Переносной жесткий диск что внутри
Обновлено: 06.07.2024
Информация — глобальный рычаг управления современным миром. Ежесекундно, тысячи теробай информации бегут по проводам в различных уголках мира. Бесчисленное число бит цифровой информации хранится на различных устройствах хранения данных. Мы живем во времена, где твоё «Я» в цифровом эквиваленте, больше твоего реального Я.
С каждым днем каждый из нас сталкивается с проблемой переноски информации. Проблема наболела уже давно. Вспомним первые «портативные» ленточные носители информации. Большинство из нас тогда еще и нежили Но, технология как всегда двигаясь аршинными шагами, опережает свое время. Сейчас никого не удивишь флеш картой на 16Gb, висящей на брелке с ключами. Но и тут нас ждет подвох. Цена подобного решения очень и очень велика, да и доступность ограничена. А ведь многим хочется, а может и просто необходимо носить с собой несколько десятков гигабайт информации. Тут носитель на жестких дисках (HDD) просто вне конкуренции. Но, одна ложка дегтя есть и в этой бочке меда. Интерфейс подключения, будь то устаревший IDE или свеженький SATA, как правило, требует «вскрытия» компьютера для подключения, а если перед вами ноутбук или корпус, опломбированный гарантией? Не стоит пугаться, есть выход — внешний USB адаптер для подключения винчестеров (HDD Box).
Да, люди не долго думали, уже относительно давно, как только появился высокоскоростной USB 2.0, в широкие массы вошли устройства внешнего подключения винчестеров. До этого, ждать по 5-6 часов, в течение которых копировалось 15-20 гигабайт информации, было просто глупо. Сейчас же, такой объем информации будет перетекать с HDD на HDD всего за 20 минут.
Принцип очень прост. Передача информации по интерфейсу USB осуществляется быстро и надежно. Но не это стало ключом к успеху подобных решений. Главной «фишкой» тут стала возможность «горячего подключения». Просто воткнул шнурок в компьютер и через минуту можешь спокойно перенести 10-20 DVD фильмов к своему другу.
Типов HDD боксов, так их назовем, очень много. Есть для IDE, SATA, универсальные (для обоих типов), для 3,5 дюймовых винчестеров и для «ноутбучных» 2,5 дюймов. Есть только несколько общих моментов. Большинство двух с половиной дюймовых боксов не требуют дополнительного питания, им достаточно и USB. Все же «коробки» под обычные винчестеры требуют дополнительного адаптера от линии 220V. В остальном все решает фантазия разработчика, и пожелания его маркетологов Мы же рассмотрим несколько представителей подобных устройств от двух фирм — ICY BOX и Cooler Master.
Начнем с устройств для винчестеров формата два с половиной дюйма. Но для начала определимся с самими винчестерами. Это будет две барракуды от Seagate. Обе на 80 гигабайт со скоростью вращения 5400 оборотов в минуту. Из остальной конфигурации достойна внимания разве что материнская плата — Asus Commando. Начнем, первым будет — ICY BOX IB-220U Wh
На яркой и на удивление легкой коробке нет ни слова на русском языке. Но и без этого понятно, что интерфейс подключения к PC — Hi-Speed USB 2.0, а подключаемый винчестер — IDE. Смотрим что внутри коробки.
Комплект не богат:
•Чехол из очень приятного материала, черного цвета, похож на мягкий кожзаменитель
•USB Кабель
•Краткая (даже слишком) инструкция
•Диск драйверов UMI v2.4.1
•Сам HDD Box
•Отвертка! ОЧЕНЬ приятная штука, пригодилась в дальнейшем.
•Очень интересная деталь — наклеечки!
Наверняка очень важная вещь, наклеить на «коробку» этикетку со значением объема информации, которая помещается на установленный внутрь винчестер
Визуально очень приятный корпус, с одной стороны прозрачный пластик с белой основой, с другой полированный металл:
Имеется информационный дисплей — вещь малонеобходимая.
Но не буду затягивать, лезем внутрь. Для доступа к месту, куда надо устанавливать HDD, откручиваем 2 болтика и легко разделяем коробку на две половинки:
Как видно ничего особого тут нет, простая схема с разъемами под IDE, USB и дополнительное питание (если надо, например, когда экономим заряд на ноутбуке)
Подключение HDD не вызывает проблем, справится каждый.
Собранный и готовый к использованию BOX ничем не отличается от первоначального, разве что потяжелел раз в двадцать. Перейдем к тестам.
