Что такое буфер в жестком диске. Кэш-память жесткого диска: понятие, определение, выполняемые функции, объем памяти и влияние на работу устройства. Основные достоинства кэш-памяти
Жесткий диск (винчестер, Hard Disk Drive, HDD) – это устройство, предназначенное для хранения всей информации на компьютере. Все фильмы, музыка, фотографии, документы, все файлы системы, хранятся именно на нем. Поэтому, к данному устройству у меня особые отношения, я всегда тщательно слежу за его состоянием и постоянно делаю резервные копии важной мне информации, чтобы не потерять её. Как делать резервные копии я обязательно расскажу вам в одной из моих заметок.
Если Ваш компьютер, вдруг не включается, не стоит пугаться, скорее всего вся информация осталась невредима. При желании и определенных навыках, всю информацию с одного жесткого диска можно скопировать на другой. Более подробно об этом вы можете прочитать в моей статье, о том как скопировать данные с ЖД или как «клонировать диск».
Итак, все же приступим к рассмотрению характеристик жесткого диска.
Вот основные из них:
- тип жесткого диска;
- объем накопителя;
- форм-фактор диска;
- интерфейс;
- объем буферной памяти;
Я перечислил целых 5 характеристик, но с ними мы будем разбираться быстро, так как в них нет ничего сложного, а что-то будет вам уже знакомо из предыдущих уроков.
Тип накопителя
Всего существует два типа накопителей:
1) HDD – Hard disk drive – наиболее распространенный тип накопителя, который состоит из пластин металлического сплава, покрытых слоем ферромагнитного материала. Вся информация записывается на эти пластины, которые вращаются с очень большой скоростью - 5400/7200 об/мин. При этом считывание информации происходит считывающей головкой без прикосновения к поверхности пластин, тем самым не повреждая её и увеличивая срок службы устройства.
Эти устройства используются в подавляющем большинстве компьютеров, так как их стоимость невелика.
2) SSD
– Solid state drive – запоминающее устройство на основе микросхем памяти. SSD–диски появились сравнительно недавно и быстро заняли своё место на рынке. В настоящее время твердотельные накопители используются в компактных устройствах: ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах.
Приведу недостатки и преимущества SSD-дисков.
Недостатки:
- ограниченное количество циклов перезаписи. В зависимости от типа используемых ячеек памяти от 10000 до 100000 раз;
- проблема совместимости SSD дисков с некоторыми версиями операционных систем семейства Windows, которые не учитывают специфику SSD накопителей, тем самым уменьшая срок их службы;
- цена гигабайта SSD-накопителей существенно выше цены гигабайта HDD;
- невозможность восстановления удаленной информации recovery–утилитами;
Достоинства:
- отсутствие движущихся частей, и, как следствие, высокая механическая стойкость;
- высокая скорость чтения/записи;
- низкое энергопотребление;
- полное отсутствие шума из-за отсутствия движущихся частей и охлаждающих вентиляторов;
- стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;
- малые габариты и вес;
- большой потенциал развития накопителей и технологий производства.
Несмотря на многие преимущества SSD дисков, лично я, до сих пор использую традиционные HDD. Их производительности мне хватает для реализации любых задач, а технологии, отработанные временем, достаточно надежны, чтобы доверить им важную информацию. Ну, и конечно, на мой выбор влияет стоимость накопителей.
Объем накопителя
Очевидно, что чем больше объем жесткого диска, тем больше важной информации мы сможем на него разместить. Емкость жестких дисков измеряется в миллиардах байт (Гб – гигабайт) или в триллионах байт (Тб - терабайт). Объем современных накопителей достигает до 4Тб в одном устройстве, но нужно помнить, что при желании таких жестких дисков в систему мы можем установить несколько.
Конечно, чем выше объем накопителя, тем дороже его стоимость, причем стоимость SSD прямо пропорциональна их ёмкости, в то время как стоимость традиционных жёстких дисков зависит от количества пластин и медленнее растёт при увеличении объёма накопителя.
Форм-фактор
Форм-фактор определяет размеры накопителя. Существует 3 размера современных жестких дисков: 1.8”, 2.5”, 3.5”.
HDD жесткие диски могут иметь размеры 2.5 и 3.5 дюйма. Диски 3.5 дюйма устанавливаются внутрь системного блока, а диски 2.5 дюйма используются в ноутбуках, внешних жестких дисках.
SSD накопители могут иметь форм-фактор 2.5 дюйма или 1.8 дюйма. Как я уже писал ранее, они используются в ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах.
Интерфейс
Для порядка перечислим все популярные интерфейсы:
SATA, SATA2, SATA3;
Теперь пару слов о каждом из разъемов.
