Что представляет собой буфер жесткого диска и зачем он нужен. Влияние буфера на производительность жесткого диска Что значит кэш память на жестком диске

Сегодня распространенным накопителем информации является магнитный жесткий диск. Он обладает определенным объемом памяти, предназначенным для хранения основных данных. Также в нем имеется буферная память, предназначение которой заключается в хранении промежуточных данных. Профессионалы называют буфер жесткого диска термином «cache memory» или же просто «кэшем». Давайте разберемся, зачем нужен буфер HDD на что влияет и каким обладает размером.

Буфер жесткого диска помогает операционной системе временно хранить данные, которые были считаны с основной памяти винчестера, но не были переданы на обработку. Необходимость наличия транзитного хранилища обусловлена тем, что скорость считывания информации с HDD накопителя и пропускная способность ОС значительно различается. Поэтому компьютеру требуется временно сохранять данные в «кэше», а только затем использовать их по назначению.

Непосредственно сам буфер жесткого диска представляет собой не отдельные сектора, как полагают некомпетентные компьютерные пользователи. Он является специальными микросхемами памяти, располагающимися на внутренней плате HDD. Такие микросхемы способны работать намного быстрее самого накопителя. Вследствие чего обуславливают увеличение (на несколько процентов) производительности компьютера, наблюдающееся во время эксплуатации.

Стоит отметить, что размер «cache memory» зависит от конкретной модели диска. Раньше он составлял около 8 мегабайт, причем такой показатель считался удовлетворительным. Однако с развитием технологий производители смогли выпускать микросхемы с более большим объемом памяти. Поэтому большинство современных винчестеров обладают буфером, размер которого варьируется от 32 до 128 мегабайт. Конечно, наибольший «кэш» устанавливается в дорогие модели.

Какое влияние оказывает буфер жесткого диска на производительность

Теперь расскажем, почему размер буфера винчестера оказывает влияние на производительность компьютера. Теоретически, чем больше информации будет находиться в «cache memory», тем реже операционная система будет обращаться к винчестеру. Особенно это актуально для сценария работы, когда потенциальный пользователь занимается обработкой большого количества маленьких файлов. Они попросту перемещаются в буфер жесткого диска и там ждут своей очереди.

Однако если ПК используется для обработки файлов большого размера, то «кэш» утрачивает свою актуальность. Ведь информация не сможет поместиться на микросхемах, объем которых невелик. В результате пользователь не заметит увеличения производительности компьютера, поскольку буфер практически не будет использоваться. Это происходит в случаях, если в операционной системе будут запускаться программы для редактирования видеофайлов и т. д.

Таким образом, при приобретении нового винчестера рекомендуется обращать внимание на размер «кэша» только в случаях, если планируется постоянно заниматься обработкой небольших файлов. Тогда получится действительно заметить увеличение производительности своего персонального компьютера. А если же ПК будет использоваться для обыкновенных повседневных задач или обработки файлов большого размера, тогда можно не придавать буферу обмена никакого значения.

Приветствую вас, дорогие читатели! У нормальных людей, сознание которых пока не замутнено знакомством с компьютерными технологиями, при слове «винчестер» первая ассоциация, которая возникает – знаменитое охотничье ружье, чрезвычайно популярное в США. У компьютерщиков же ассоциации совершенно иные – так большинство из нас называют жесткий диск.

В сегодняшней публикации мы разберем что такое буферная память жесткого диска, для чего она нужна и насколько важен этот параметр для выполнения различных задач.

Принцип работы жесткого диска

HDD по сути является накопителем, на котором хранятся все пользовательские файлы, а также сама операционная система. Теоретически без этой детали можно обойтись, но тогда ОС придется загружать из съемного носителя или по сетевому соединению, а рабочие документы хранить на удаленном сервере.

Основа винчестера – круглая алюминиевая или стеклянная пластина. Она обладает достаточной степенью жесткости, поэтому деталь и называют жестким диском. Пластина покрыта слоем ферромагнетика (обычно это диоксид хрома), кластеры которой запоминают единицу или ноль благодаря намагничиванию и размагничиванию. На одной оси может быть несколько таких пластин. Для вращения используется небольшой высокооборотистый электромотор.

В отличие от граммофона, в котором игла касается пластинки, считывающие головки вплотную к дискам не примыкают, оставляя расстояние в несколько нанометров. Благодаря отсутствию механического контакта, срок службы такого устройства увеличивается.

Однако никакая деталь не служит вечно: со временем ферромагнетик теряет свойства, что значит, ведет к потере объема жесткого диска, обычно вместе с пользовательскими файлами.

Именно поэтому, для важных или дорогих сердцу данных (например, семейного фотоархива или плодов творчества владельца компьютера) рекомендуется делать резервную копию, а лучше сразу несколько.

Что такое кэш

Буферная память или кэш – это особая разновидность оперативной памяти, своеобразная «прослойка» между магнитным диском и компонентами ПК, которые обрабатывают хранящиеся на винчестере данные. Предназначена она для более плавного считывания информации и хранения данных, к которым на текущий момент чаще всего обращается пользователь или операционная система.