Тестировать будем при помощи популярной информационно тестовой утилиты —EVEREST. После чего, проверим на скорость копирование большого объема информации (архив RAR 10Гб + Установленные игры Dark Messiah of Might and Magic и S.T.A.L.K.E.R. - Shadow of Chernobyl) при этом будет производиться мониторинг температуры винчестера, если нагрев будет существенным, то будет определена точная цифра, если нагрев будет мал, то и бог с ним, не страшно.
В дальнейшем буду просто приводить значения в цифрах. Но, а время копирования информации на винчестер покажет Total Commander.
Каждое тестирование я повторял 3-4 раза, что бы точно удостоверится в точности, забегая вперед, скажу, что и одного раза всегда достаточно, сбоев не было.
В итого «Эверест» показал:
Файлы же копировались — 14 минут 15 секунд. Результат очень неплох! Учитывая, что USB флешки показывают результат гораздо хуже:
Во время работы, на эинформационном дисплее отражается состояние работы винчестера:
В целом все очень приятно, несколько дней я носил с собой винчестер в этом боксе, нареканий нет! Отличная вещица, хотя скорости никогда не бывает много
Следующим тест пройдет — Cooler Master X-craft 250 (RX-250-U2BN-GP)
Коробка оригинальная, спору нет, посмотрим что внутри:
•Чехол, очень неудобный и крупный, зато надежно защищает от ударов, проверенно
•Мануал
•Кабель USB
•Диск ПО
•Сам HDD BOX
•Отвертка пластиковая
•Внимание — тряпочка для чистки блестящих поверхностей (3C Clean Cloth)
Тряпочка крайне хорошая штука, стирает отпечатки пальцев и жирные следы в момент. Сей «подарок» оценят обладатели мониторов с глянцевым защитным экраном, например — Opticlear от NEC.
Чехол для переноски, идущий в комплекте, явно несет исключительно защитный характер. Красивым и удобным его не назовешь, но зато можно не бояться за сохранность устройств внутри при случайном падении. Сам HDD Box:
Внешне очень понравилась блестящая поверхность, явно оригинальнее стандартных белых корпусов Единственное, очень быстро все покрывается жирными пятнами от пальцев. Не зря «тряпку» в комплект дают. На одной из боковых стенок расположено отверстие с металлической сеткой, если это создано для отвода теплого воздуха от винчестера, то идея малоэффективна. Если же для эстетики, то, по-моему, там лучше смотрелась хромированная вставка, но на вкус и цвет, фломастеры разные, заглянем лучше внутрь.
В отличие от предыдущего устройства, тут вся электронная схема прочно закреплена на одной из стенок:
Это доставляет неудобство, при установке винчестера — хлопотно, но в целом ничего, что не может сделать обычный человек. Очень понравилась идея с резинками на болты крепления, должно помочь снизить вибрацию:
Индикация работы с винчестером проста. В простое устройство, светодиод на боковой стенке светит синим, в работе — фиолетовым:
Тестирование проходило по уже знакомой схеме. Что удивило — результаты. Скорости чтения совпалм полностью, только задержка изменились на пару десятых наносекунды.
Вывод, думаю, уже напрашивается? Но не будем спешить, посмотрим, что будет дальше. А дальше у нас брат Cooler Master X-craft 250 (sATA), полностью аналогичное устройство, но для SATA винчестеров.
Описывать комплект и внешность смысла нет, единственное отличие от предшественника скрыто внутри:
Тестирование показало уже знакомые результаты:
Linear Read (Begin) — 33,3 Mb/s
Linear Read (Middle) — 33,2 Mb/s
Linear Read (End) — 20,7Mb/s
Random Read — 32,1 Mb/s
Buffered Read — 33,5 M/s
Read Access — 16,44 ms
Копирование — 14 минут 6 секунд.
Странно, вроде sATA винчестер должен быть быстрее? Это только подтвердило мои догадки, имеется «бутылочное горлышко». Что-то что ограничивает скорость на постоянной отметке, может это шина USB или контроллер? Точно сказать не могу, ибо не с чем сравнивать. А вот Смысла искать более быструю «коробку» для винчестера нет, ключевым фактором выбора должна стать эстетика?
Кстати, про постоянство результата, скорость была проверена не только на P965 (Asus Commando), но и на P865 (P4P800-VX), 650i (Asus P5N-E SLI) были получены идентичные цифры. Это радует, можно надеется на постоянную константу времени копирования. Главное использовать USB 2.0. С более старой версией интерфейса копирование превратится в ОЧЕНЬ долгое, томительное ожидание.
Теперь перейдем к более «крупным» девайсам. А точнее к USB боксам для трех с половиной дюймовых винчестеров. Преимущества таких устройств видны сразу, возможность установить любой современный винчестер, любого объема. Но есть и существенные минусы. Нагрев, современные жесткие диски и так греются не слабо, а тут еще их будут запирать в душные коробки. Постоянно необходима дополнительная розетка, для подключения адаптера питания, да, винчестеры данного формата от простого USB питаться не могут, а жаль — это сильно сковывает возможность мобильности. Но не буду больше томить ожиданием, перехожу к делу.
Cooler Master X-craft 360
Первоначальный осмотр упаковки позволяет предположить, что внутри будет очень надежное и стильное устройство? в любом случае так глосят надписи:
Посмотрим, насколько оболочка соответствует содержанию:
В глаза сразу бросается глянцевая поверхность черного цвета, выглядит очень стильно. С боку есть сеточка, созданная для отвода теплого воздуха, но никакого вентилятора найдено не было, а жаль. Использовать HDD-box можно в двух положениях, горизонтально, для этого есть четыре резиновые ножки.
Или вертикально, для этого есть отдельная подставка с нескользящими вставками:
В комплекте есть все необходимое, что может понадобиться при эксплуатации:
Перечеслять все не буду, на фото все прекрасно видно. Стоит отметить только что в комплекте есть отдельный кожух, для безопасной переноски HDD.
Установка винчестера крайне проста, просто надо правильно его вложить в лоток, а дальше все произойдет само собой, при закрывании дверцы. Это очень удобно. Если жесткий диск надо вытащить, просто нажимаем на заглушку, и он автоматически отсоединяется и будет легкодоступен для замены:
Для работы винчестера достаточно его установить, подсоединить к боксу шнур питания от 220V и USB кабель. Специальной кнопкой запустить устройство. Система моментально найдет новые логические диски.
Как и на всех устройствах, тут тоже есть индикация работы с винчестером:
Кроме всего прочего данное устройство может работать с сетью, как отдельный банк данных (FTP) и т.д. Но это нам малоинтересно. Лучше посмотрим, как быстро работает данная связка с установленным винчестером — Maxtor 6V300F0.
Подключенный обычным способом к материнской плате, винчестер показывает следующие результаты:
Посмотрим, как повлияет посредник (HDD Box) при подключении винчестера, на скоростные данные:
Копирование уже знакомого набора файлов заняло всего — 16 минут 24 секунды. Протестировать eSATA у меня возможности нет. Просто некуда подключить такой разъем:
Но результат явно уперся в возможности контейнера для винчестера.
После проведения тестов меня испугал, именно испугал, нагрев даже не винчестера, сколько даже самого бокса. Замер температуры внутри показал температуру 74 градуса Цельсия. Какова температура самого винчестера и подумать страшно (руками держать невозможно). Но в целом это не очень и страшно, хотя бы по той причине, что данная модель в обычных условиях греется до 62 градусов (мониторинг).
Вывод тут неоднозначен, устройство очень красивое, удобное, но не портативное. Его банально неудобно носить собой, вечно боишься поцарапать и т.д. За винчестер я спокоен, он лежит в специальном контейнере, что тоже не придает компактности. Даже провода подключения толстые с крупными разъемами. Устройство больше подходит стационарного использования, когда переноски подлежит только винчестер, никак иначе.
Но действительную мобильность винчестерам формата 3,5 дюйма дает следующий «герой» (и никак иначе) — Scythe Kama-Connect.
На коробке сразу указаны все ключевые отличия устройства от конкурентов:
•Возможность подключать два винчестера (но с разными интерфейсами)
•Подходит как для 3,5 так и для 2,5 винчестеров
•Возможность подключения CD\DVD-Rom
Такой перечень не может не впечатлять. Комплект не богат, но все необходимое присутствует:
•Сам адаптер подключения
•Кабель питания
•USB кабель
•Тройник молекс
•Инструкция и драйвера
Стоит отметить две вещи. Во-первых, USB кабель идущий в комплекте не подходит к большинству материнских плат, он имеет не универсальную конструкцию. Во-вторых, кабель питания (с конвертером тока) имеет форму молекса и легко подходит для подключения устройств внутри компьютера! ОЧЕНЬ удобно если, например надо подключить неоновые лампы без блока питания и т.д. Там же имеется кнопка включения и выключения…
Как именно можно комбинировать подключения хорошо видно на коробке:
В конечном итого можно характеризировать это как наилучший выбор, очень мобильный (хотя 220V никто не отменял). Крайне удобный и компактный. Каких либо претензий к устройству нет, недостатков я тоже не обнаружил. Тестирование показало следующие результаты:
SATA и IDE показали одинаковый результат.
Sata:
IDE
Копирование файлов — 16 минут 55 секунд.
А вот работа с двумя подключенными винчестерами не обрадовала скоростью, она упала на много порядков, а адекватно измерить это нельзя. Ибо когда происходит чтение с одно винчестера, то результаты ничем не отличаются, а вот если активно работать с двумя, торможения заметны невооруженным глазом! Но, скорее всего узкое горлышко это винчестер уже установленного в компьютер.
DVD-rom тестировать на скорость не стал. Но записать CD «болванку» удалось без проблем.
По поводу драйверов, могу сказать, что все устройства без проблем определяются в windows XP и не требуют дополнительных манипуляций. А все наборы инструкций для корректного определения в ОС, идущие на дисках к устройствам, предназначены для версий windows 95\98. Многие драйвера даже не запускаются из-под более свежих операционных систем.
КСТАТИ, внешних контейнеров для HDD позволяет загрузить с себя Windows, для этого достаточно поменять всего один пункт в Bios:
Подводя итог, стоит сказать, что, выбирая USB-box для своего винчестера, надо в последнюю очередь смотреть на его скоростные характеристики. Больше стоит уделить внимания задачам, которые вы хотите решить, имея переносной источник хранения данных большого объема.
Жёсткие диски, SSD, флешки, RAID-массивы, ленты. Изучение, восстановление данных, ремонт.
Что такое внешние жесткие диски с интерфейсом USB?
В своем большинстве они из себя представляют либо обычные SATA 2.5 дюйма диски, либо те же диски, но с другой платой электроники, на которую установлен мост USB <=> SATA (так делает WD ) . Samsung в некоторых случаях интегрировал логику USB- устройства в HDD SOC.
На рисунке приведена структурная схема платы электроники жесткого диска WD и ее фотография. Мост USB <=> SATA интегрирован на плате электроники и соединен в SOC жесткого диска 4-я проводниками SATA через разделительные конденсаторы. Так же на рисунке обозначены последовательные flash ПЗУ. Микросхема U12 – это ПЗУ с программой и системными данными HDD, а U14 – это ПЗУ с программой управления USB <=> SATA моста.
Устройство внешних дисков с интерфейсами USB 2.0 и USB 3.0 одинаковое, отличие только в скорости обмена данными.
На этом рисунке представлен накопитель Seagate c о съемным USB <=> SATA мостом.
В дополнение, хотелось сказать об одной интересной особенности, а именно, так как для USB 2.0 скорость работы USB значительно ниже скорости работы самого диска, то производители устанавливали во внешние коробочки откровенный брак. А именно медленные диски с кучей скрытых дефектов. Пользователь все ровно ведь не заметит! С появлением USB 3.0 ситуация несколько поменялась, так как «тормоза» бракованных дисков стали заметны… Но тем не менее никто не запрещает производителям «тряхнуть стариной». Поэтому, купив новый внешний диск имеет смысл ознакомиться с его скоростными характеристиками при помощи R.Tester
Чем болеют внешние диски?
Можно выделить две основные «болезни»: залипание голов и царапины.
Редко встречаются незавершенные записи данных на поверхность и обычное для всех USB устройств явление — оторвался USB разъем.
Во всех случаях для восстановления данных «коробочку» нужно разбирать, что влечет за собой потерю гарантии. Все производители сконструировали «коробочку» так, что разобрать ее не поцарапав или отломав что-либо практически не реально.
Когда внутри «коробочки» установлен обычный SATA диск через переходник, то можно действовать обычным для SATA дисков способом восстановления. А вот для специализированной электроники есть два варианта «избавиться от ее специализированной сущности»:
1) установить вместо USB платы электроники обычную SATA плату;
2) разорвать связку между USB <=> SATA и HDD SOC просто отпаяв разделительные конденсаторы и припаяв проводами SATA разъем, как показано на рисунке ниже:
Еще есть экзотический способ — получить доступ к данным через последовательный порт, однако скорость копирования данных будет не более 64 килобайт в секунду, килобайт Карл!
Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, это не новое супергеройское трио из вселенной Marvel. Речь идёт о хранении наших драгоценных цифровых данных. Нам нужно где-то их хранить, надёжно и стабильно, чтобы мы могли иметь к ним доступ и изменять за мгновение ока. Забудьте о Железном человеке и Торе — мы говорим о жёстких дисках!
Итак, давайте погрузимся в изучении анатомии устройств, которые мы сегодня используем для хранения миллиардов битов данных.
You spin me right round, baby
Механический накопитель на жёстких дисках (hard disk drive, HDD) был стандартом систем хранения для компьютеров по всему миру в течение более 30 лет, но лежащие в его основе технологии намного старше.
Первый коммерческий HDD компания IBM выпустила в 1956 году, его ёмкость составляла аж 3,75 МБ. И в целом, за все эти годы общая структура накопителя не сильно изменилась. В нём по-прежнему есть диски, которые используют для хранения данных намагниченность, и есть устройства для чтения/записи этих данных. Изменился же, и очень сильно, объём данных, который можно на них хранить.
В 1987 году можно было купить HDD на 20 МБ примерно за 350 долларов; сегодня за такие же деньги можно купить 14 ТБ: в 700 000 раз больший объём.
Мы рассмотрим устройство не совсем такого размера, но тоже достойное по современным меркам: 3,5-дюймовый HDD Seagate Barracuda 3 TB, в частности, модель ST3000DM001, печально известную своим высоким процентом сбоев и вызванных этим юридических процессов. Изучаемый нами накопитель уже мёртв, поэтому это будет больше похоже на аутопсию, чем на урок анатомии.
Перевернув накопитель, мы видим печатную плату и несколько разъёмов. Разъём в верхней части платы используется для двигателя, вращающего диски, а нижние три (слева направо) — это контакты под перемычки, позволяющие настраивать накопитель под определённые конфигурации, разъём данных SATA (Serial ATA) и разъём питания SATA.
Serial ATA впервые появился в 2000 году. В настольных компьютерах это стандартная система, используемая для подключения приводов к остальной части компьютера. Спецификация формата претерпела множество ревизий, и сейчас мы пользуемся версией 3.4. Наш труп жёсткого диска имеет более старую версию, но различие заключается только в одном контакте в разъёме питания.
В подключениях передачи данных для приёма и получения данных используется дифференцированный сигнал: контакты A+ и A- используются для передачи инструкций и данных в жёсткий диск, а контакты B — для получения этих сигналов. Подобное использование спаренных проводников значительно снижает влияние на сигнал электрического шума, то есть устройство может работать быстрее.
Если говорить о питании, то мы видим, что в разъёме есть по паре контактов каждого напряжения (+3.3, +5 и +12V); однако большинство из них не используется, потому что HDD не требуется много питания. Эта конкретная модель Seagate при активной нагрузке использует менее 10 Вт. Контакты, помеченные как PC, используются для precharge: эта функция позволяет вытаскивать и подключать жёсткий диск, пока компьютер продолжает работать (это называется горячей заменой (hot swapping)).
Контакт с меткой PWDIS позволяет удалённо перезагружать (remote reset) жёсткий диск, но эта функция поддерживается только с версии SATA 3.3, поэтому в моём диске это просто ещё одна линия питания +3.3V. А последний контакт, помеченный как SSU, просто сообщает компьютеру, поддерживает ли жёсткий диск технологию последовательной раскрутки шпинделей staggered spin up.
Перед тем, как компьютер сможет их использовать, диски внутри устройства (которые мы скоро увидим), должны раскрутиться до полной скорости. Но если в машине установлено много жёстких дисков, то внезапный одновременный запрос питания может навредить системе. Постепенная раскрутка шпинделей полностью устраняет возможность таких проблем, но при этом перед получением полного доступа к HDD придётся подождать несколько секунд.
Сняв печатную плату, можно увидеть, как она соединяется с компонентами внутри устройства. HDD не герметичны, за исключением устройств с очень большими ёмкостями — в них вместо воздуха используется гелий, потому что он намного менее плотный и создаёт меньше проблем в накопителях с большим количеством дисков. С другой стороны, не стоит и подвергать обычные накопители открытому воздействию окружающей среды.
Благодаря использованию таких разъёмов минимизируется количество входных точек, через которые внутрь накопителя могут попасть грязь и пыль; в металлическом корпусе есть отверстие (большая белая точка в левом нижнем углу изображения), позволяющее сохранять внутри давление окружающей среды.
Теперь, когда печатная плата снята, давайте посмотрим, что находится внутри. Тут есть четыре основных чипа:
- LSI B64002: чип основного контроллера, обрабатывающий инструкции, передающий потоки данных внутрь и наружу, корректирующий ошибки и т.п.
- Samsung K4T51163QJ: 64 МБ DDR2 SDRAM с тактовой частотой 800 МГц, используемые для кэширования данных
- Smooth MCKXL: управляет двигателем, крутящим диски
- Winbond 25Q40BWS05: 500 КБ последовательной флеш-памяти, используемой для хранения встроенного ПО накопителя (немного похожего на BIOS компьютера)
Открыть накопитель просто, достаточно открутить несколько болтов Torx и вуаля! Мы внутри…
Учитывая, что он занимает основную часть устройства, наше внимание сразу привлекает большой металлический круг; несложно понять, почему накопители называются дисковыми. Правильно их называть пластинами; они изготавливаются из стекла или алюминия и покрываются несколькими слоями различных материалов. Этот накопитель на 3 ТБ имеет три пластины, то есть на каждой стороне одной пластины должно храниться 500 ГБ.
Изображение довольно пыльное, такие грязные пластины не соответствуют точности проектирования и производства, необходимого для их изготовления. В нашем примере HDD сам алюминиевый диск имеет толщину 0,04 дюйма (1 мм), но отполирован до такой степени, что средняя высота отклонений на поверхности меньше 0,000001 дюйма (примерно 30 нм).
Базовый слой имеет глубину всего 0,0004 дюйма (10 микронов) и состоит из нескольких слоёв материалов, нанесённых на металл. Нанесение выполняется при помощи химического никелирования с последующим вакуумным напылением, подготавливающих диск для основных магнитных материалов, используемых для хранения цифровых данных.
Этот материал обычно является сложным кобальтовым сплавом и составлен из концентрических кругов, каждый из которых примерно 0,00001 дюйма (примерно 250 нм) в ширину и 0,000001 дюйма (25 нм) в глубину. На микроуровне сплавы металлов образуют зёрна, похожие на мыльные пузыри на поверхности воды.
Каждое зерно обладает собственным магнитным полем, но его можно преобразовать в заданном направлении. Группирование таких полей приводит к возникновению битов данных (0 и 1). Если вы хотите подробнее узнать об этой теме, то прочитайте этот документ Йельского университета. Последними покрытиями становятся слой углерода для защиты, а потом полимер для снижения контактного трения. Вместе их толщина составляет не больше 0,0000005 дюйма (12 нм).
Скоро мы увидим, почему пластины должны изготавливаться с такими строгими допусками, но всё-таки удивительно осознавать, что всего за 15 долларов можно стать гордым владельцем устройства, изготовленного с нанометровой точностью!
Однако давайте снова вернёмся к самому HDD и посмотрим, что же в нём есть ещё.
Жёлтым цветом показана металлическая крышка, надёжно крепящая пластину к электродвигателю привода шпинделя — электроприводу, вращающему диски. В этом HDD они вращаются с частотой 7200 rpm (оборотов/мин), но в других моделях могут работать медленнее. Медленные накопители имеют пониженный шум и энергопотребление, но и меньшую скорость, а более быстрые накопители могут достигать скорости 15 000 rpm.
Чтобы снизить урон, наносимый пылью и влагой воздуха, используется фильтр рециркуляции (зелёный квадрат), собирающий мелкие частицы и удерживающий их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. Над дисками и рядом с фильтром есть один из трёх разделителей пластин: помогающих снижать вибрации и поддерживать как можно более равномерный поток воздуха.
В левой верхней части изображения синим квадратом указан один из двух постоянных стержневых магнитов. Они обеспечивают магнитное поле, необходимое для перемещения компонента, указанного красным цветом. Давайте отделим эти детали, чтобы видеть их лучше.
То, что выглядит как белый пластырь — это ещё один фильтр, только он очищает частицы и газы, попадающие снаружи через отверстие, которое мы видели выше. Металлические шипы — это рычаги перемещения головок, на которых находятся головки чтения-записи жёсткого диска. Они с огромной скоростью движутся по поверхности пластин (верхней и нижней).
Посмотрите это видео, созданное The Slow Mo Guys, чтобы увидеть, насколько они быстрые:
В конструкции не используется чего-то вроде шагового электродвигателя; для перемещения рычагов по соленоиду в основании рычагов проводится электрический ток.
Обобщённо их называют звуковыми катушками, потому что они используют тот же принцип, который применяется в динамиках и микрофонах для перемещения мембран. Ток генерирует вокруг них магнитное поле, которое реагирует на поле, созданное стержневыми постоянными магнитами.
Не забывайте, что дорожки данных крошечны, поэтому позиционирование рычагов должно быть чрезвычайно точным, как и всё остальное в накопителе. У некоторых жёстких дисков есть многоступенчатые рычаги, которые вносят небольшие изменения в направление только одной части целого рычага.
В некоторых жёстких дисках дорожки данных накладываются друг на друга. Эта технология называется черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording), и её требования к точности и позиционированию (то есть к попаданию постоянно в одну точку) ещё строже.
На самом конце рычагов есть очень чувствительные головки чтения-записи. В нашем HDD содержится 3 пластины и 6 головок, и каждая из них плавает над диском при его вращении. Для этого головки подвешены на сверхтонких полосках металла.
И здесь мы можем увидеть, почему умер наш анатомический образец — по крайней мере одна из головок разболталась, и что бы ни вызвало изначальный повреждение, оно также погнуло один из рычагов. Весь компонент головки настолько мал, что, как видно ниже, очень сложно получить её качественный снимок обычной камерой.
Однако мы можем разобрать отдельные части. Серый блок — это специально изготовленная деталь под названием «слайдер»: когда диск вращается под ним, поток воздуха создаёт подъёмную силу, поднимая головку от поверхности. И когда мы говорим «поднимает», то имеем в виду зазор шириной всего 0,0000002 дюйма или меньше 5 нм.
Чуть дальше, и головки не смогут распознавать изменения магнитных полей дорожки; если бы головки лежали на поверхности, то просто поцарапали бы покрытие. Именно поэтому нужно фильтровать воздух внутри корпуса накопителя: пыль и влага на поверхности диска просто сломают головки.
Крошечный металлический «шест» на конце головки помогает с общей аэродинамикой. Однако чтобы увидеть части, выполняющие чтение и запись, нам нужна фотография получше.
На этом изображении другого жёсткого диска устройства чтения и записи находятся под всеми электрическими соединениями. Запись выполняется системой тонкоплёночной индуктивности (thin film induction, TFI), а чтение — туннельным магнеторезистивным устройством (tunneling magnetoresistive device, TMR).
Создаваемые TMR сигналы очень слабы и перед отправкой должны проходить через усилитель для повышения уровней. Отвечающий за это чип находится рядом с основанием рычагов на изображении ниже.
Как сказано во введении к статье, механические компоненты и принцип работы жёсткого диска почти не изменились за многие годы. Больше всего совершенствовалась технология магнитных дорожек и головок чтения-записи, создавая всё более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводило к увеличению объёма хранимой информации.
Однако механические жёсткие диски имеют очевидные ограничения скорости. На перемещение рычагов в нужное положение требуется время, а если данные разбросаны по разным дорожкам на различных пластинах, то на поиски битов накопитель будет тратить довольно много микросекунд.
Прежде чем переходить к другому типу накопителей, давайте укажем ориентировочные показатели скорости типичного HDD. Мы использовали бенчмарк CrystalDiskMark для оценки жёсткого диска WD 3.5" 5400 RPM 2 TB:
В первых двух строчках указано количество МБ в секунду при выполнении последовательных (длинный, непрерывный список) и случайных (переходы по всему накопителю) чтения и записи. В следующей строке показано значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке показана средняя задержка (время в микросекундах) между передачей операции чтения или записи и получением значений данных.
В общем случае мы стремимся к тому, чтобы значения в первых трёх строчках были как можно больше, а в последней строчке — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих числах, мы просто используем их для сравнения, когда будем рассматривать другой тип накопителя: твердотельный накопитель.
На сегодняшний день внешние накопители получили огромную популярность. Их преимущества очевидны: легкое подключение к ноутбуку или настольному ПК, нет необходимости в дополнительном ПО. По сравнению с другими способами хранения и переноса информации (DVD-диски, флешки) внешние винчестеры гораздо более удобны и практичны. Как же выглядит и из чего состоит данный тип устройств?
Внешние винчестеры условно можно разделить на три основных типа в зависимости от того, какой тип диска установлен внутри устройства.
обеспечивает пользователя большим объемом свободного места. Но при этом физический размер устройств довольно велик. Подобные модели идеально подходят для использования в домашних условиях в качестве дополнительного дискового пространства. На них удобно хранить фотографии в формате RAW, видеофайлы в HD-качестве или огромные музыкальные коллекции.
удобен для повседневного использования, даже если пользователь ведет мобильный образ жизни. Подобные винчестеры привлекают своей компактностью и небольшим весом. Прибавить к этому отсутствие дополнительного блока питания (которые чаще всего имеют винчестеры фактора 3,5") и выходит, что данный тип винчестера наиболее практичен.
. Данные модели наиболее компактны, но при этом ограничены с точки зрения объема вмещаемой информации. Максимальный объем подобных винчестеров равняется всего 120 ГБ. На сегодняшний день это цифра, конечно, ничтожна, но рост этого показателя — лишь вопрос времени. Для тех, кому нужна максимальная компактность винчестеры формата 1,8" будут оптимальным вариантом.
Определившись с типом винчестера, стоит внимательно присмотреться к другому критерию выбора — скорости передачи данных. Скорость передачи бывает двух видов: скорость передачи по интерфейсу и скорость передачи носителя.
Скорость передачи по интерфейсу — максимальная теоретически достижимая скорость передачи данных от винчестера, из его буфера, в систему. Скорость передачи носителя показывает, как быстро данные могут быть перемещены на носитель или с него. Скорость помещения на носитель (т.е. записи, Write Speed), как правило, не равна скорости получения с него (чтения, Read Speed), и потому обычно отдельно указывается скорость записи и скорость чтения. Чем больше данные скорости — тем лучше.
Внешний жесткий диск состоит из контейнера для HDD, внутрь которого помещён винчестер. Контейнер и винчестер соединяются интерфейсом, который называется внутренним. На смену устаревшему IDE-интерфейсу пришёл SATA-интерфейс. Внешние жёсткие диски с IDE-интерфейсом уже практически невозможно встретить в продаже, да в них нет и практической необходимости. Таким образом, большинство внешних жестких дисков имеют внутренний SATA-интерфейс.
Что касается внешнего интерфейса, то для подавляющего большинства внешних винчестеров это USB 2.0. Что логично, так как на данный момент это самый популярный интерфейс в современной технике. Кроме того, встречаются интерфейс старого образца IEEE 1394 (FireWire) и интерфейс нового образца eSATA — самый "молодой" из всех внешних интерфейсов разбираемых нами. Средняя практическая скорость данного интерфейса выше, чем у USB 2.0 и IEEE 1394 (FireWire) — это плюс. Также к плюсам стоит отнести то, что в отличие от IEEE 1394 (FireWire), eSATA имеет один вариант разъёма, что делает его таким же универсальным, как и USB 2.0. Главный минус на данный момент (начало 2009 года) — это "молодость" стандарта, благодаря чему он недостаточно распространён в подавляющем большинстве компьютеров. Но стоит также отметить, что наличие всех указанных плюсов готовит для eSATA отличное будущее и вполне возможно, что данный интерфейс вскоре станет номером 1 и не только в качестве внешнего интерфейса для внешних жестких дисков, обогнав даже делающего первые шаги USB 3.0 имея перед ним превосходство в скорости.
Другим не менее важным критерием является размер буфера. В буфере (по-другому его называют кэш-память) хранятся данные, обращение к которым происходит наиболее часто или данные, которые могут понадобиться пользователю в следующий момент времени.
Ввод/вывод информации из буфера происходит очень быстро, данные передаются системе с максимальной для интерфейса скоростью. Таким образом, чем больше объем буфера, тем больший объем необходимой информации хранится в нем, тем быстрее работает сам винчестер.
Не менее важным параметром является скорость вращения шпинделя — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных. Во внешних жестких дисках можно встретить две скорости: 5400 и 7200 об./мин. Разумеется, чем скорость выше — тем комфортнее и быстрее будет работать с винчестером.
Поскольку содержание и интерфейсы примерно одинаковые, то каждый производитель борется за своего покупателя, работая над дизайном устройства, в результате чего разбегаются глаза, т.к. внешний жесткий диск может быть, например в
Читайте также: