Что такое "винчестер" или жесткий диск компьютера. Что такое жесткий диск компьютера
Если вы услышали слово "винчестер", существует несколько возможных вариантов, о чем говорят собеседники. Конечно, это может быть банальный разговор двух компьютерщиков, однако даже в этом случае не известно, о чем именно идет речь. Давайте разберёмся, что такое винчестер.
Происхождение
Первое и исходное значение этого слова приходит к нам из сферы производства оружия. Винчестер - это общее название ружей, производившихся компанией Winchester во второй половине 19 века. Они использовали рычажную систему перезарядки и подствольно-трубчатый магазин. Винчестеры были достаточно распространены в США в то время, хотя это и было сильно преувеличено кинематографом и литературой 20 века.
В большинстве случаев под винчестером подразумевают винтовку образца 1866 года. Согласно заявлениям производителей, винтовка должна была обеспечивать высокую скорострельность, до 60 выстрелов в минуту. В конце 60х годов выпуск патронов под эту модель прекратился.
Однако отдельного упоминания стоит винтовка Winchester Model 1894, она же Winchester .30-30 rifle. Выпускавшаяся до 2006 года, она стала одной из самых популярных и известных винтовок, использовавших рычажный взвод. Название именно этого оружия послужило примером для появления в сленге компьютерщиков слова "винчестер" или "винт".
IT-сфера
Так что такое винчестер в компьютере? Это не что иное, как накопитель на жестких магнитных дисках или же просто жесткий диск. Первый накопитель имел внутреннюю маркировку 30-30, что, по мнению создателя, очень похоже на название вышеупомянутой винтовки.
Что такое винчестер для обычного компьютерного пользователя? Это то место в компьютере, на котором хранятся все данные. В настоящее время объёмы жестких дисков достигают достаточно больших объёмов, в среднем до 2 террабайт, однако и этого обычному человеку недостаточно. Хранимые на персональном компьютере мультимедийные файлы быстро оставляют пользователя без свободного места на жестком диске.
Что такое винчестер в компьютере для айтишника? Жесткий диск - это запоминающее устройство случайного доступа, использующее технологию магнитной записи. Информация в них записывается на жесткие пластины, покрытые ферромагнитным материалом. Считывание информации в них происходит с помощью специальных головок при вращении пластин. В рабочем состоянии они, не касаясь поверхности, получают информацию с НМЖД, а в выключенном находятся в безопасном положении, чтобы избегать физического контакта с поверхностью жесткого диска.
В персональном компьютере жесткий диск располагается внутри системного блока и подключается непосредственно к материнской плате черех SATA-порт и блоку питания.
Внешние технологии
Что такое винчестер на компьютере, реализованный вне системного блока? Это внешняя память, подключаемая к персональному компьютеру через USB-интерфейс.
Первые внешние жесткие диски можно было собрать по частям. Для этого пользователь покупал обычный жесткий диск и внешний корпус для него. Винчестер вставлялся в корпус и через переходник подключался к USB-разъёму. В этой организации внешней памяти существовало несколько существенных недостатков.
- Система охлаждения. Если вы планируете использовать такую реализацию жесткого диска, а работать с ним надо каждый день и круглые сутки, то существующей охлаждающей системы недостаточно, а точнее она там напрочь отсутствует. В результате очень большой шанс испортить диск перегревом.
- Низкая скорость USB-концентратора. По сравнению с интерфейсом, используемым внутри системного блока, USB не способен обеспечить быструю передачу данных для больших объёмов информации.
- Расположение в пространстве. Многие корпуса предлагают крепление в вертикальном расположении, а не в горизонтальном, что очень сильно влияет на эксплуатацию и приводит к физическому повреждению диска.
Что такое винчестер, способный нормально и долго прослужить своему хозяину? Современные внешние диски сделали хороший шаг вперёд по сравнению с описанным вариантом. Сейчас вы можете смело покупать готовые жесткие диски и пользоваться ими.
Ноутбук
Что такое винчестер в ноутбуке? Это точно такой же жесткий диск, как и в персональном компьютере, за исключением небольших технологических изменений в реализации. НМЖД в ноутбуке по реализации больше похож на внешние жесткие диски, поскольку имеет более компактные размеры.
Эта статья должна была помочь вам понять, что такое винчестер, и откуда произошло это название. Надеемся, эта статья пригодится вам в повседневной жизни.
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.
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.
→
→
→
╔═───────────────════════───────────────═╗
│ "ВИHЧЕСТЕР" HА SCORPION"Е │
│ ДЛЯ │
│ "ЧАЙHИКОВ" │
╚═──────────────────────────────────────═╝
(c) Юрий Буравцов
Что такое - "винчестер"
и Для чего он нужен
Эти устройства похожи в одном на сами
компьютеры, в которых они устанавливаются.
Люди не понимают, как они нуждаются в них
до тех пор, пока не начнут ими пользовать-
ся. Внезапно оказывается, что эти устройс-
тва им
жизненно важно необходимы
, и эта
необходимость растёт с каждым днём их экс-
плуатации. После работы с жёстким диском
все удивляются, как это можно обойтись без
него. Он помогает увеличить быстродействие
выполнения каждодневной работы по загрузке
определённых программ. Благодаря тому, что
он позволяет организовать работу с инфор-
мацией очень быстро, существенно повысив
производительность системы, кажется, что
остальные составляющие компьютера улудшают
свои характеристики.
Мне, как члену редакции, для работы с
огромными объёмами информации винчестер
был просто жизненно необходим. До его ис-
пользования я возился с дискетами, как
когда-то давным давно - с аудио-кассетами,
где хранились различные программы для ZX
Spectrum... А вы помните это время? Какое
чувство у вас при этом возникает?
Что же такое - жёсткий диск? Рассмотрим
его более подробно.
В отличие от дисковода флоппи-дисков,
головки чтения/записи винчестера не сопри-
касаются с рабочими поверхностями диска.
Объясняется это тем, что жёсткий диск пос-
тоянно вращается со скоростью от 3600 обо-
ротов в минуту и выше, благодаря чему дос-
тигается высокая скорость обмена информа-
цией. Hо всё-таки головки находятся на
расстоянии нескольких микрон от рабочих
поверхностей диска. Поэтому пространство в
зоне обмена должно быть механически чис-
тым. Что это значит? Любая пылинка по
сравнению с расстоянием между головкой и
поверхностью кажется валуном, который спо-
собен изменить направление головки. А это,
в свою очередь, может привести к так назы-
ваемому
падению
головки. При этом магнит-
ное покрытие диска приобретает глубокую
борозду. Естесственно, на этом месте уже
обмен информацией с компьютером невозмо-
жен.
Поэтому все жёсткие диски герметически
закрыты металлическими кожухами, а внут-
реннее пространство диска заполнено инерт-
ным газом.
Я упомянул понятие
"рабочие поверхнос-
ти"
. Что это значит?
Дело в том, что современные жёсткие дис-
ки снабжены, как правило, несколькими дис-
ками
(блинами)
, расположенными один над
другим. Все они вращаются на одной оси с
одинаковой скоростью. Hесколько дисков су-
щественно повышают ёмкость всего винчесте-
ра (это ясно по определению).
Когда винчестер не работает, то головки
чтения/записи прижаты к поверхностям, а
при вращении диска создаётся воздушный по-
ток, который как бы приподнимает головки.
Поэтому в моменты старта или останова вин-
честера возможно повреждение магнитного
слоя диска. Старые модели винчестеров пе-
ред выключением питания нуждались в запус-
ке специальной программы, которая отводила
головки на неиспользуемое пространство
диска, процесс этот называется
парковкой
головок. В современных винчестерах это
происходит автоматически. Кроме того, при
толчке или любом другом неосторожном обра-
щении с винчестером может произойти смеще-
ние головок с неиспользуемой поверхности
на используемую. Поэтому современные моде-
ли винчестеров обладают
фиксатором
, удер-
живающим головки в зоне парковки на время
выключения питания.
Вообще же современная технология маг-
нитных покрытий жёстких дисков позволяет
не опасаться случайных падений головок,
т.к. сейчас покрытия настолько прочные,
что головка просто отскакивает от диска,
едва упав на него. В худшем случае выбьет-
ся лишь один сектор...
Чем ближе располагается головка к диску,
тем она более надёжно считывает информа-
цию, поэтому таким путём также достигается
повышение плотности чтения/записи.
Существует несколько типов интерфейсов
винчестеров. Hаиболее распространёнными
являются два:
IDE (Integration Drive
Electronic)
и
SCSI (Small Computer System
Interface)
. Интерфейс SCSI позволяет быст-
рее работать с массивами данных, чем IDE,
поэтому он более дорогой. В то же время
существует разновидность IDE -
Enchanced
IDE - усовершенствованная встроенная
электроника управления диском, позволяющая
использовать накопители свыше 500 МБ (ин-
терфейс IDE не позволял этого). Hа данный
момент интерфейс
E-IDE
является самым
распространённым.
При покупке винчестера стоит, так ска-
зать, "взглянуть в будущее"... Что это
значит? Это значит, что лучше всего поку-
пать надёжную вещь и достаточно большой
ёмкости. Ведь винчестер пригодится в даль-
нейшем не только на Spectrum"е, но и на
других машинах... К тому же, памяти, как,
впрочем, и денег, никогда не бывает слиш-
ком много. У меня винчестер ёмкостью 1,08
ГБ (гигабайт), из которых уже используется
ровно треть...
Кстати, пара слов о ёмкости диска. Изго-
товители устройств оперативной памяти счи-
тают, что в килобайте 1024 байта, а в ме-
габайте - 1024 килобайта. Именно этот
"двоичный" мегабайт мы и считаем за насто-
ящий мегабайт. С другой стороны, произво-
дители жёстких дисков полагают, что мега-
байт - это миллион байтов. Поэтому уста-
новленный стандартом IDE лимит на 528
МБайт в системе производителей жёстких
дисков равняется 504 "настоящим" мегабай-
там. Hе поэтому ли жёсткие диски выглядят
больше, чем они есть на самом деле?
Так что имейте ввиду.
О моделях. Hаиболее приемлимыми с точки
зрения производительности - то это
Western
Digital
и
Seagate
, компактности -
Seagate,
стоимости -
Conner
... Вообще, цены на
жёсткие диски постоянно падают, т.к. раз-
рабатываются всё новые и новые винчестеры
с большей ёмкостью. Года три-четыре назад
сенсацией были винчестеры ёмкостью 540 МБ,
сейчас же цифрой
9,1 ГБ
мало кого уди-
вишь...
Один из основных узлов любого компьютера – это жесткий магнитный диск, который используется в качестве накопителя постоянной информации.
Это устройство имеет несколько «неформальных» названий: хард-диск, винчестер или «винт».
Почему жесткий диск называют винчестером?
Винчестерами жесткие компьютерные диски начали называть в США в 70-х годах ХХ века. Тогда компанией IBM был выпущен первый аналог современных жестких дисков: устройство, состоящее из двух шкафов, внутри которых располагались магнитные диски емкостью 30 Мб каждый.
Маркировалось оно надписью «30х30» — точно такая же надпись присутствовала на винтовке известной фирмы «Winchester». Сначала жесткие диски называли «винчестерами» в шутку, но вскоре название прочно закрепилось за ними и стало почти официальным.
Как устроен винчестер компьютера?
Принцип устройства жесткого компьютерного диска остается неизменным в течение нескольких десятков лет. Конечно, технические детали претерпели серьезные изменения, но главные черты конструкции остались такими же, как и сорок лет назад.
Винчестер представляет собой несколько тонких стеклянных либо алюминиевых дисков, на поверхность которых нанесен тонкий слой диоксида хрома. Диски закреплены строго параллельно друг другу на шпинделе и закрыты алюминиевым корпусом. Кроме того, внутри корпуса находится блок магнитных головок.
Электродвигатель приводит диски в движение, и они начинают вращаться с постоянной скоростью. Возникающие потоки воздуха удерживают головки на некотором расстоянии от поверхности дисков, благодаря чему на ней не остается царапин или потертостей.
Верхний слой жесткого диска служит для записи и считывания информации. Эту работу выполняют магнитные головки, которые перемещаются над поверхностью дисков, находя нужные положения по специальным меткам на диске.
Конечно, диаметры современных винчестеров значительно уменьшились по сравнению с первыми моделями, а информационная емкость, наоборот, возросла в сотни тысяч раз. Однако первые винчестеры имели примерно такое же принципиальное устройство.
Запись информации на винчестер
Процесс записи и чтения информации основан на двоичном коде: наличии либо отсутствии сигнала. Зашифрованный таким образом информационный блок, преобразованный в колебания электрического тока, подается на блок магнитных головок винчестера.
Головки находят нужный участок диска и преобразуют колебания тока в колебания магнитного поля. При этом на поверхности диска создаются микроскопические участки: одни намагниченные, другие – не намагниченные. Двоичный код записи таким образом оказывается перенесенным на винчестер.
Процесс считывания информации выглядит аналогичным образом: блок магнитных головок проходит над нужным участком диска, и благодаря наличию колебаний магнитного поля, генерируемого поверхностью диска, в головках то возрастает, то уменьшается электрические напряжение.
Считанная информация поступает в , где обрабатывается и выводится на экран. Монитор показывает нам текст или изображение, которое хранится на жестком диске.
Форматирование жесткого диска
Процесс форматирования жесткого диска напоминает стирание информации со школьной доски. Магнитные головки полностью уничтожают все, что было ранее записано на диске, и разбивают его поверхность на секторы для новых записей. Совершенно новые диски тоже подвергаются форматированию: это необходимо для упорядочения процесса записи и чтения.
Представление информации на винчестере
Информация записывается на винчестер не беспорядочно, а в виде окружностей (дорожек), расположенных одна в другой. Винчестер состоит из нескольких дисков, и каждая головка «отвечает» за одну сторону одного диска, но все они перемещаются одновременно на одну и ту же глубину.
Поэтому информация записывается сразу на несколько дисков, дорожки которых образуют цилиндрическую поверхность. Диски разбиваются на секторы, причем одна дорожка сектора содержит 512 байт.
Логическое представление информации отличается от ее физического размещения. Во время форматирования винчестер разбивается на так называемые логические диски, каждый из которых обозначается латинской буквой. Размер каждого логического диска назначается произвольно, по желанию владельца компьютера.
Такое представление информации выбрано для удобства пользователей. Для перевода логических координат в физические существует специальный транслятор, расположенный в корпусе винчестера.