На что влияет размер кэша: чем больший объем данных в нем поместится, тем реже компьютеру приходится обращаться к жесткому диску. Соответственно, увеличивается производительность такой рабочей станции (как вы уже знаете, в плане быстродействия, магнитный диск винчестера существенно проигрывает микросхеме оперативной памяти), а также косвенно срок эксплуатации жесткого диска.

Косвенно потому, что разные пользователи эксплуатируют винчестер по разному: к примеру, у любителя фильмов, который смотрит их в онлайн‐кинотеатре через браузер, теоретически хард прослужит дольше, чем у киномана, качающего фильмы торрентом и просматривающего их с помощью видеоплеера.

Догадались почему? Правильно, из‐за ограниченного количества циклов перезаписи информации на HDD.

Как посмотреть размер буфера

Перед тем как посмотреть объем кэша, придется скачать и установить утилиту HD Tune. После запуска программы интересующий параметр можно найти во вкладке «Информация» в нижней части страницы.

Оптимальные размеры для различных задач

Возникает закономерный вопрос: какая буферная память лучше для домашнего компьютера и что дает это в практическом плане? Естественно, желательно побольше. Однако на юзера накладывают ограничение уже сами производители винчестеров: например, хард с 128 Мб буферной памяти обойдется по цене существенно выше средней.

Именно на такой объем кэша я рекомендую ориентироваться, если вы хотите собрать игровой комп, который не устареет уже через пару лет. Для задач попроще можно обойтись и попроще характеристиками: домашнему медиацентру с головой хватит и 64 Мб. А для компьютера, который используется сугубо для серфинга в интернете и запуска офисных приложений и простеньких флеш‐игр, вполне достаточно и буферной памяти объемом 32 Мб.

В качестве «золотой середины» могу порекомендовать винчестер Toshiba P300 1TB 7200rpm 64MB HDWD110UZSVA 3.5 SATA III – здесь средний размер кэша, но емкости самого жесткого диска вполне достаточно для домашнего ПК. Также для полноты картины рекомендую ознакомиться с публикациями дисков и , а также, какие на жестких дисках.

Кэш память – это сверх быстрая память, которая по сравнению с оперативной памятью имеет повышенное быстродействие.

Кэш память дополняет функциональное значение оперативной памяти.
При работе компьютера все вычисления происходят в процессоре, а данные для этих вычислений и их результаты хранятся в оперативной памяти. Скорость работы процессора в несколько раз превосходит скорость обмена информацией с оперативной памятью. Учитывая, что между двумя операциями процессора может выполняться одна или несколько операций с более медленной памятью, получаем, что процессор должен время от времени простаивать без работы и совокупная скорость компьютера падает.

Кэш-памятью управляет специальный контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память, т.е. кэш-контроллер загружает в кэш-память нужные данные из оперативной памят-и, и возвращает, когда нужно, модифицирован-ные процессором данные в оперативную память.

Кэш память процессора выполняет примерно ту же функцию, что и оперативная память. Только кэш - это память встроенная в процессор и потому быстрее оперативной памяти, отчасти благодаря своему положению. Ведь линии связи, идущие по материнской плате, и разъем пагубно влияют на скорость. Кэш современного персонального компьютера расположен прямо на процессоре, благодаря чему удалось сократить линии связи и улучшить их параметры.

Кэш-память используется процессором для хранения информации. В ней буферизируются самые часто используемые данные, за счет чего, время очередного обращения к ним значительно сокращается.

Во всех современных процессорах имеется кэш (по-английски - cache) - массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти.

Тем самым заметно увеличивается общая производительность процессора.
При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней. Наиболее быстрый, но относительно небольшой по объему кэш первого уровня (обозначаемый как L1), с которым работает ядро процессора, чаще всего делится на две половины - кэш инструкций и кэш данных. С кэшем L1 взаимодействует кэш второго уровня - L2, который, как правило, гораздо больше по объему и является смешанным, без разделения на кэш команд и кэш данных.

Некоторые десктопные процессоры, по примеру серверных процессоров, также порой обзаводятся кэшем третьего уровня L3. Кэш L3 обычно еще больше по размеру, хотя и несколько медленнее, чем L2 (за счет того, что шина между L2 и L3 более узкая, чем шина между L1 и L2), однако его скорость, в любом случае, несоизмеримо выше, чем скорость системной памяти.

Кэш бывает двух типов: эксклюзивный и не инксклюзивный кэш. В первом случае информация в кэшах всех уровней четко разграничена - в каждом из них содержится исключительно оригинальная, тогда как в случае не инксклюзивного кэша информация может дублироваться на всех уровнях кэширования. Сегодня трудно сказать, какая из этих двух схем более правильная - и в той, и в другой имеются как минусы, так и плюсы. Эксклюзивная схема кэширования используется в процессорах AMD, тогда как не эксклюзивная - в процессорах Intel.

