш-памяти влияет на скорость работы незначительно – минимального для современных жестких дисков объема кэша в 32 МБ вполне достаточно для хранения служебной информации о диске. Впрочем, если использование диска предполагает работу с часто использующимися мелкими файлами (системный диск, диск сервера) то лучше выбрать модель с кэшем побольше – это увеличит вероятность того, что нужный файл окажется в буфере и доступ к нему будет осуществлен в разы быстрее. Если диск используется для хранения файлов большого объема, то размер буфера на производительность особого влияния оказывать не будет.

Гибридный SSHD-накопитель в качестве кэша второго уровня использует твердотельный диск объемом в несколько ГБ. Поскольку скорость чтения данных с SSD намного выше, чем с HDD, это дает прирост производительности, если на диске расположены часто используемые данные. Такие диски можно использовать в качестве системных, на них можно располагать рабочие программы и базы данных – это даст заметный прирост производительности.

Интерфейс. Современные диски для передачи данных используют либо SATA третьего поколения, либо серверный SAS. HDD SATA можно подключать к контроллеру SAS, а наоборот – нет.

Пропускная способность интерфейсов SATA III и SAS различная – первый дает максимум 6 Гбит/с, второй – 12.

На уровень шума во время работы и в простое следует обратить внимание, если диск приобретается для домашнего компьютера или если вы не любите посторонних звуков во время работы. Некоторые диски создают при работе шум уровнем до 36 дБ – это можно сравнить с громкостью спокойного разговора.

То, что жесткие диски «боятся» ударов и вибраций – факт общеизвестный, но несколько преувеличенный – для закрепленных в корпусе компьютера HDD это не настолько важно, как для внешних жестких дисков. Большинство HDD способны без вреда для себя перенести падение на твердую поверхность с высоты 1" (ударостойкость 40G) во время работы и с высоты более метра – в выключенном состоянии. Если же ваш компьютер испытывает в работе более серьезные нагрузки, выбирайте среди моделей с большей ударостойкостью.

Варианты выбора жестких дисков

Если вы хотите приобрести жесткий диск по минимальной цене, имейте в виду, что HDD на 0,5 TБ хоть и стоят дешевле, но при этом гигабайт объема обойдется вам намного дороже, чем на жестком диске большей емкости. Лучше немного доплатить и приобрести диск на 1 ТБ или больше.

Если вы желаете получить максимум объема за минимум денег, выбирайте среди жестких дисков на 3-6 ТБ – в этом диапазоне цена гигабайта объема самая низкая.

Купив HDD большого объема, вы надолго забудете о недостатке места на диске.

Если вы подбираете жесткий диск для сервера или видеосистемы, выбирайте среди моделей с соответствующим назначением.

RAID-массив способен гарантировать сохранение данных даже при полном разрушении одного из входящих в него жестких дисков. Для его создания предназначены HDD с оптимизацией под RAID-массив

Статья в доступной форме раскрывает основные принципы работы современных компьютерных запоминающих устройств - HDD и SSD.

Читатель узнает о преимуществах и недостатках каждого типа носителей, а также о том, как выбрать носитель для своего компьютера.

Долго рассказывать о важном значении запоминающих устройств и их основных функциях смысла особого нет. Практически всем известно, что в этих устройствах хранятся все данные, имеющиеся в компьютере: фотографии, видео, музыка, программы, текстовые файлы и др. На сегодняшний день в компьютерной технике используются 2 основных типа запоминающих устройств – это жесткие диски и SSD.

Жесткий диск

Жесткий диск (накопитель на жёстких магнитных дисках (НЖМД), «винчестер», англ. - hard disk drive (HDD) – постоянное запоминающее устройство, в котором используется принцип магнитной записи. Внутри этого носителя запись данных производится на жесткие пластины, изготовленные из легкометаллического сплава или стекла, покрытые слоем специального магнитного материала (чаще всего – двуокисью хрома). В зависимости от конструкции, в жестком диске могут использоваться одна или несколько таких пластин, быстро вращающихся на одной оси.

За счет вращения создается своеобразный подпор воздуха, благодаря которому считывающие головки не касаются поверхности пластин, хотя и находятся очень близко к ним (всего несколько нанометров). Это гарантирует надежность записи и считывания данных. При остановке пластин, головки перемещаются за пределы их поверхности, поэтому механический контакт между головками и пластинами практически исключен. Такая конструкция обеспечивает долговечность жестких дисков.

Кроме пластин, в состав жесткого диска входит накопитель, привод и блок электроники.

Благодаря высокой надежности работы и относительно невысокой стоимости, жесткие диски сегодня являются самым распространенным устройством хранения информации.