IDE - это старенький разъем, который легко отличить от остальных по широкому шлейфу от ЖД к материнской плате. В современных компьютерах такой разъем не используется, но не сказать о нем я не могу, так как он все еще встречается в старых компьютерах. На материнских платах разъем IDE встречается все реже.
На смену IDE пришел разъем SATA, который также успел устареть и в свою очередь сменился SATA2 и теперь все чаще применяется разъем SATA3. Я объединил все разъемы в один пункт, так как все они идентичны по форме и различаются лишь скоростью передачи данных - 1.5 Гб/с, 3 Гб/с, 6 Гб/с соответственно. Но следует помнить, что для того, чтобы жесткий диск с разъемом, например, SATA3 работал с максимальной отдачей, на материнской плате также должен быть установлен разъем SATA3. Если на материнской плате установлен разъем SATA2, то жесткий диск с интерфейсом SATA3 все равно будет работать, но передача информации будет происходить на скорости 3 Гб/с.
Хотя, ситуация со скоростью передачи в 6 Гб/с больше похожа на маркетинговый ход. Дело в том, что подавляющее большинство современных накопителей, все равно не могут полностью забить канал в 3 Гб/с, так как скорость чтения и записи на диск существенно ниже данной скорости.
И последний интерфейс - micro-SATA. Данный разъем появился совсем недавно, через него подключаются SSD накопители 1.8” В современных материнских платах уже стали появляться разъемы micro-SATA, но даже если на выбранной Вами материнской плате такого интерфейса не оказалось, накопитель можно подключить через переходник micro-SATA – SATA.
Объем буферной памяти (КЭШ)
Разберемся, что же это такое. Буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 128 Мб.
Для Вас, мои читатели, я уточню, что существенного прироста к производительности системы объем буфера не дает, поэтому не стоит обращать на него внимание как на ключевой элемент. Сколь-либо заметную разницу по времени можно получить копируя очень большие объемы информации.
По традиции, рассмотрим маркировку ЖД из каталога поставщика.
Статья получилась довольно большая, но надеюсь, что кто-то оценит её по достоинству, и мои старания не пройдут даром.
Ну, вот и все на сегодня. Вот так не спеша, мы с вами разобрали еще один урок, который должен помочь при достижении нашего общего успеха. Надеюсь, этот материал поможет Вам сделать правильный выбор.
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.
Известно, что жесткие диски оснащаются собственной буферной памятью сравнительно небольшого объема. Буфер используется как встроенная кэш-память при выполнении операций чтения и записи, позволяя оптимизировать работу и минимизировать требующие существенного времени обращения к магнитным пластинам. Например, когда в буфере имеется свободное место, контроллер может временно поместить туда данные, которые необходимо записать, и подождать удобного момента, когда нет запросов от системы (хоста). Выполняя запросы на чтение, контроллер хранит последние считанные данные на случай, если хост запросит их повторно – тогда не потребуется еще раз обращаться к диску. Контроллер часто выполняет упреждающее чтение, пытаясь спрогнозировать следующие запросы хоста, и считанные таким образом данные также помещает в буфер. Получается, что буфер используется жестким диском постоянно, и его роль очень важна.
Производители жестких дисков всегда стремились нарастить объем буферной памяти. Сегодня это сделать легче, поскольку обычные микросхемы синхронной динамической памяти (SDRAM), а в жестких дисках применяются именно они, стоят совсем недорого. В конце 90-х годов настольные винчестеры оснащались буфером 512 KB, потом большинство моделей получило 2 MB памяти, а сегодня наиболее распространены винчестеры с буфером 8 MB. Впрочем, нет предела совершенству: компания WD обновила свою массовую линейку винчестеров Caviar SE, дополнив ее моделями Caviar SE16. Основное их отличие, как вы уже догадались, заключается в увеличенном вдвое объеме буферной памяти.
Зачем нам 16 MB?
Казалось бы, чем больше объем буферной памяти, тем выше будет производительность жесткого диска. Контроллер больше данных сможет поместить в буфер, а значит, реже будет обращаться к магнитным пластинам. Впрочем, не все так просто, как кажется на первый взгляд.
Алгоритмы кэширования обычно используют метод ассоциативного поиска для определения, имеются ли требуемые данные в буфере. Чтобы увеличить объем хранимых в кэше данных, следует либо увеличить объем одного блока (строки кэша), либо увеличить количество строк. А это чревато появлением дополнительных проблем с ассоциативным поиском и обменом данными с кэшем.
Впрочем, для жесткого диска скорость кэширования не так важна, поскольку оно в любом случае ничтожно по сравнению с задержками при доступе к магнитному носителю. Другое дело, действительно ли контроллеру нужен дополнительный объем памяти. Вполне возможно, что жесткий диск не настолько загружен работой, чтобы полностью использовать весь доступный объем буфера. Например, при простом копировании и загрузке программ кэшировать ничего не нужно, так как данные считываются лишь однократно. Зато при работе в серверной среде, когда запросы поступают хаотично и непрерывно, большой буфер – существенный плюс для винчестера. Собственно, поэтому серверные винчестеры всегда оснащались буфером не менее 8 MB. Но в настольном компьютере важнее скорость чтения и доступа, чем эффективность буферизации.