Эксклюзивная кэш-память

Эксклюзивная кэш-память предполагает уникальность информации, находящейся в L1 и L2.
При считывании информации из ОЗУ в кэш - информация сразу заносится в L1. Когда L1 заполнен, то, информация переносится из L1 в L2.
Если при считывании процессором информации из L1 нужная информация не найдена, то она ищется в L2. Если нужная информация найдена в L2, то кэши первого и второго уровня обмениваются между собой строками (самая "старая" строка из L1 помещается в L2, а на ее место записывается нужная строка из L2). Если нужная информация не найдена и в L2, то обращение идет к оперативной памяти.
Эксклюзивная архитектура применяется в системах, где разность между объемами кэшей первого и второго уровня относительно невелика.

Инклюзивная кэш-память

Инклюзивная архитектура предполагает дублирование информации, находящейся в L1 и L2.
Схема работы следующая. Во время копирования информации из ОЗУ в кэш делается две копии, одна копия заносится в L2, другая копия - в L1. Когда L1 полностью заполнен, информация замещается по принципу удаления наиболее "старых данных" - LRU (Least-Recently Used). Аналогично происходит и с кэшем второго уровня, но, поскольку его объем больше, то и информация хранится в нем дольше.

При считывании процессором информации из кэша, она берется из L1. Если нужной информации в кэше первого уровня нет, то она ищется в L2. Если нужная информация в кэше второго уровня найдена, то она дублируется в L1 (по принципу LRU), а затем, передается в процессор. Если нужная информация не найдена и в кэше второго уровня, то она считывается из ОЗУ.
Инклюзивная архитектура применяется в тех системах, где разница в объемах кэшей первого и второго уровня велика.

Однако Кэш-память малоэффективна при работе с большими массивами данных (видео, звук, графика, архивы). Такие файлы просто не помещаются в КЭШ, поэтому все время приходится обращаться к оперативной памяти, или даже к HDD. В таких случаях все преимущества исчезают.Потому-то бюджетные процессоры (например, Intel Celeron) с урезанным КЭШем так популярны, что на производительность в мультимедийных задачах (связанных с обработкой больших массивов данных) объем КЭШа сильно не влияет, даже несмотря на урезанную частоту работы шины Intel Celeron.

Кэш-память на жестком диске

Как правило, на всех современных жестких дисках есть собственная оперативная память, называемая кэш-памятью (cache memory) или просто кэшем. Производители жестких дисков часто называют эту память буферной. Размер и структура кэша у фирм-производителей и для различных моделей жестких дисков существенно отличаются.

Кэш-память выступает в роли буфера для хранения промежуточных данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы для дальнейшей обработки, а также для хранения данных, к которым система обращается довольно часто. Необходимость наличия транзитного хранилища вызвана разницей между скоростью считывания данных с жесткого диска и пропускной способностью системы.

Обычно кэш память используется как для записи данных так и для чтения, но на SCSI дисках иногда требуется принудительное разрешение кэширования записи, так обычно по умолчанию кэширование записи на диск для SCSI запрещено. Хоть это и противоречит вышесказанному, но размер кеш-памяти не является решающим для повышения эффективности работы.

Более важна организация обмена данными с кэшем для увеличения производительности диска в целом.
Кроме этого на производительность в целом влияет алгоритмы работы управляющей электроники, предотвращающие ошибки при работе с буфером (хранение неактуальных данных, сегментирование и т.д.)

В теории: чем больше будет объем кеш памяти, тем выше вероятность, что необходимые данные находятся в буфере и не нужно будет «беспокоить» жесткий диск. Но на практике случается, что диск с большим объемом кэш-памяти мало чем отличается по производительности от жесткого диска с меньшим объемом, такое случается при работе с файлами большого размера.

Если вы хотите узнать, что такое кэш-память жесткого диска и как она работает, эта статья для вас. Вы узнаете, что это такое, какие функции он выполняет и как влияет на работу устройства, а также о достоинствах и недостатках кэша.

Понятие кэш-памяти жесткого диска

Жесткий диск сам по себе - довольно неторопливое устройство. По сравнению с оперативной памятью, жесткий диск работает на несколько порядков медленнее. Этим же обуславливается падение производительности компьютера при нехватке оперативной памяти, так как недостача компенсируется жестким диском.

Итак, кэш-память жесткого диска — это своеобразная оперативная память. Она встроена в винчестер и служит буфером для считанной информации и последующей передачи его в систему, а также содержит наиболее часто используемые данные.

Рассмотрим, для чего нужна кэш-память жесткого диска.

Как было отмечено выше, чтение информации с жесткого диска происходит весьма неторопливо, так как движение головки и нахождение необходимого сектора занимает много времени.

Необходимо уточнить, что под словом "медленно" имеются в виду миллисекунды. А для современных технологий миллисекунда - это очень много.

Поэтому, как и кэш жесткого диска хранит в себе данные, физически прочитанные с поверхности диска, а также считывает и хранит в себе секторы, которые вероятно будет запрошены позднее.