В разговорной речи жесткий диск часто называют «винчестером» или сокращенно «винтом». Этот термин когда-то давно был позаимствован у охотничьего винтовочного патрона «30-30 Winchester», популярного в США на момент создания первого жесткого диска, который в то время имел созвученое название «30-30».

SSD (solid-state drive) или твердотельный накопитель — запоминающее устройство относительно нового типа, работающее на основе использования микросхем памяти и в отличие от жесткого диска не содержащее движущихся частей.

SSD по сравнению с жесткими дисками имеет ряд преимуществ: отсутствие какой-либо вибрации и шума, низкое энергопотребление, более высокая скорость работы при небольших размерах, стойкость к температурным колебаниям и механическому воздействию и др.

SSD имеют свои недостатки. Самыми большими недостатками SSD являются их высокая стоимость и быстрая изнашиваемость (обычно, около 10 тис. циклов перезаписи, в более дорогих изделиях – до 100 тис.). Последнее обязательно должно учитываться при их эксплуатации. Не рекомендуется производить дефрагментацию таких носителей (это никак не ускорит поиск информации), размещать на них файл подкачки, а также производить другие действия, связанные с их «неоправданным» использованием. Среди операционных систем семейства Windows только Windows 7 учитывает эти особенности. При использовании более ранних версий ОС Windows срок службы SSD сокращается.

Вероятно, пройдя ряд совершенствований, носители SSD со временем вытеснят классические жесткие диски. Но пока для рядового пользователя последние остаются более предпочтительным вариантом с точки зрения как долговечности, так и стоимости.

Основные характеристики жестких дисков и SSD:

• Емкость – показатель, определяющий количество данных, которые на нем можно хранить. Сегодня существуют жесткие диски емкостью более 4000 ГБ. Максимальные показатели SSD более низкие. Нужно учитывать, что при маркировке емкости запоминающих устройств, производители используют величины, кратные не 1024 (как обычно принято), а 1000. То есть винчестер, емкость которого согласно маркировки равна, например, 500 ГБ, на самом деле сможет хранить не более 465 ГБ информации.

• Интерфейс – совокупность линий связи, которыми запоминающее устройство подсоединяется к материнской плате компьютера. Каждый тип интерфейса имеет свои особенности и скорость передачи данных. Наиболее распространенным на данный момент является интерфейс SATA. Более старый PATA пока также встречается часто.

• Форм-фактор , а иначе говоря физический размер запоминающего устройства, измеряется в дюймах. Классический жесткий диск имеет форм-фактор 3,5 дюйма. В ноутбуках, нетбуках и других портативных устройствах чаще всего используются запоминающие устройства 2,5 либо 1,8 дюйма, хотя встречаются и другие варианты.

• Время произвольного доступа (RAT, random access time) – этот показатель имеет значение только при выборе жестких дисков (для SSD не актуально) и обозначает средний промежуток времени, за который устройство осуществляет позиционирования головки на нужный участок магнитной пластины. Этот параметра в современных устройств варьирует в пределах 2,5 - 16 мс (чем меньше, тем лучше).

• Скорость вращения шпинделя – количество оборотов магнитных пластин жесткого диска за 1 минуту (для SSD не актуально). От этого показателя напрямую зависит производительность запоминающего устройства (чем выше, тем лучше), а также его энергопотребление, степень вибрации и шума (чем ниже, тем лучше). Здесь важен баланс: для стационарных компьютеров лучше выбрать более быстрый носитель, для портативного – более экономичный и тихий. Скорость вращения шпинделя современных жестких дисков может варьировать от 4200 до 15000 оборотов в минуту.

• Объём буфера — специальной внутренней быстрой памяти диска, используемой для временного хранения данных с целью сглаживания перебоев при чтении и записи информации на носитель и ее передачи по интерфейсу. В современных запоминающих устройствах буфер может достигать размеров до 64 МБ. Чем этот показатель больше, тем лучше.

Это основные характеристики жестких дисков и SSD, которые нужно учитывать при их выборе. Иногда говорят также о количестве операций ввода-вывода в секунду, уровне потребления электроэнергии, ударостойкости, скорости передачи информации и др.

За всю историю своего существования жесткие диски производились многими фирмами. В связи с поглощением одних компаний другими, по состоянию на момент подготовки этого материала на рынке оставалось только три производителя этого типа устройств: Toshiba, WD (Western Digital) и Seagate. Их продукция воплощает многолетний опыт работы и является достаточно качественной.

С запоминающими устройствами типа SSD дела обстоят иначе. Это новая, быстро развивающаяся отрасль, в которой свои силы пробуют многие производители. Говорить о более высоком качестве продукции отдельных из них особых оснований пока нет.

Читайте также: