HDD (винчестер, жёсткий диск) – энергонезависимый накопитель цифровых данных, работа которого основана на принципе магнитной записи. Информация на нём хранится в виде битов – условных нулей и единиц. Рассмотрим, что скрыто в корпусе жёсткого диска, как он работает, ознакомимся с основными характеристиками и критериями выбора устройства. 

Из чего состоит жесткий диск

Основная масса накопителя приходится на литой корпус из стали или алюминиевого сплава. Большой вес и толщина исключают изгибание металла, а массивность – минимизирует вибрации, возникающие вследствие работы электродвигателя.

Одни производители делают корпус герметичным – откачивают из него газы, другие – после откачки заполняют пространство нейтральным газом: азот, гелий. Внутри корпуса расположен отполированный металлический диск/пластина (или несколько). Он жёстко крепятся к шпинделю электрического двигателя. Это композитный материал, состоящий из множества слоёв металлов. Если пластин несколько, они разделяются сепаратором. Данные записываются на одну или обе стороны диска.

Также оболочке находится устройство позиционирования, состоящее из малоинерционного двигателя, соленоида, блока считывающих головок и сильных магнитов. Для предотвращения проникновения внутрь частиц пыли используется фильтр рециркуляции.

К нижней части корпуса крепится печатная плата. Она управляет работой устройства – принимает сигналы позиционирования головки, вырабатывает на их основе управляющие воздействия. На плате размещены разъёмы для подключения жёсткого диска к блоку питания, материнской плате компьютера / ноутбука и ряд контроллеров:

• Основной – обработчик инструкций, корректировщик ошибок.
• Для кэширования данных.
  
• Управления электродвигателем.
  
• Флеш-память с прошивкой – хранит программы для обработки сигналов.
  

Также на плате расположены перемычки, позволяющие задавать режимы работы устройства.

Принцип работы HDD

Электрический двигатель разгоняет пластину (-ы) до постоянной скорости от 5400 до 10000 об/мин для персональных компьютеров, 15000 об/мин для серверных моделей. Их поверхность покрыта несколькими слоями металлов, имеющими структуру зёрен с собственным магнитным полем. Поверхность дисков разделена на секторы и дорожки. 

Пока пластина не разгонится, головка находится на парковочном месте. После разгона шпинделя с диском до постоянной скорости магнитная головка начинает парить над её поверхностью на высоте ~10 нм.

При прикладывании к катушке головки переменного тока в ней возникает магнитное поле, которое воздействует на ферромагнетик на поверхности пластины (зерно) – устанавливает его магнитный момент в состояние «0» или «1» – это бит данных. Для считывания головка поочерёдно парит над ячейками, в которых хранятся его фрагменты, в нужной последовательности, фиксируя импульсы напряжения – это «единицы». Так считываются файлы.

Существует несколько технологий считывания и записи информации на HDD.

Характеристики

Не все HDD одинаковые, они отличаются рядом параметров.

• Ёмкость – ключевая характеристика жёсткого диска. Определяет объём хранимой на нём информации.
• Интерфейс – тип разъёма и протокол обмена данными.
  
• Форм-фактор – диаметр пластины с магнитным покрытием.
  
• Скорость вращения шпинделя.
  
• Объём кэш-памяти, буфера или кэша – определяет скорость считывания информации. Колеблется в пределах 8 – 128 МБ.
  
• Время доступа – время, нужное для позиционирования головки на произвольный участок поверхности диска.
  
• Скорость чтения/записи или передачи информации.
  
• Надёжность – среднее время работы.
  

Как выбрать HDD

При выборе накопителя обращайте внимание на описанные выше характеристики. Типичная ёмкость зависит от ваших потребностей, колеблется в районе 1 – 8 ТБ. Покупая новый винчестер, берите модель с разъёмом SATA III, предыдущие поколения интерфейса устарели.

Также учитывайте следующие параметры:

• Частота вращения диска – 5400 об/мин – характерна для портативных и используемых в ноутбуках моделей, 7200 об/мин – типичная скорость компьютерных HDD.
• Шумность – к тихим относят модели с уровнем шума до 26 дБ.
  
• Энергопотребление – важно для портативных устройств.
  
• Ударостойкость – сопротивляемость перегрузкам, ударам, вибрации – актуальна для накопителей для портативных устройств.
  
• Тип: внутренний – к материнской плате подключается через SATA II / III или внешний – преимущественно через USB.
  
• Форм-фактор или размер дисков: 3,5” – преимущественно для ПК и 2,5” – для ноутбуков и внешних накопителей.
  
• Производитель – отдавайте предпочтение проверенным брендам: WD, Seagate.

Вопреки стремительному развитию технологий SSD, HDD ещё многие году будут пользоваться спросом, поэтому потребители должны разбираться в характеристиках, критериях выбора и принципе работы накопителей на магнитных дисках.