Таким образом уменьшается количество физических обращений к накопителю, при этом увеличивается производительность. Винчестер может работать, даже если хост-шина не свободна. Скорость передачи может увеличиваться в сотни раз при однотипных запросах.

Как работает кэш-память жесткого диска

На этом остановимся подробнее. Вы уже примерно представляете, для чего предназначена кэш-память жесткого диска. Теперь выясним, как она работает.

Представим себе, что жесткому диску приходит запрос на считывание информации в 512 КБ с одного блока. С диска берется и передается в кэш нужная информация, но вместе с запрашиваемыми данными заодно считывается несколько соседних блоков. Это называется предвыборкой. Когда поступает новый запрос на диск, то микроконтроллер накопителя сначала проверяет наличие этой информации в кэше и если он находит их, то мгновенно передает системе, не обращаясь к физической поверхности.

Так как память кэша ограничена, то самые старые блоки информации заменяются новыми. Это круговой кэш или цикличный буфер.

Методы повышения скорости работы жесткого диска за счет буферной памяти

Адаптивная сегментация. Кэш-память состоит из сегментов с одинаковыми объемами памяти. Так как размеры запрашиваемой информации не могут постоянно быть одинакового размера, то многие сегменты кэша будут использоваться нерационально. Поэтому производители начали делать кэш-память с возможностью замены размеров сегментов и их количества.
Предвыборка. Процессор винчестера анализирует запрошенные ранее и запрашиваемые на текущий момент данные. На основе анализа он переносит с физической поверхности информацию, которая с большей долей вероятности будет запрошена в следующий момент времени.
Контроль пользователя. Более продвинутые модели жестких дисков дают возможность пользователю контролировать выполняемые операции в кэше. Например: отключение кэша, установление размера сегментов, переключение функции адаптивной сегментации или отключение предвыборки.

Что дает устройству больший объем памяти кэша

Теперь узнаем какими объемами оснащают и что дает кэш-память в жестком диске.

Чаще всего можно встретить винчестеры с объемом кэша в 32 и 64 МБ. Но остались еще и на 8 и 16 МБ. В последнее время стали выпускаться лишь на 32 и 64 МБ. Значительный прорыв в быстродействии произошел, когда вместо 8 МБ стали использовать 16 МБ. А между кэшами объемом в 16 и 32 МБ особой разницы уже не чувствуется, как и между 32 и 64.

Среднестатистический пользователь компьютера не заметит разницы в производительности винчестеров с кэшем в 32 и 64 МБ. Но стоит отметить, что кэш-память периодически испытывает значительные нагрузки, поэтому лучше приобретать винчестер с более высоким объемом кэша, если есть финансовая возможность.

Основные достоинства кэш-памяти

Кэш-память имеет много достоинств. Мы рассмотрим лишь основные из них:

Недостатки кэш-памяти

Не увеличивается скорость работы винчестера, если данные записаны на дисках случайным образом. Это делает невозможным предвыборку информации. Такой проблемы можно частично избежать, если периодически проводить дефрагментацию.
Буфер бесполезен при чтении файлов, объемом большим, чем может поместиться в кэш-память. Так, при обращении к файлу размером в 100 МБ, кэш в 64 МБ будет бесполезен.

Дополнительная информация

Вы теперь знаете, жесткого диска и на что влияет. Что еще необходимо знать? В настоящее время существует новый тип накопителей - SSD (твердотельные). В них вместо дисковых пластин используется синхронная память, как во флешках. Такие накопители в десятки раз быстрее обычных винчестеров, потому наличие кэша бесполезно. Но и такие накопители имеют свои недостатки. Во-первых, цена таких устройств увеличивается пропорционально объему. Во-вторых, они имеют ограниченный запас цикла перезаписи ячеек памяти.

Еще существуют гибридные накопители: твердотельный накопитель с обычным жестким диском. Преимуществом является соотношение высокой скорости работы и большим объемом хранимой информации с относительно низкой стоимостью.

Выбор жесткого диска для ПК является очень ответственной задачей. Ведь он является основным хранилищем как служебной, так и вашей личной информации. В этом материале мы поговорим о ключевых характеристиках HDD, на которые стоит обратить внимание при покупке магнитного накопителя.

Вступление

Покупая компьютер, многие пользователи зачастую сосредотачивают свое внимание на характеристиках таких его комплектующих, как монитор, процессор, видеокарта. А такой неотъемлемый компонент любого ПК, как жесткий диск (в компьютерном сленге - винчестер), покупатели нередко приобретают, руководствуясь лишь его объемом, практически пренебрегая другими немаловажными параметрами. Тем не менее, следует помнить о том, что грамотный подход к выбору жесткого диска является одной из гарантий комфорта при дальнейшей работе за компьютером, а также экономии финансовых средств, в которых мы так часто бываем стеснены.

Жесткий диск или накопитель на жестких магнтных дисках (НЖМД, HDD) представляет собой основной накопитель данных в большинстве современных компьютеров, на котором хранится не только информация, необходимая пользователю, включая фильмы, игры, фотографии, музыку, но и операционная система, а также все установленные программы. Поэтому-то, собственно говоря, к выбору жесткого диска для компьютера следует относиться с должным вниманием. Помните, что при выходе из строя любого элемента ПК его можно заменить. Единственный негативный момент в этой ситуации - дополнительные финансовые затраты на ремонт или покупку новой детали. А вот поломка жесткого диска, помимо непредвиденных затрат, может привести к потере всей вашей информации, а так же необходимости в повторной установке операционной системы и всех требуемых программ. Основной целью этой статьи является помощь начинающим пользователям ПК в выборе модели жесткого диска, которая бы лучше всего соответствовала требованиям, предъявляемым конкретными «юзерами» к компьютеру.

Прежде всего, вам следует четко определиться, в какое компьютерное устройство будет устанавливаться винчестер и для реализации каких целей планируется это устройство использовать. Исходя из наиболее распространенных задач, мы можем условно разделить их на несколько групп:

Мобильный компьютер для общих задач (работа с документами, «серфинг» по просторам всемирной паутины, обработки данных и работы с программами).
Производительный мобильный компьютер для игр и ресурсоемких задач.
Настольный компьютер для офисных задач;
Производительный настольный компьютер (работа с мультимедиа, игры, обработка аудио, видео и изображений);
Мультимедиа плеер и хранилище данных.
Для сборки внешнего (портативного) накопителя.

В соответствии с одним из перечисленных вариантов эксплуатации компьютера можно начать подбирать по характеристикам подходящую модель жесткого диска.

Форм-фактор

Форм-фактор - это физический размер жесткого диска. На сегодняшний день, большинство накопителей для домашних компьютеров имеет ширину 2,5 либо 3,5 дюйма. Первые, которые поменьше, предназначены для установки в ноутбуки, вторые - в стационарные системные блоки. Конечно, при желании 2,5-дюймовый диск можно установить и в настольный ПК.

Существуют и более маленькие магнитные накопители с размерами 1,8”, 1” и даже 0,85”. Но данные винчестеры распространены гораздо меньше и ориентированы на специфические устройства, типа ультра-компактных компьютеров (UMPC), цифровых камер, КПК и другое оборудование, где очень важны малые габариты и вес комплектующих. О них в этом материале мы говорить не будем.

Чем меньше размер диска, тем он легче и тем меньше требуется питания для его работы. Поэтому винчестеры форм-фактора 2,5” почти полностью заменили 3,5-дюймовые модели во внешних накопителях. Ведь для работы больших внешних дисков требуется дополнительное питание от электрической розетки, в то время как младший собрат довольствуется только питанием от портов USB. Так что если вы решили самостоятельно собрать портативный накопитель, то лучше для этих целей использовать HDD размером 2,5-дюйма. Это будет более легкое и компактное решение, да и блок питания с собой таскать не придется.

Что же касается установки 2,5-дюймовых дисков в стационарный системный блок, то такое решение выглядит неоднозначным. Почему? Читайте дальше.

Емкость

Одной из главных характеристик любого накопителя (в этом плане винчестер - не исключение) является его емкость (или объем), которая сегодня у некоторых моделей достигает уже четырех терабайт (в одном терабайте 1024 Гб). Еще каких-то 5 лет назад подобный объем мог показаться фантастикой, однако нынешние сборки ОС, современное программное обеспечение, видео и фотографии высокого разрешения, а так же трехмерные компьютерные видеоигры, имея довольно солидный «вес», нуждаются в большой емкости винчестера. Так, некоторым современным играм для нормального функционирования необходимо 12 и даже больше гигабайт свободного пространства на жестком диске, а полуторачасовой фильм HD-качества может потребовать для хранения и вовсе свыше 20 Гб.

На сегодняшний день емкость 2,5-дюймовых магнитных носителей колеблется от 160 Гб до 1,5 Тб (наиболее распространенные объемы: 250 Гб, 320 Гб, 500 Гб, 750 Гб и 1 Тб). Диски размером 3,5” для десктопов более емкие и могут хранить от 160 Гб до 4 Тб данных (наиболее распространенные объемы: 320 Гб, 500 Гб, 1 Тб, 2 Тб и 3 Тб).

При выборе емкости HDD учтите одну важную деталь - чем больше объем жесткого диска, тем ниже цена 1 Гб хранения информации. Например, десктопный винчестер на 320 Гб стоит 1600 рублей, на 500 Гб - 1650 рублей, а на 1 Тб - 1950 рублей. Считаем: в первом случае стоимость гигабайта хранения данных составляет 5 рублей (1600 / 320 = 5), во втором - 3,3 рубля, а в третьем - 1,95 руб. Конечно, такая статистика не означает, что надо обязательно покупать диск очень большой емкости, но в данном примере очень хорошо видно, что покупка 320-гигабайтного диска нецелесообразна.

