Запись и считывание информации с рабочих поверхностей осуществляют специальные магнитные головки. Головки стоят гораздо дороже самих дисков, поэтому иногда в винчестерах некоторые рабочие поверхности остаются без головок (для снижения стоимости).
Простой пример (с моделированием)
Возьмите обычную расческу и несколько компакт-дисков. Вставьте диски между зубьями расчески и оденьте на карандаш. У вас в руках примерная модель жесткого диска, где карандаш – это шпиндель, компакты – магнитные диски, а зубья расчески – головки.
При вращении дисков (на безумно больших скоростях) головки как бы парят на воздушной подушке над поверхностью дисков, так как возникающий поток воздуха не дает головкам соприкасаться (то есть биться как сумасшедшим) с поверхностью. Чтобы головки не портили поверхность диска, находящегося в выключенном состоянии, происходит их «парковка» – перемещение в специально отведенную зону диска и «мягкая посадка» на специально обработанную поверхность.
Во время процесса чтения/записи информации головки могут перемещаться над поверхностью вращающегося диска от края к центру и обратно. Движением головок, как и вращением дисков, управляет специальное электронное устройство – контроллер жесткого диска.
Наверняка вы уже догадались, что попадание любого инородного тела (даже пылинки) в сердце этого «бешеного мотора» может привести к серьезной поломке. Поэтому вся конструкция и помещается в защитный металлический герметичный блок (см. рис. 4.10). Даже давление между внутренней и внешней средой винчестера регулируется с помощью специальных фильтров. Отсюда правило: никогда не разбирайте работоспособные жесткие диски. Собрать обратно без пыли вы их не сможете.
Дорожки, секторы и цилиндры
Если идентификация данных в оперативной памяти осуществляется с помощью определения номеров столбца и строки, в которых находится нужная ячейка с информацией, то для жестких дисков разработана так называемая спецификация P-CHS.[9]
Разобраться с ней очень просто. Во-первых, каждый диск разбивается на концентрические окружности, называемые дорожками (треками). Именно на дорожки записываются данные, и именно над ними парят головки. Дорожки нумеруются, начиная от внешней (нулевой трек). Головки, в свою очередь, тоже нумеруются, начиная с нулевой.
Вертикальная совокупность дорожек, имеющих один и тот же номер, образует цилиндр.
Каждая дорожка дробится на равные сегменты, называемые секторами, – это небольшие участки поверхности вдоль дорожки, содержащие 512 байт информации. Секторы также нумеруются, начиная с первого.
Таким образом, спецификация P-CHS позволяет найти данные по комбинированному номеру, состоящему из номеров головки, цилиндра и сектора.
Виды жестких дисков
В настоящее время вы можете встретить три вида жестких дисков в зависимости от их интерфейса (способа подключения к материнской плате).
• SCSI (Smart Computer Systems Interface – системный интерфейс малых компьютеров). Данный интерфейс (кстати, его название читается как «скази», хотя это и противоречит правильному английскому произношению) был создан в 1986 году и предназначен для подключения к компьютеру различных устройств, в том числе винчестеров (рис. 4.11).
Рис. 4.11. Винчестер с интерфейсом SCSI
SCSI отличается высокой скоростью передачи данных (до 320 Мбайт/с), низкой нагрузкой на процессор и возможностью одновременного подключения до 15 устройств (как внутренних, так и внешних). Но есть два маленьких «но». Во-первых, сам SCSI-винчестер стоит намного дороже, чем жесткие диски других видов. А во-вторых, к такому жесткому диску придется допонительно покупать SCSI-контроллер, а он тоже очень дорогой. По причине дороговизны винчестеры с интерфейсом SCSI практически не встречаются у обычных пользователей. Как правило, их можно обнаружить на серьезных машинах в солидных фирмах. Вот если вы когда-нибудь начнете серьезно работать с видео, тогда и будет смысл задуматься о SCSI. А пока просто запомните, что существует такой интерфейс.
• Интерфейс ATA (Advanced Technology Attachment) был создан в качестве альтернативы SCSI. Его разновидность PATA (Parallel ATA) используется для подключения так называемых IDE[10] – устройств, имеющих встроенный контроллер (см. рис. 4.10). Это означает, что для IDE-диска не нужно отдельно покупать контроллер, в отличие от SCSI.
ATA-интерфейс получил широкое распространение, так как намного дешевле и проще, чем SCSI. Именно поэтому большинство производителей материнских плат интегрируют в свою продукцию разъемы именно для IDE-устройств (см. рис. 3.10).
Следует отметить, что ATA-интерфейс имеет и ряд недостатков:
– несколько меньшую производительность – наиболее быстрые спецификации интерфейса UltraATA/100 и UltraATA/133 позволяют осуществлять передачу данных со скоростью 100 и 133 Мбайт/с соответственно (сравните со скоростью SCSI);
– невозможность подключения более четырех устройств;
– невозможность подключения внешних устройств.
Однако смеем предположить, что многие пользователи этих минусов просто не заметят. Поэтому именно такими жесткими дисками укомплектовано большинство домашних компьютеров. И хотя на смену им уже приходят представители следующего поколения, вы наверняка неоднократно будете иметь дело именно с IDE-дисками.
В процессе совершенствования жесткие диски IDE обзавелись еще одним приятным качеством – режимом DMA (Direct Memory Access – прямой доступ к памяти). Скажем несколько слов и о нем.
Дело в том, что раньше обмен информацией между винчестером и оперативной памятью происходил при участии процессора. Сами понимаете, что лишние хлопоты отнюдь не ускоряли его работу. Режим DMA позволяет жесткому диску и оперативной памяти обмениваться данными напрямую. Процессор в этот момент занимается другими важными делами, и все довольны. Режим DMA поддерживают все современные винчестеры. Так что волноваться из-за его отсутствия стоит только в случае покупки подержанного жесткого диска.
• SATA (Serial ATA) – новая технология, которая, несомненно, вытеснит ATA (рис. 4.12). В настоящее время интерфейс SATA позволяет передавать данные со скоростью 150 Мбайт/с, но разработчики обещают, что скоро увеличат этот показатель до 600 Мбайт/с.
Рис. 4.12. Разъем SATA на жестком диске
• SATA II – дальнейшее развитие интерфейса SATA. Скорость обмена данными у этого интерфейса достигает 300 Мбайт/с.
Реальная же скорость приема/передачи данных от винчестера контроллеру и в обратном направлении, как правило, ниже. Это зависит от множества факторов.
Интерфейс SATA поддерживают практически все современные материнские платы, и, вероятно, в скором будущем этот интерфейс полностью вытеснит ATA.
Что касается внешних размеров жестких дисков, то определяющей здесь является ширина. Возможных вариантов два: 5,25 и 3,5″ (помните еще, что такое дюймы?). В зависимости от этого винчестер крепится в одной из секций корпуса (см. рис. 3.3). Жесткие диски размером 5,25″ практически не встречаются, вряд ли вам случится устанавливать такой на свой компьютер. Что касается высоты, то она может изменяться (в разумных пределах, конечно) в зависимости от емкости и модели. В ноутбуках применяются совсем маленькие винчестеры размером 2,5″. В последнее время такие устройства часто используются в видеокамерах, мультимедийных проигрывателях и даже как внешние носители информации. В настольных компьютерах жесткие диски 2,5″ не используются (они медленнее и дороже).
На этом, пожалуй, закончим краткий обзор различных видов жестких дисков и перейдем к рассмотрению критериев их оценки, которые применимы к «винтам» всех типов.
Параметры винчестеров
Рассмотрим основные параметры, которыми характеризуются жесткие диски.
• Объем. Здесь, как и в большинстве случаев с памятью, действует правило: чем больше – тем лучше! В настоящее время вы можете найти в продаже жесткие диски объемом от 80 Гбайт. При выборе винчестера следует учитывать, что стоимость дисков, отличающихся друг от друга по объему в два раза, может разниться на каких-нибудь $10. Поэтому стоит обращать внимание и на другие его параметры.
• Скорость вращения шпинделя. Данный параметр влияет на скорость работы жесткого диска и, как следствие, на производительность всего компьютера. Так что на скорости вращения шпинделя мы бы экономить не советовали, тем более что стоимость более быстрой модели не значительно выше.
Максимальная скорость вращения для IDE-дисков составляет 7200 об/мин, более медленные крутятся со скоростью 5400 об/мин (это значение встречается уже разве что у винчестеров ноутбуков). Один из авторов слышал как-то забавный довод, что, мол, медленные «винты» реже ломаются. Так давайте вернемся к счетам с костяшками, они вообще вечные.