(Правда, не будем забывать о технологии NCQ. C ее помощью винчестер может управлять очередью запросов, меняя порядок их обслуживания. Поскольку в этом случае характер доступа к носителю тоже меняется, дополнительная буферизация может помочь в улучшении производительности. Но увы – большинство пользователей до сих пор не знает, каким образом можно использовать NCQ, поскольку одной лишь поддержки со стороны винчестера тут недостаточно).
Получается, что большой объем буфера вряд ли окажет существенное влияние на общую скорость. Поставить микросхему более высокой емкости недостаточно для улучшения быстродействия. Разработчикам следует не только переработать микрокод, но и улучшить скорость чтения/записи носителя и пропускную способность интерфейса.
Caviar SE16. Особенности конструкции
Нам удалось сопоставить модель WD2500KS, входящую в линейку Caviar SE16, с моделью WD2000JS из "стандартной" линейки Caviar SE. Как оказалось, у них минимум отличий: маркировки гермоблока, разъемов, платы электроники совпадают. Даже версия микрокода одна и та же. Следовательно, разработчики из WD использовали прежнюю технологию, просто заменив одну микросхему памяти на другую.
Для тех, кто не в курсе особенностей жестких дисков WD, сообщим следующее. Этот производитель применяет только проверенные технологии и особенно заботится о защите дисков от повреждений. Конструкция гермоблока стандартная: массивный корпус и плоская верхняя крышка герметично соединены, на крышке сверху имеется вентиляционное отверстие. Но плата электроники по традиции перевернута микросхемами внутрь и прижата к корпусу, имеется термопроводящая прокладка. Подобный прием позволяет защитить микросхемы от перегрева и внешних воздействий. Разъемов питания два – стандартный 4-контактный и новый плоский, в соответствии с требованиями Serial ATA. Для защиты интерфейсного разъема Serial ATA от случайного отключения WD предлагает использовать специальный кабель SecureConnect, имеющий защелки.
Серия Caviar SE16 выпускается только с поддержкой интерфейса Serial ATA. Причем контроллер жесткого диска поддерживает "вторую скорость" 3 GB/s (300 MB/s). Другие технологии, в частности, NCQ, пока не реализованы – тут WD отстает от других производителей.
Заявленные параметры жестких дисков WD Caviar SE/SE16 |
||
|
Маркировка |
||
|
Скорость вращения шпинделя, об/мин |
||
|
Плотность записи, GB на пластину |
||
|
Объем кэш-буфера, MB |
||
|
Подшипники |
||
|
Интерфейс |
||
|
Поддержка NCQ |
||
|
Диапазон емкостей |
120, 160, 200, 250 |
|
|
Внутр. скорость обмена данными, Mbit/s |
||
|
Средняя скорость доступа: средняя, мс |
||
|
- по максимальному радиусу, мс |
||
|
- переход между дорожками, мс |
||
|
- скорость доступа при записи, мс |
||
|
Устойчивость к удару (offline), G |
||
|
Устойчивость к удару (online), G |
||
|
Уровень шума при простое, дБ |
||
|
Уровень шума при позиционировании, дБ |
||
Тестирование
В тестировании принимали участие жесткие диски трех производителей – WD, Seagate и Samsung. На момент написания статьи именно их продукция была представлена в широком ассортименте. Экземпляр рассматриваемого в обзоре жесткого диска серии Caviar SE16 имел следующие параметры:
- маркировка WD2500KS-00MJB0;
- объем 250 GB;
- версия микрокода 02.01C03;
- режим "тихого позиционирования" (AAM) отключен (0FEh).
Мы будем сравнивать с ним следующие жесткие диски:
- Caviar SE, из линейки с буфером 8 MB, объем 200 GB:
- маркировка: WD2000JS-00MHB0;
- объем буфера – 8 MB;
- интерфейс – Serial ATA 3 Gbit/s, NCQ не поддерживается;
- версия микрокода – 02.01C03 (та же самая);
- режим "тихого" позиционирования (AAM) отключен (0FEh).
- Samsung SpinPoint P120, 200 GB:
- маркировка SP2004C;
- объем буфера – 8 MB;
- интерфейс – Serial ATA 3 Gbit/s, NCQ поддерживается;
- версия микрокода – VM100-33;
- режим "тихого" позиционирования включен (код 00h).
- Seagate Barracuda 7200.8, 200 GB:
- маркировка ST3200826AS;
- объем буфера – 8 MB;
- интерфейс – Serial ATA 1.5 Gbit/s, NCQ поддерживается;
- версия микрокода – 3.03;
- режим "тихого" позиционирования заблокирован (управление недоступно).
Жесткие диски Seagate и Samsung имеют более высокую плотность записи, чем WD Caviar. К тому же Seagate имеет более высокую заявленную скорость позиционирования (8 мс против 8.9 мс у Samsung и WD), а Samsung работает тише. То есть WD формально не имеют преимуществ по сравнению с дисками других производителей. Но на практике может быть все наоборот.
Жесткие диски подключались ко второму порту контроллера Serial ATA, встроенного в южный хаб ICH5 чипсета Intel 865G. К сожалению, чипсеты серии 865 не поддерживают скорость 3 Гбит/с и технологию NCQ, поэтому возможности современных винчестеров полностью раскрыть не позволяет. Другие параметры тестовой конфигурации:
- хост-винчестер, с которого выполнялась загрузка ОС и запуск тестов – Seagate Barracuda 7200.7 PATA 80 GB;
- процессор Intel Pentium 4 2.80 (шина 800 МГц);
- материнская плата Intel D865GBF (Intel 865G);
- память 2 x 256 DDR400, включен двухканальный режим работы;
- видеокарта GeForce FX 5600;
- винчестеры устанавливались в 2.5-дюймовую корзину корпуса Inwin J551, специальное охлаждение не применялось.
Низкоуровневые тесты
Использование программ, работающих с диском напрямую, позволяет измерить теоретические параметры винчестера – скорость случайного доступа, усредненную (sustained) скорость чтения и записи, эффективность отложенной записи. При этом влияние алгоритмов кэширования минимально, так как доступ осуществляется непрерывно и по простой схеме.
Низкоуровневые параметры рассчитывались с помощью программ:
- IOMeter 2004.07.30;
- HDTach 2.68;
- HDTach 3.0.1.0;
- Winbench 2.0 (диск форматировался под один большой раздел NTFS).
Скорость доступа оказалась выше у Caviar, поскольку винчестеры WD не используют алгоритмы замедления позиционирования (AAM). Seagate, несмотря на отличные заявленные цифры, оказался последним. Как ни странно, Caviar SE16 немного (0.3 мс) уступил своему собрату, что можно объяснить либо естественной разбежкой технологических параметров (все же механика имеет некоторые отклонения в ту или иную сторону), либо влиянием третьей пластины (чем больше число головок, тем больше будет задержка на их переключение). Конечно, отличия на самом деле очень небольшие, и говорить о серьезном отставании Caviar SE16 мы не будем. По скорости доступа при записи винчестеры WD сравнялись, обеспечив двукратное ускорение по сравнению со скоростью доступа при чтении. Объясняется это влиянием алгоритма отложенной записи.
По скорости последовательного чтения/записи Caviar SE16, наоборот, слегка опередил Caviar SE. Но их обогнал винчестер Seagate (+10%), что закономерно ввиду применения более высокой плотности записи, а Samsung, наоборот, настолько же отстал.
Более точный анализ скорости чтения/записи позволяет провести IOMeter. Если другие программы работают с блоками 64 KB, IOMeter может варьировать размер блока.
По чтению лидирует Seagate: он существенно лучше (+20%) справляется с мелкими и крупными блоками. Samsung, как оказалось, с мелкими блоками работает совсем плохо. А WD отлично показали себя в тестах записи, обойдя Seagate при работе с блоками менее 64 KB.
Программа Winbench’99, несмотря на свой почтенный возраст, довольно точно строит график последовательно чтения.
Оба диска WD имеют одинаковую форму графика, с отсутствием пиков и провалов, что свидетельствует о высокой стабильности чтения. График Caviar SE16 более вытянут, что связано с большей его емкостью. Увеличение масштаба графика позволяет рассмотреть кратковременные, но сильные провалы скорости у Seagate и Samsung (работа алгоритмов исправления ошибок ECC, задержки на переключения головок и смену дорожек) и отсутствие таковых у WD. И пусть плотность записи у WD хуже, проверенная технология производства имеет свои плюсы – выше стабильность работы.
Имитация работы приложений
Шаблон Workstation теста IOMeter позволяет генерировать нагрузку на дисковую подсистему, близкую к реальной (сбор статистики проводился по тесту Winstone 2002 Content Creation). Так вот, этот тест более чувствителен к скорости доступа, чем к скорости чтения/записи, плюс он учитывает работу алгоритмов кэширования, так как запросы поступают с нарастанием глубины очереди.
Согласно полученным данным, оба диска WD слегка опередили Samsung и буквально разгромили Seagate. Caviar SE опять чуть лучше Caviar SE16, так как у них есть небольшая разница по скорости доступа.
На тест PCMark05 мы возлагали большую надежду, так как именно он должен показать преимущество большого кэш-буфера. Этот тест использует шаблоны, записанные с помощью тестового пакета Intel IPEAK SPT при выполнении определенных задач. Следовательно, PCMark05 может более-менее правдоподобно смоделировать работу винчестера в реальных условиях.
Так вот, если по скорости загрузки Windows XP, копирования файлов и сканирования на вирусы винчестеры WD почти не отличаются, то по скорости загрузки приложений и доступу к данным во время работы приложений Caviar SE16 на 10-15% быстрее Caviar SE, не говоря уже о Samsung и Seagate.
Преимущество винчестера с большим буфером заметно и в тесте Winstone, особенно если используется файловая система FAT32.
Выводы
Результаты тестирования доказывают: положительный эффект от увеличения буфера есть. Он небольшой, в пределах 10-15%, и проявляется только при работе винчестера в условиях, близких к реальным. В низкоуровневых тестах разницы практически нет, что согласуется с теорией. Та же теория говорит о том, что с ростом пропускной способности интерфейса и плотности записи, а также с внедрением технологий оптимизации доступа к диску объем буфера придется увеличивать. Поэтому разработчики из WD немного поспешили; впрочем, лучше заняться отработкой технологии сейчас, чем впоследствии догонять конкурентов.
Вопрос модернизации компьютера раньше или позже возникает перед каждым пользователем. Возможно, вы собираете новый ПК или хотите хранить на своей машине больше информации и эффективно её использовать. Для этого не обойтись без покупки нового качественного HDD (hard disc drive). В каждом случае нужно иметь ясное понимание, как выбрать хороший жесткий диск, что удовлетворит все ваши нужды и будет надежным в эксплуатации.
В каждом случае нужно иметь ясное понимание, как выбрать хороший жесткий диск, что удовлетворит все ваши нужды и будет надежным в эксплуатации.
На первом этапе нужно определиться, для какой цели вы планируете использовать накопитель данных. В зависимости от сферы применения, существуют различные ценовые категории hdd. Производители выпускают серии продукции, предназначенной в первую очередь для: Архивной функции (хранение данных); Повседневной работы (регулярная запись и чтение информации);
Активной работы с большим количеством данных, где нужна повышенная надежность – такие решения служат для корпоративного сектора.
Физические размеры hdd
Разработаны два форм-фактора, что определяют физические размеры жестких дисков. Более компактные накопители используются в переносных моделях ПК, а более крупные созданы для настольного компьютера. Различают следующие варианты: 2,5’’ (дюйма) – для ноутбуков любой конфигурации, чтобы подключить такой диск к стационарной машине потребуются специальные крепления для корпуса;
3,5’’ (дюйма) – для персональных рабочих станций, считается «золотым стандартом» для стационарных компьютеров.
Интерфейс жесткого диска
Перед покупкой нужно обязательно узнать с помощью какого интерфейса будет подключаться к материнской плате новый накопитель. Несовпадение интерфейсов на плате и hdd ведет к полной невозможности его использования или может значительно снизить скорость работы.
В более старых моделях использовался интерфейс IDE (или Parallel ATA), какой предполагает параллельное подключение устройства к компьютеру. В последние годы его заменил более современный и быстрый интерфейс SATA (Serial ATA), что служит для последовательного подсоединения жестких дисков к материнской плате и предлагает лучшую скорость чтения и записи данных по сравнению со своим предшественником.
Существует три поколения интерфейсов SATA: SATA I, передающий данные со скоростью в 1,5 Гбит за секунду, он уже тоже уходит в прошлое; SATA II, какой передает данные на скорости до 3 Гбит за секунду;
SATA III, самый быстрый интерфейс со скоростью обмена порядка 6 Гбит за секунду;
Отметим, что настольные и мобильные машины, использующие разъем IDE не совместимы между собой, поэтому, если возникает необходимость подключить жесткий диск от ноутбука к ПК или наоборот, то потребуется специальный переходник.
Разъемы SATA II и SATA III разработаны таким образом, что полностью решают эту проблему. Они обладают полной совместимостью, но следует помнить, что при подсоединении жесткого диска с интерфейсом SATA III к материнской плате, оснащенной SATA II, он будет работать более медленно, и его производительность будет соответствовать характеристикам интерфейсов второго поколения.
Если вы думаете, как подобрать жесткий диск для компьютера, то желательно, чтобы выбранная вами модель имела интерфейс второй пли третьей генерации (SATA II, SATA III).
Вместительность или объем hdd
Выбирая объем накопителя, исходите из своих нужд и тех задач, что будет выполнять компьютер, куда планируется подключить устройство.
Если выбираете новый винчестер для стационарного компьютера, то следует ориентироваться на такие цифры: Объем 320 гб, если машина нужна для того, чтобы пользоваться текстовыми редакторами и просматривать веб-страницы; Объем от 500 ГБ до 1 ТБ, если кроме самых распространенных программ на диске будут храниться файлы мультимедиа (музыка, фотографии, фильмы) и планируется установка современных игр;
Объем от 2 до 4 ТБ нужен будет для ПК, на каком будет производиться профессиональная обработка графических файлов и видеофрагментов, а также хранение и обработка больших массивов информации.
Установка hdd с объемом более 2 ГБ невозможна на машины, что не поддерживают стандарт UEFI, постепенно приходящий на смену материнским платам с BIOS. Поэтому, если вы выбрали жесткий диск очень большой вместительности, убедитесь, что ваш компьютер относится к нужному классу ПК. BIOS не сможет идентифицировать и правильно работать в дальнейшем с подобным устройством.
При покупке нового винчестера для ноубука, ориентируйтесь на такие данные: От 320 до 500 ГБ, если у вас нетбук, что используется как дополнительная машина во время поездок вне дома;
От 750 ГБ до 1 ТБ, если вы используете ноутбук как базовую рабочую станцию и кроме установленной операционной системы вам необходимо хранить большое количество информации и работать со сложным программным обеспечением.
Если возникла необходимость подобрать hdd, учитывайте, что на нем необходимо иметь дополнительное место для резервных копий файлов. Это повысит надежность работы диска и уменьшит вероятность внезапной утери ценных данных. В некоторых случаях оптимальным решением будет, если вы выберете несколько накопителей для специальной системы дублирования информации.
Оптимальная частота вращения жесткого диска
Основным принципом работы винчестера является вращение пластин диска вокруг своей оси, во время чего магнитная головка производит чтение и запись данных. Количество оборотов зависит от частоты вращения шпинделя. Пропорционально увеличению этого параметра растет интенсивность обмена информацией с системой и скорость работы диска.
Различают несколько видов дисков исходя из значений этого показателя: Модели, работающие на скорости 5400 оборотов в минуту – используются преимущественно в ноутбуках (для настольного ПК можно выбрать для архивных целей), обладают небольшим энергопотреблением, не шумят, но работают достаточно медленно; Накопители со скоростью работы 7200 оборотов в минуту – самые популярные жесткие диски имеют такие характеристики, так как они оптимальны для решения большинства задач, что возникают перед пользователями;
Приборы со скоростью работы от 10 000 до 15 000 оборотов в минуту – очень быстрые и производительные, используются в корпоративном секторе, предназначены для мощных серверов (для домашнего использования их выбирают редко в случае нестандартных нужд);
Размер буферной памяти (кэша) для hdd
Каждый, кто собирает информацию о том, как выбрать жесткий диск для ПК, должен обращать внимание на размер кэша этого устройства. В нем хранятся данные, которые были извлечены с носителя, но еще не загружены в оперативную память, и те, что пришли с иных компонентов системы и еще не были записаны на hdd. Слишком маленький размер буферной памяти может замедлять работу диска.
На современном рынке представлены устройства, объем кэша которых колеблется от 16 до 64 Мб. Хороший жесткий диск должен иметь буфер вместимостью 32 МБ или 64 МБ, что станет залогом его эффективной службы. Обычно рекомендуют выбрать винчестер с большим объемом кэша.
Параметры чтения и записи информации
Главными параметрами, что определяют, насколько продуктивно прибор будет обмениваться данными с остальными частями компьютера, являются скорости линейного чтения и записи данных, а также время случайного доступа.
Скорость работы устройства непосредственно определяется скоростью линейного чтения, о чем должен помнить каждый потенциальный покупатель, кто размышляет о том, какой выбрать жесткий диск для системы. Оптимальной считается значение этой характеристики, лежащее в промежутке от 120 до 140 Мб/c. Не следует приобретать модель, у которой скорость линейного чтения ниже 100 Мб за секунду.
Второй важный показатель производительности устройства – это время случайного доступа. Особенно он влияет на время, с которым головка считывает с диска файлы малого размера. Для качественного жесткого накопителя эта цифра не больше 14 мс. Проблемы в эксплуатации возникают с устройствами, у которых время случайного доступа доходит до 16-19 мс.
Будьте бдительны, ведь эти показатели не указываются производителем на упаковке устройства и их нельзя найти на сайтах интернет-магазинов. Они определяются с помощью специального программного обеспечения (например, HD Tune 2.5) только уже на работающем накопителе. Поэтому, одним из пунктов инструкции о том, как выбрать хороший жесткий диск, является поиск и детальное изучение обзоров и тестов понравившейся модели hdd. Именно из них можно узнать реальные цифры и самостоятельно правильно оценить до приобретения, как ведет себя тот или иной жесткий диск на практике.
Лучшие производители жестких дисков
На рынке изготовителей hdd есть несколько лидеров, что гарантируют высокое качество своей продукции, её надежность и долговечность. Перед покупкой жесткого диска обязательно проверьте репутацию его фирмы производителя, так как приобретение модели неизвестной компании может вызвать потерю данных вашего ПК в будущем.
Важной информацией для тех, кто хочет узнать, как правильно выбрать жесткий диск для компьютера, является то, что качественные модели предлагаются в первую очередь корпорациями Seagate и Western Digital (WD). Также в специализированных магазинах можно найти устройства от Hitachi и Samsung, но их процент от суммарного количества предлагаемых приборов не слишком большой.
Производители выпускают на рынок различные серии моделей, что ориентированы на частных и корпоративных клиентов, чем вызваны различия в цене, объеме и технических характеристиках изделий.
Например, компания Western Digital использует простую цветовую маркировку своих изделий, по которой можно правильно понять специфику использования определенного прибора.
Жесткие диски с пометкой голубого цвета на корпусе (Cover Blue) – бюджетные решения, имеющие неплохие параметры работы, но их не следует использовать для хранения особо важной информации.
Накопители, которые имеют зеленую пометку (Cover Green) – модели, которым требуется немного электроэнергии для работы, они имеют среднюю производительность и производят мало шума.
Устройства с красной маркировкой корпуса (Cover Red) – диски с высокой скоростью работы и большой производительностью, оснащены самыми современными контроллерами управления.
Hdd с обозначением черного цвета на корпусе (Cover Black) содержат в себе лучшие черты моделей с красной маркировкой и гарантируют очень высокую надежность хранения данных.
Благодаря этой подробной инструкции приобретение хорошего жесткого диска для ПК не вызовет у вас затруднений, ведь мы рассказываем о компьютерах по-русски и делаем информацию доступной для каждого пользователя. Следование этому алгоритму позволит выбрать именно тот hdd, что станет надежным компонентом вашей машины и поможет в решении всех текущих задач.
ruinfocomp.ru
Форм-фактор, объем буфера и остальные характеристики HDD
В предыдущих статьях, которые касались характеристик HDD были довольно подробно затронуты такие параметры как, cкорость вращения шпинделя и уровень шума издаваемого жестким диском.
Также не обошли стороной интерфейс HDD, где было рассмотрено основные особенности и отличия интерфейса SATA и устаревшего IDE. И конечно же не забыли, пожалуй, самую главную характеристику - это объем жесткого диска.
В этом материале мы поговорим относительно оставшихся характеристик жестких дисков, которые не менее важны нежели вышеуказанные.
Форм-фактор жесткого диска
На данный момент, широко распространены два форм-фактора жестких дисков – это 2,5 и 3,5 дюйма. Форм-фактором, в большей мере, определяются габариты жестких дисков. К слову, в жесткий диск 3,5”, помещается до 5-ти пластин накопителя, а в 2,5” – до 3-х пластин. Но в современных реалиях это не является преимуществом, так как разработчики определили для себя, что устанавливать более 2-ух пластин в обычные высокопроизводительные жесткие диски – не целесообразно. Хотя, форм-фактор 3,5” совсем не намерен сдаваться и по уровню спроса уверенно перевешивает 2,5” в десктопном сегменте.
То есть для настольной системы, пока есть смысл приобретать только 3,5”, так как среди преимуществ данного форм-фактора, можно отметить более низкую стоимость за гигабайт пространства, при большем объёме. Это достигается за счет большей, по размеру пластины, которая при одинаковой плотности записи вмещает больший объем данных нежели 2,5”. Традиционно, 2,5” всегда позиционировался как форм-фактор для ноутбуков, в большей мере благодаря своим габаритам.
Существуют и другие форм-факторы. К примеру, во многих портативных устройствах используются жесткие диски форм-фактора 1,8”, но на них мы детально останавливаться не будем.
Объём кэш-памяти жесткого диска
Кэш-память – это специализированное ОЗУ, которое выступает в роли промежуточного звена (буфера), для хранения данных, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не были переданы непосредственно на обработку. Само наличие буфера было вызвано существенной разницей в скорости работы между остальными компонентами системы и жестким диском.
Как таковой характеристикой кэш-памяти HDD, является объем. На данный момент наиболее популярны жесткие диски с буфером 32 и 64 МБ. На самом деле, покупка жесткого диска с большим объемом кэш-памяти, не даст двухкратного увеличения производительности, как это может показаться исходя из классической арифметики. Более того, тестирования показали, что преимущество у жестких дисков с кэшем 64 Мб, проявляется довольно редко и только при выполнении специфических задач. Поэтому, по-возможности стоит приобрести жесткий диск с более объемной кэш-памятью, но если это будет идти в значительный ущерб ценнику, то это не тот параметр, на который следует ориентироваться в первую очередь.
Время произвольного доступа
Показатель времени произвольного доступа жесткого диска характеризует время, за которое винчестер гарантированно проведет операцию чтения в любом месте жесткого диска. То есть за какой промежуток времени, головка чтения сможет добраться до самого отдаленного сектора жесткого диска. Это, в большей мере, зависит от ранее рассмотренной характеристики скорости вращения шпинделя жесткого диска. Ведь, чем больше скорость вращения, тем быстрее головка может добраться до нужной дорожки. В современных жестких дисках этот показатель составляет от 2 до 16 мс.
Остальные характеристики HDD
Теперь тезисно и вкратце перечислим оставшиеся характеристики жестких дисков:
- Потребление энергии – потребляют жестки диски совсем немного. При чем, зачастую указывается максимальная потребляемая мощность, которая имеет место быть, только на промежуточных этапах работы во время пиковой загрузки. В среднем – это 1,5-4,5 Вт;
- Надежность (MTBF) – так называемое время наработки на отказ;
- Скорость передачи данных – с внешней зоны диска: от 60 до 114 Мб/c, а с внутренней – от 44,2 до 75 Мб/с;
- Количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS) – у современных жестких дисков этот показатель составляет около 50/100 оп./c, при произвольном и последовательном доступе.
Вот мы и рассмотрели все характеристики жестких дисков с помощью небольшой серии статей. Естественно, что многие параметры пересекаются и, в некоторой мере, влияют друг на друга. Но, зато на основе информации относительно всех этих параметров, можно смоделировать для себя будущее устройство, и при выборе, четко понимать, какой из моделей следует отдать преимущество в вашем частном случае.
А вот такие игрушки могут получиться из старых жестких дисков, вернее из составляющих жесткого диска. К примеру, колеса сделаны из шпиндельного двигателя винчестера, который приводит в движение ось с головкой считывания.
we-it.net
Как выбрать жесткий диск
Жесткий диск (HDD) – важный элемент системного блока. На нем хранятся данные и файлы пользователя. Что бы правильно выбрать жесткий диск, необходимо знать всего несколько параметров.
Основные характеристики жесткого диска
Объем жесткого диска
При выборе жесткого диска первый параметр, на который стоит обратить внимание – объем. Объем – количества места на жестком диске, то есть, этот параметр отображает какое количество информации (фильмов, документов, папок и т.д.) Вы можете записать на жесткий диск. Объем современных носителей измеряется в гигабайтах или терабайтах. Чем больше объем жесткого диска, тем лучше. Лучше покупать жесткий диск на один и более терабайт.
Интерфейс
Жесткий диск подключается к материнской плате через интерфейсный кабель. Внутренние жесткие диски, подключаться к компьютеру через интерфейс (IDE или SATA). IDE – устаревший интерфейс. Современные жесткие диски подключаються к компьютере через интерфейс SATA. Есть несколько вариантов интерфейса SATA: SATA I (до 1,5 Гбит/с), SATA II(до 3 Гбит/с), SATA III(до 6 Гбит/с). Чем больше скорость передачи данных через интерфейс, тем лучше. Оптимальный вариант интерфейса жесткого диска – SATA III.
Скорость вращения шпинделя
От скорости вращения шпинделя зависит скорость обмена данных. Она измеряется в оборотах минуту (об/мин). Чем выше скорость вращения шпинделя, тем лучше. Оптимальный вариант - 7200 об/мин.
Буферная память (Кэш - память)
Буферная память – память жесткого диска, в которой хранятся данные, которые уже считаны с жесткого диска, но еще не переданы через интерфейс. Чем больше объем буферной памяти, тем больше вероятность, что в ней находятся необходимые данные и их не нужно искать на диске. Следователь, увеличиваться скорость работы жесткого диска. На данный момент максимальный объем памяти – 64 Мб.
Форм – фактор
Форм-фактор жесткого диска – это его физические габариты (ширина, высота, толщина). Существуют два основных форм-фактора: 2,5 дюйма (2,5”) и 3,5 дюйма (3,5”). Жесткие диски с форм-фактором 2,5” предназначены для использования в ноутбуках, хотя их можно вставить в обычный системный блок с помощью дополнительных креплений и адаптеров.Из-за специфики работы ноутбука, бюджетные жесткие диски 2,5”, в большинстве случаев, обладают скорость вращения шпинделя - 5400 об/мин.
Жесткие диски 3,5” предназначены для установки в обычный системный блок. При сборке домашнего компьютера лучше купить жесткий диск форм-фактором 3,5”.
Воспользовавшись этими советами, вы сможете выбрать хороший жесткий диск для своего компьютера.
