Сегодня мы поговорим о жестких дисках.
Обновлено: 29.05.2022
Конечно правильнее говорить: "Накопитель на жёстких магнитных дисках - НЖМД". Ох как я люблю и уважаю эти русскоязычные аббревиатуры. На английском название будет HDD или HMDD что значит: "Hard (magnetic) disk drive". В разговорном значении часто применяют "жёсткий диск" или "винчестер". Жесткий диск, да он именно жесткий, на основе жестких алюминиевых пластин, ну или стеклянных (помните такие?).
А раньше были мягкие дискеты. Сначала такие, помните?
А потом такие
Название «Винчестер» (Winchester) появилось благодаря работавшему в фирме IBM Кеннету Хотону, руководителю проекта, в результате в 1973 году был выпущен жёсткий диск модели IBM 3340, инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля по 30 мегабайт каждый, что по созвучию совпало с обозначением популярного охотничьего оружия — винтовки Winchester Model 1894, использующего винтовочный патрон 30-30 Winchester.
В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось до сих пор и сократилось до слова «винт» (иногда «винч»).
Я не буду вдаваться в особенности строения жестких дисков о расскажу о различиях. Так я уже давно перешел на SSD - твердотельные накопители, так сделали все нормальные пользователи ПК.
Но старые HDD диски остались они заняли почетное меcто архивных жестких дисков, дисков для бекапов, а так же перекачивали в системы видеонаблюдения. Так у меня все HDD довольно старые и работают они либо как архивы, либо во внешних сетевых накопителях, либо в системах видеонаблюдения. Пришла мне тут давеча, идея купит систему видеонаблюдения для дачи, но туда нужен жесткий диск. Я решил свой старый WD1001FALS на 1 ТБ который стоит у меня на рабочем компе поменять, установить его в систему видеонаблюдения (Статьи на канале: "Камера видеонаблюдения DAHUA DH-HAC-HFW1220RP - выбор, настройка, эксплуатация." и "Гибридный видеорегистратор HiWatch DS-H104G обзор и полная настройка с удаленным доступом через интернет"), а в свой ПК купить новый HDD, но какой? Об этом и будет разговор, сосредоточимся на относительно новых фишках HDD, чем они отличаются от старых и что стоит покупать в сегодняшних реалиях.
История
Первое устройство хранения данных с произвольным доступом, позднее названное жестким диском (Hard Disc Drive, HDD), или винчестером, было выпущено компанией IBM в 1956 году. Прошло 66 лет а мы все продолжаем пользоваться механическим, магнитными жесткими дисками. С момента создания HDD плотность записи накопителей удваивалась каждый год и так продолжалось до 2010 года, когда рост плотности записи начал замедляться. Кстати очень интересное число 2010 год, в этого времени интернет начинает манятся (статья на канале: "Когда и почему поломался интернет? И извечный вопрос, что делать?"), и не связано ли это с теоретическим пределом в развитии микроэлектроники, мы начали подходить к атомному пределу нашего обычного материального мира). Это связано с тем, что перпендикулярная магнитная запись(PMR) при которой магнитные дорожки не пересекаются стала приближаться к своему теоретическому пределу в 1ТБит на квадратный дюйм. А все дело в магнитном домене, один такой домен кодирует один бит информации, намагничен единица, не намагничен ноль. Размере домена при плотность записи в 1ТБит на квадратный дюйм 25Ѕ25 нм. Для того что бы осознать что это за величина сравним с другими размерами и длинами, так:
- Длины волн видимого человеком света: 380—760 нм.
- Расстояние между атомами углерода в алмазе: 0,154 нм.
- Углубление на компакт-дисках, pit: 100 х 500 нм (не намного больше да?)
- Современные технологии производства микросхем: 7—20 нм, до 5 нм и даже до 2нм
Таким образом получается, что один домен это порядка 170 -200 атомов. Сделать меньший домен пока не удается, все равно намагничиваются все 200 атомов или такой домен начинает самопроизвольно размагничивается, а это значит что жёсткий диск начинает терять данные. Что же делать? Как быть? Все пропало и магнитная запись отмирает? Да по всей видимости та запись которой мы пользовались все это время отмирает, они уже не в состоянии обеспечить требуемую плотность, но наши ученные, да и наши то же! Но я же не сказал в какой стране они будут работать, придумают обязательно что то новое и революционное. И такое новое уже придумано и даже уже поступило в продажу, но не для всех...
Классификация
Повторюсь она уже была в статье: "Роутер TP-Link TL-MR3020 - модернизация, добавим SSD и памяти. Часть III". Это не полная классификация, на самом деле она еще больше, но меня устраивает вот такая. Диски для ПК делятся:
По использованию
- Корпоративное (дата центры)
- Домашнее (домашние ПК)
По месту расположения
- Внешние
- Внутренние
По разъемам
- SATA
- mSATA
- M.2
- Слот PCI-E
- PATA (IDE) (устаревший)
- SCSI (устаревший)
- USB 2.0
- USB 3.0
Форм фактор
- 2,5 дюйма
- 3,5 дюйма
Протоколы передачи данных
- PATA
- SATA (AHCI)
- NVMe
По количеству использованных дисков
- Одиночный диск
- RAID массив (0, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 1E)
По способам хранения информации
- HDD
- SSD
По использованию новых технологий
- С PMR (традиционная запись)
- С другими технологиями и о них будет ниже.
Технологию увеличение плотности магнитной записи.
На сегодняшний момент существует два типа записи
- PMR - перпендикулярная магнитная запись.
- SMR – черепичная магнитная запись (о ней ниже)
PMR - перпендикулярная магнитная запись или традиционная магнитная запись (CMR)- магнитные дорожки записываются бок о бок без перекрытия, рядом с друг другом. Одна дорожка не влияет на другую.
Как говорилось ранее главная причина размагничивания доменов и намагничивания соседних участков при уменьшении размеров доменов - супермагнитный эффект. Победить суперпарамагнитный эффект в HDD можно двумя способами:
- Можно увеличить размер магнитного домена (т.е. физический размер головки записи), но это приведет к уменьшению плотности записи, а значит и к уменьшению общего объема накопителя
- Можно использовать магнитный сплав с большей коэрцитивной силой, но тогда нужно поднимать энергию записи, а это означает увеличение размеров головки записи, а значит и увеличение магнитных доменов и уменьшение плотности записи. Так, по крайней мере, предполагалось.
Как видим и то и другое не приемлемо так как увеличивает размеры устройства и повышает энергопотребление.
Но выход есть! Либо нагревать, либо создавать такие внешние условие когда изменить вектор магнитного поля будет легче изменить, либо приближать записывающую головку к поверхности диска, кстати, обычное положение головки над пластиной 2 нм, но нужно меньше и это сложно, но еще возможно. Нагрев осуществляется с помощью лазера, а внешние условия намагничивания меняются с помощью микроволновки микроволнового излучения, эти технологии называются:
Технология HAMR
Нагрев происходит лазером до температуры примерно 500 градусов Цельсия. Затем происходит намагничивание и естественное охлаждение. после которого данный участок сохраняет магнитные свойства и более стабилен чем до нагрева. Естественно площадь магнитного домена уменьшается, а значит растет плотность записи что нам и надо!
Технологии MAMR
Microwave-Assisted Magnetic Recording, или Микроволновая Магнитная Запись. При воздействии электромагнитного поля поля с частотой 20-40 ГГц происходит резонанс, что приводит к прецессии магнитных моментов доменов в этом поле. Магнитный момент отклоняется от своей оси и для изменения его переворота головке записи нужно значительно меньше энергии, а сам домен может быть меньших размеров. Использование технологии MAMR позволяет взять ферромагнитные вещества с большей коэрцитиивной силой (для их размагничивания нужно большее магнитное поле), а значит можно уменьшить размер магнитных доменов без опасения вызвать суперпарамагнитный эффект. Подробнее на Хабре
Но можно пойди другими путями и уменьшать зазор между диском и головкой чтения/записи и тут нам поможет:
Гелий
Почему гелий?
У него выше текучесть отсюда меньше подъемная сила и ниже турбулентность. А это значит, что головки могут парить ниже над блинами. Зазор между дисками сокращается — в тот же корпус можно «впихнуть» больше пластин. На данный момент в полтора-два раза больше, так старшие гелиевые модели построены на девяти «блинах», а обычные, «атмосферники» — максимум на шести (чаще пяти)
Но гелий легкий газ, а кстати следующий водород, а так как он легче воздуха, выше текучесть, а если вытечет? Хотя вроде массовых проблем пока не наблюдается, хотя с момента внедрения прошло уже 9 лет.
Ну и дальнейшее развитие этой темы это...
Вакуумирование
Ну тут понятно откачали весь воздухи и головка чтения/записи упала на диск . На самом деле это технология еще в разработке, но вроде уже создали действующие образцы.
Положительные моменты:
- Увеличением их емкости на более, чем 35%.
- Уменьшение коррозии, как оказалось это огромная проблема, правильнее конечно сказать не коррозия в полном понимании этого слова, когда нам разу представляется кусок рыхлой ржавчины, а окисление.
- Отказ от смазки, отказ от дорогостоящего покрытия карбоном.
- Уменьшения расстояния между головками и магнитными пластинами вплоть до 3-4 нм
Но эта технология, возможно будет в будущем и то под большим вопросом. А что сейчас?
Технология MACH.2 Multi Actuator
Уже давным-давно вместо одной пластины появились две, три и так далее и так же увеличилось количество головок, что однако не позволяло увеличить скорость работы, считывающие/записывающие головки двигаются синхронно и не способны передавать данные с нескольких пластин, или способны? Но Seagate внедрило технологию MACH.2 тупо увеличив в два раза количество считывающих головок обеспечивает рекордную пропускную способность накопителей. Технология Multi Actuator — новый прорыв в быстродействии, ну так пишут в Seagate
Использование графена
Уменьшение трение, снижения коррозии, увеличение плотности. Если честно я так и не понял начали применять графен для покрытия дисков или нет?
BPM - Bit Patterned Magnetic Recording, Битовая Магнитная Запись
Оказалось что все наши жесткие диски г..но только потому что мы не умеем из готовить! Нужно только добавить щепотку соли и ваш диск увеличится в объеме в два раза, а так же станет блестящим и шелковистым. А если серьезно при добавлении соли сингапурским ученным удалось сделать поверхность жестких дисков структурированной, уменьшить размер домена в два раза, до 10нм, что достаточно круто. Правда что-то об этой технологии ничего не слышно, видимо соль оказалась не совсем та.
TDMR - технология двухмерной магнитной записи
Чем то напоминает технологию SMR (это черепичная магнитная запись и о ней ниже), но используется узкая головка записи чтения, таким образом для того чтобы считать запись применяю несколько головок чуть смещенных относительно друг друга. В данном случае может происходить считывания данных параллельно, а дело контроллера разобраться в мешанине данных и отсортировать их в нужном порядке. Технология уже применяется Seagate.
Самые простой и что немаловажно, дешевый способ увеличения количества дорожек — повыкидывать часть зазоров между ними, но тогда информация будет записываться и на соседние дорожки, записывать мы будем сразу несколько дорожек одной старой головкой - широкой лентой. Это потянет огромное количество проблем, но зато дешево и не требует по настоящему новых технологий. Да я сейчас о SMR, и да "Мыши плакали, кололись, но продолжали жрать кактус"
SMR – черепичная магнитная запись
SMR – черепичная магнитная запись. Дорожки записываются, частично накладываясь друг на друга, словно черепица на крыше. Если необходимо перезаписать информацию в середине массива, системе придется продублировать второй трек, который наложен сверху, что влечет за собой перезапись третьего по счету и дальше по цепочке.
Ох сколько у этой технологии ненавистников, сколько людей после знакомства с "Черепицей" ненавидят технологии и компании производящие такие жесткие диски, сколько о ней пишут и ломают копий! Но давайте по порядку, основная проблема что эта технология на самом деле работает и не требует ничего, ну практически ничего, нужен только кэш и его хотелось бы побольше и нормальный высокопроизводительный контроллер с вылизанным микрокодом, да и это не особо обязательно, а зачем заморачиватся? Итак, это работает и это дешево! И на этом все положительные моменты заканчиваются и начинаются, отрицательные. При активной записи (мелкие файлы, потоковое видео) буфер жёсткого диска забивается, контроллер не успевает сортировать массивы данных и жесткий диск уходит в себя, начинает выполнять свои первоочередные проблемы по записи массивов данных (а мы помним он сортирует данных в два раза больше) В крайнем случае системе подвисает, иногда надолго, в самом крайнем случае диск может быть отключен, например при работе в RAIDах (рейд-массивах). Особенно ярко это выражается если диск часто используется и на нем уже осталось мало места (заполнен на 80-90%) При новом диске в начале эксплуатации это мало заметно. Определить какой диск черепичный, с технологией SMR, а какой без нее, трудно, тем более что производители это скрывают и более того некоторые диски которые выпускались как нормальные с PMR (нормальной) записью сейчас выпускаются как "черепичные" линейка осталась та же, а технология записи поменялась.
Проблема выбора
Какой же диск выбрать? А давайте выберем самый крутой со всеми этими технологиями о которых я так долго писал. Нет, не получится! Нет таких дисков, есть единичные диски с одними из технологий, но ни применяются чаще всего в серверном оборудовании и мягко сказать не доступны обычным нищебродам вроде меня, а только как пишут доступны компьютерным энтузиастам (Ну я энтузиаст! Дайте мне два с гелием, HAMRом и МAMRом, нет не дадите...) Для нищебродов есть только черепичные диски с SMR, а мне такие не очень то и хочется, но если только за дешево. Сколько стоит самый дешевый жёсткий диск?
Новый диск должен быть лучше старого
Дело в том, что мой старый жёсткий диск который я планирую заменить объемом в 1 ТБ это WD1001FALS
Жесткий диск Western Digital 1 ТБ WD1001FALS (WD1001FALS-00J7B05)
Характеристики:
- Размер: 3.5"
- Емкость: 1 ТБ
- Объем буфера: 32 МБ
- Интерфейс SATA 3Gb/s
- Скорость вращения: 7200 об/мин
- Среднее время задержки (Latency): 4.2 мс
- Макс. скорость интерфейса: 300 МБ/с
- Скорость передачи данных: 1160 Мбит/с
- Количество головок: 6
- Количество пластин: 3
Обзор предложений
Поэтому мне хотелось бы что то не столько поновее, но поболеем объемом, хотя бы 2ТБ (или 3-4ТБ)
Посмотрим сколько стоит самый дешевый 2ТБ жесткий диск (цены на 19.05.2022)
Seagate Barraсuda ST2000DM008 7200 об/мин, 256 МБ: 5 700 ₽
Toshiba P300 HDWD220UZSVA 5400 об/мин, 128 МБ : 5 800 ₽
WD Blue WD20EZAZ 5400 об/мин, 256 МБ: 5 800 ₽
WD Blue WD20EZBX 7200 об/мин, 256 МБ: 6 000 ₽
Toshiba P300 HDWD220EZSTA 5400 об/мин, 128 МБ : 5 800 ₽
Toshiba P300 HDWD220UZSVA 5400 об/мин, 128 МБ : 5 800 ₽
Seagate Barracuda ST2000DM005 5400 об/мин, 256 МБ: 5 800 ₽
Seagate Barracuda ST2000DM008 7200 об/мин, 256 МБ: 5 900 ₽
WD Blue WD20EZAZ 5400 об/мин, 256 МБ: 6 000 ₽
Seagate Barracuda ST2000DM008 7200 об/мин, 256 МБ : 5 640 ₽
WD Blue WD20EZAZ5400 об/мин, 256 МБ: 5 800 ₽
Seagate Barracuda ST2000DM005 5400 об/мин, 256 МБ: 5 900 ₽
WD Blue WD20EZBX 7200 об/мин, 256 МБ: 6 060 ₽
Самый дешевый Seagate Barracuda ST2000DM008 7200 об/мин, 256 МБ обратите внимание на его кэш он 256МБ это однозначно говорит что он "черепичный" с технологией SMR, а вообще они все "черепичные" так что выбора нет.
Вывод
Но я все же выбрал WD Blue WD20EZBX 7200 об/мин, 256 МБ за 5 510₽ в ОнлайнТрейд вместе с бонусами.
Далее мы посмотрим на что этот диск способен и так ли опасна "черепица" как о ней пишут, поэтому как всегда...
Добавление от 29.05.2022
Я разогнался так, что меня не остановить! На самом деле нет, этот диск я решил подарить предварительно его протестировав. А себе я решил купить еще одни жёсткий диск, но объемом в два раза больше, хотел я купить из этой же серии, но оказалось что таких нет, и это наводит на определённые мысли, не буду говорить о них тут пока не протестирую и не сравню, мой выбор пал на вот такой жесткий диск WD42PURZ с 5400 об/мин. Это он сразу после покупки.
Жесткий диск WD Purple WD42PURZ 4.0Tb 5400 об/мин, 256 Mb, покупал его в ОнлайнТрейд вместе с бонусами обошёлся он мне в 11 570 ₽ что достаточно дорого, но в DNS не решился покупать.
Конечно, далее мы сравним их между собой и с старыми дисками от WD, правда сравнение может затянутся так как дачный сезон, но оно обязательно будет.
Продолжение следует...
Подписывайтесь на наш канал TehnoZet-2, там много интересного! Мы только развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения - ставьте лайк, жмите палец вверх!
Пользуйтесь рубрикатором по каналу, там все по разделам: "Страничка путеводитель по каналу TehnoZet-2"
Статьи и видео на канале
Роутер
ПроКомпьютер
Видеонаблюдение
- Гибридный видеорегистратор HiWatch DS-H104G обзор и полная настройка с удаленным доступом через интернет
Тэги
#ПроКомпьютер
#компьютер
#ЭВМ
#ноутбук
#моежелезо
#железяка
#диск