Если вы планируете использовать компьютер в основном для решения офисных задач, то вам с лихвой хватит винчестера емкостью 250 - 320 Гб, а то и меньше, если, конечно, нет необходимости в хранении на компьютере огромных по объему архивов документации. В тоже время, как мы отмечали выше, покупка жесткого диска объемом ниже 500 Гб невыгодна. Сэкономив от 50 до 200 рублей, в итоге вы получаете очень высокую стоимость одного гигабайта хранения данных. При этом данный факт касается дисков обоих форм-факторов.

Хотите собрать игровой либо мультимедийный ПК для работы с графикой и видео, планируете загружать на жесткий диск новые фильмы и музыкальные альбомы в больших количествах? Тогда жесткий диск лучше выбирать объемом не менее 1 Тб для настольного ПК и не менее 750 Гб для мобильного. Но, разумеется, окончательный расчет емкости винчестера должен соответствовать конкретным потребностям пользователя и в данном случае мы даем только рекомендации.

Отдельно стоит отметить системы для хранения данных (NAS) и ставшие популярными мультимедиа плееры. Как правило, в такое оборудование устанавливаются большие диски 3,5”, желательно с объемом не менее 2 Тб. Ведь данные устройства ориентированы на хранение больших объемов данных, а значит, винчестеры, устанавливаемые в них, должны быть емкими с наиболее низкой ценой хранения 1 Гб информации.

Геометрия диска, пластины и плотность записи

При выборе жесткого диска не следует слепо ориентироваться только на его общую емкость, по принципу «чем больше, тем лучше».Существуют и другие немаловажные характеристики, среди которых: плотность записи и число используемых пластин. Ведь от этих факторов напрямую зависит не только объем винчестера, но и скорость записи/считывания данных.

Сделаем небольшое отступление и скажем несколько слов о конструктивных особенностях современных накопителей на жестких магнитных дисках. Запись данных в них осуществляется на алюминиевые либо стеклянные диски, называемыми пластинами, которые покрыты ферромагнитной пленкой. За запись и считывание данных с одной из тысяч концентрических дорожек, расположенных на поверхности пластин, отвечают считывающие головки, размещающиеся на специальных поворотных кронштейнах-позиционерах, иногда называемых «коромыслами». Эта процедура происходит без прямого (механического) контакта между диском и головкой (они находятся на расстоянии порядка 7-10 нм друг от друга), что обеспечивает защиту от возможных повреждений и продолжительный срок службы устройства. Каждая пластина имеет две рабочие поверхности и обслуживается двумя головками (по одной на каждую сторону).

Для создания адресного пространства, поверхность магнитных дисков разделяется на множество кольцевых областей, называемых дорожками. В свою очередь дорожки делятся на равные отрезки - секторы. Из-за такой кольцевой структуры, геометрия пластин, а точнее их диаметр влияет на скорости чтения и записи информации.

Ближе к внешнему краю диска дорожки имеют больший радиус (большую длину) и вмещают большее количество секторов, а значит, и большее количество информации, которая может быть считана устройством за один оборот. Поэтому, на внешних дорожках диска скорость передачи данных больше, так как считывающая головка в данной области преодолевает за определенный временной промежуток большее расстояние, чем на внутренних дорожках, которые находятся ближе к центру. Таким образом, диски диаметром, равным 3,5 дюйма, отличаются более высокой производительностью, чем диски, у которых эта величина составляет 2,5 дюйма.

Внутри жесткого диска может располагаться сразу несколько пластин, на каждую из которых можно записать определенный максимальный объем данных. Собственно говоря, этим и определяется плотность записи, измеряемая в гигабитах на квадратный дюйм (Гбит/дюйм 2) или в гигабайтах на пластину (Гб). Чем больше эта величина, тем больше информации помещается на одной дорожке пластины, и тем быстрее осуществляется запись, а также последующее считывание информационных массивов (независимо от того, какова скорость вращения дисков).

Суммарный объем винчестера складывается из емкостей каждой из помещенных в него пластин. Например, появившийся в 2007 году, первый коммерческий накопитель емкостью 1000 Гб (1Тб) имел целых 5 пластин плотностью по 200 Гбайт каждая. Но технологический прогресс не стоит на месте и в 2011 году, благодаря совершенствованию технологии перпендикулярной записи, компания Hitachi представила первую пластину емкостью 1 Тб, которые повсеместно используются в современных жестких дисках большого объема.

Уменьшение количества пластин в жестких дисках несет в себе целый ряд важных преимуществ:

Снижение времени считывания данных;
Снижение энергопотребления и тепловыделения;
Повышение надежности и отказоустойчивости;
Уменьшение массы и толщины;
Снижение себестоимости.

На сегодняшний день на компьютерном рынке одновременно присутствуют модели жестких дисков, в которых используются пластины с разными плотностями записи. Это значит, что винчестеры одного и того же объема могут иметь совершенно разное количество пластин. Если вы ищите наиболее эффективное решение, то лучше выбирать HDD с наименьшим количеством магнитных пластин и высокой плотностью записи. Но проблема в том, что, практически ни в одном компьютерном магазине в описаниях характеристик дисков значение вышеописанных параметров вы не найдете. Более того, эта информация часто отсутствует даже на официальных сайтах производителей. В итоге, для обычных рядовых пользователей, эти характеристики далеко не всегда являться определяющими при выборе жесткого диска, из-за своей труднодоступности. Тем не менее, перед покупкой мы рекомендуем обязательно разыскать значения данных параметров, что позволить подобрать винчестер с наиболее продвинутыми и современными характеристиками.

Скорость вращения шпинделя

Быстродействие жесткого диска напрямую зависит не только от плотности записи, но и от скорости вращения магнитных дисков, размещенных в нем. Все пластины, находящиеся внутри винчестера жестко крепятся к его внутренней оси, называемой шпинделем, и вращаются вместе с ней, как единое целое. Чем быстрее будет вращаться пластина, тем скорее найдется сектор, который следует прочитать.

В стационарных домашних компьютерах находят применение модели жестких дисков, имеющие рабочую частоту вращения 5400, 5900, 7200, либо 10000 оборотов в минуту. Устройства со скоростью вращения шпинделя, составляющей 5400 об/мин, обычно функционируют тише своих высокоскоростных «конкурентов» и имеют меньшее тепловыделение. Винчестеры с более высокими оборотами, в свою очередь, отличаются лучшей производительностью, но при этом более энергозатратны.

Для обычного офисного ПК будет достаточно накопителя, у которого скорость вращения шпинделя равна 5400 об/мин. Так же такие диски хорошо подходят для установки в мультимедийные плееры или хранилища данных, где важную роль играет не столько скорость передачи информации, сколько пониженное энергопотребление и тепловыделение.

В остальных случаях, в подавляющем большинстве, используются диски со скоростью вращения пластин 7200 об/мин. Это касается как компьютеров среднего, так и топового класса. Использование HDD со скоростью вращения 10000 об/мин встречается сравнительно редко, так как такие модели винчестеров являются очень шумными и имеют достаточно высокую стоимость хранения одного гигабайта информации. Более того, в последнее время, пользователи все чаще предпочитают использовать вместо производительных магнитных дисков, твердотельные накопители.

В мобильном секторе, где царствуют 2,5-дюймовые диски, наиболее распространенной скоростью вращения шпинделя является 5400 об/мин. Это и не удивительно, так как для портативных устройств важны небольшое энергопотребление и низкий уровень нагрева деталей. Но не забыли и про обладателей производительных ноутбуков - на рынке существует большой выбор моделей со скоростью вращения 7200 об/мин и даже несколько представителей семейства VelociRaptorсо скоростью вращения 10000 об/мин. Хотя целесообразность применения последних даже в самых мощных мобильных ПК находится под большим сомнением. На наш взгляд, в случае необходимости установки очень быстрой дисковой подсистемы, здесь лучше обратить внимание на твердотельные накопители.

Интерфейс подключения

Практически все современные модели, как маленьких, так и больших жестких дисков подключаются к системным платам персональных компьютеров с помощью последовательного интерфейса SATA (Serial ATA). Если же у вас очень старый компьютер, то возможен вариант подключения с помощью параллельного интерфейса PATA (IDE). Но учтите, что ассортимент таких винчестеров в магазинах на сегодняшний день очень скуден, так как их производство практически полностью прекращено.

Что же касается интерфейса SATA, то здесь на рынке представлено 2 варианта дисков: подключение через шину SATA II или SATA III. В первом варианте максимальная скорость передачи данных между диском и оперативной памятью может составлять 300 Мбайт/с (пропускная способность шины до 3 Гбит/с), а во втором - 600 Мбайт/с (пропускная способность шины до 6 Гбит/c). Так же у интерфейса SATA III стоит отметить несколько улучшенное управление питанием.

На практике, для любых классических жестких дисков «за глаза» хватает пропускной способности интерфейса SATA II. Ведь даже у самых производительных моделей HDD скорость чтения данных с пластин едва превышает показатель в 200 Мбайт/c. Другое дело - твердотельные накопители, где данные храниться не на магнитных пластинах, а во флэш-памяти, скорость считывания из которой в разы больше и может достигать величин свыше 500 Мбайт/c.

Следует отметить, что во всех версиях интерфейса SATA сохранена совместимость между собой на уровне протоколов обмена, разъемов и кабелей. То есть винчестер с интерфейсом SATA III можно спокойно подключить к материнской плате через разъем SATA I, правда при этом максимальная пропускная способность диска ограничится возможностями более старой ревизии и будет составлять 150 Мбайт/с.

Буферная память (Кэш)

Буферная память - это быстрая промежуточная память (обычно стандартный тип оперативной памяти), служащая для нивелирования (сглаживания) разницы между скоростями чтения, записи и передачи по интерфейсу данных во время работы диска. Кэш винчестера может быть использован для хранения последних считаных данных, но еще не переданных для обработки или тех данных, которые могут быть запрошены повторно.

В предыдущем разделе мы уже отмечали разницу между производительностью жесткого диска и пропускной способностью интерфейса. Именно этим фактом и обусловлена необходимость транзитного хранилища в современных винчестерах. Таким образом, пока происходит запись или считывание данных с магнитных пластин, система для своих нужд может использовать информацию, хранящуюся в кэше, не простаивая в ожидании.

Величина буфера обмена у современных жестких дисков, выполненных в форм-факторе 2,5”, может быть 8, 16, 32 или 64 Мб. У старших 3,5-дюймовых собратьев максимальное значение буферной памяти достигает уже 128 Мб. В мобильном секторе наиболее распространены диски с кэшем 8 и 16 Мб. Среди винчестеров для настольных ПК самыми распространенными объемами буфера являются 32 и 64 Мб.

Чисто теоретически, кэш большего размера, должен обеспечивать дискам большую производительность. Но на практике это далеко не всегда так. Существуют различные операции с диском, при которых буфер обмена практически не влияет на производительность винчестера. Например, это может происходить при последовательном чтении данных с поверхности пластин или при работе с файлами большого размера. Кроме этого, на эффективность работы кэша влияют алгоритмы, способные предотвращать ошибки при работе с буфером. И здесь диск с более маленьким кэшем, но продвинутыми алгоритмами его работы, может оказаться производительнее конкурента, имеющим больший буфер обмена.

Таким образом, гнаться за максимальным объемом буферной памяти не стоит. Тем более если за большую емкость кэша нужно ощутимо переплачивать. К тому же, производители стараются сами оснащать свои продукты наиболее эффективным объемом кэша, исходя из класса и характеристик определённых моделей дисков.

Прочие характеристики

В заключении давайте коротко рассмотрим некоторые оставшиеся характеристики, которые вам могут попасться в описаниях жестких дисков.

Надежность или среднее время наработки на отказ ( MTBF) - средняя продолжительность работы винчестера до его первой поломки или возникновения потребности в ремонте. Измеряется обычно в часах. Данный параметр очень важен для дисков, использующихся в серверных станциях или файловых хранилищах, а так же в составе RAID-массивов. Как правило, у специализированных магнитных накопителей среднее время наработки составляет от 800 000 до 1 000 000 часов (например, диски серии RED у компании WD или серии Constellation у компании Seagate).

Уровень шума - шум, создаваемый элементами жесткого диска при его работе. Измеряется в децибелах (дБ). В основном складывается из шума, возникающего при позиционировании головок (потрескивание) и шума от вращения шпинделя (шелест). Как правило, чем меньше скорость вращения шпинделя, тем тише работает винчестер. Тихим жесткий диск можно назвать, если его уровень шума составляет ниже 26 дБ.

Потребление энергии - важный параметр для дисков, устанавливаемых в мобильные устройства, где ценится большое время автономной работы. Так же от потребления энергии напрямую зависит и тепловыделение винчестера, что так же немаловажно для портативных ПК. Как правило, уровень потребления энергии указывается производителем на крышке диска, но слепо доверять этим цифрам не стоит. Очень часто они далеки от действительности, так что если вы действительно хотите выяснить энергопотребление той или иной модели диска, то лучше поискать в интернете результаты независимых тестирований.

Время произвольного доступа - среднее время, за которое выполняется позиционирование считывающей головки диска над произвольным участком магнитной пластины, измеряемое в миллисекундах. Очень важный параметр, влияющий на производительность винчестера в целом. Чем меньше время позиционирования, тем быстрее на диск будут записаны или считаны с него данные. Может составлять от 2,5 мс (у некоторых моделей серверных дисков) до 14 мс. В среднем у современных дисков для персональных компьютеров этот параметр колеблется от 7 до 11 мс. Хотя встречаются и очень быстрые модели, например, WD Velociraptor со средним временем произвольного доступа 3,6 мс.

Заключение

В заключение хотелось бы сказать несколько слов о все более набирающих популярность гибридных магнитных накопителях (SSHD). Устройства подобного типа совмещают в себе обычный жесткий диск (HDD) и твердотельный накопитель (SSD) небольшого размера, выступающий в качестве дополнительной кэш-памяти. Таким образом, разработчики пытаются использовать вместе основные преимущества двух технологий - большую емкость магнитных пластин и быстродействие флеш-памяти. При этом стоимость гибридных дисков гораздо ниже, чем у новомодных SSD, и немногим выше, чем у обычных HDD.

Несмотря на перспективность данной технологии, пока что накопители SSHD на рынке жестких дисков представлены очень слабо лишь небольшим количеством моделей в форм-факторе 2,5 дюйма. Наибольшую активность в этом сегменте проявляет компания Seagate, хотя конкуренты Western Digital (WD) и Toshiba так же уже представили свои гибридные решения. Все это оставляет надежды, что рынок SSHD жестких дисков будет развиваться, и мы в ближайшее время увидим в продаже новые модели подобных устройств не только для мобильных компьютеров, но и для настольных ПК.

На этом мы заканчиваем наш обзор, где мы рассмотрели все основные характеристики компьютерных жестких дисков. Надеемся, что исходя из этого материала, вы сможете подобрать себе винчестер для любых целей с соответствующими им оптимальными параметрами.

Возможно, будет полезно почитать: