Жорсткий диск: відмінності між версіями

'''Жорстки́й дискТверди́й''',<ref>термін «жорсткий диск» деякими словниками комп'ютерних термінів розглядається як росіянізм (калька з {{lang-ru|жесткий диск}}), що суперечить нормам української науково-технічної мови; замість нього пропонують варіант «твердий диск» (калька з {{lang-en|hard disk}}): http://tc.terminology.lp.edu.ua/TK_Wisnyk709/TK_wisnyk709_bulakhovs%27kyj.htm</ref> або '''жорстки́й магні́тний диск'''<ref name=DSTU2813>ДСТУ 2813-94 Носії магнітного запису. Терміни та визначення.</ref>, або '''накопичувач на магнітних дисках''' ({{lang-en|hard (magnetic) disk drive}}, {{lang-en|HDD}}), у [[комп'ютерний сленг|комп'ютерному сленгу]]&nbsp;—– «''вінчестер''» (від [[Вінчестер (гвинтівка)|маркування набоїв гвинтівки «Вінчестер»]], {{lang-en|Winchester}})&nbsp;—– магнітний диск, основа якого виконана з твердого матеріалу.<ref>ДСТУ 2737-94 Записування і відтворення інформації. Терміни та визначення.</ref><ref name="DSTU2813" /> У більшості ЕОМ виконує функцію [[Енергонезалежна пам'ять|енергонезалежного]] [[носій інформації|носія інформації]] ([[комп'ютерна пам'ять|комп'ютерної пам'яті]] чи нагромаджувача інформації) з довільним доступом ({{lang-en|random access}}). Не правильні або суржиком відомі інші назви, як ''жорсткий диск''<ref>термін «жорсткий диск» деякими словниками комп'ютерних термінів розглядається як росіянізм (калька з {{lang-ru|жесткий диск}}), що суперечить нормам української науково-технічної мови; замість нього пропонують варіант «твердий диск» (калька з {{lang-en|hard disk}}): http://tc.terminology.lp.edu.ua/TK_Wisnyk709/TK_wisnyk709_bulakhovs%27kyj.htm</ref> або ''жорсткий магнітний диск''<ref name=DSTU2813>ДСТУ 2813-94 Носії магнітного запису. Терміни та визначення.</ref>.

У 1973 році фірма IBM випустила твердий диск моделі [[IBM 3340|3340]] для використання з ЕОМ [[IBM System/370]], що вперше об'єднав в одному нерознімному корпусі пластини диска й головки запису-зчитування. Під час його розробляння інженери використали коротку внутрішню назву «30-30», що означало два модулі (у максимальному компонуванні) по 30 Мб кожний. Кеннет ХотонЕ. Гоґгтон ({{lang-en|Kenneth E. Haughton}}), керівник проекту, через співзвучність назви з позначенням [[набій|набою]] [[.''30-30 Winchester]]'' популярної мисливської рушниці {{lang-en|Winchester Model 1894}}, запропонував назвати цей тип диска «вінчестером», звідки ймовірно і походить кодова назва проекту<ref>[http://www.ibm.com/ibm/history/exhibits/storage/storage_3340.html IBM Archives: IBM 3340 direct access storage facility] {{ref-en}}</ref>.

Більшу частину конструкції твердого диска займає цільний металевий корпус, що захищає магнітні пластини і точну механіку від впливів навколишнього середовища. Гермоблок&nbsp;—– це герметична область пристрою, захищена від пилу та інших дрібних частинок. Гермоблок необхідний, оскільки, навіть дуже дрібна частинка, якщо вона потрапить у вузький зазор між голівкою й поверхнею диска, може пошкодити чутливий магнітний шар і вивести з ладу твердий диск. Також корпус захищає нагромаджувач від електромагнітних перешкод, тобто відіграє роль екрана. Внутрішній простір гермоблока заповнений звичайним, але повністю очищеним від пилу повітрям. Ним не заповнюють гермоблок спеціально, просто складання здійснюється в приміщенні, де на один кубічний метр повітря припадає менше ста частинок пилу. Однак незважаючи на назву, гермоблок не зовсім герметичний. Для вирівнювання його внутрішнього тиску з атмосферним, у корпусі робиться отвір, який закритий щільним фільтром пилу. У процесі роботи, пластини обертаються, створюючи потік циркуляції повітря. Цей потік проходить крізь ще один фільтр, який забезпечує додаткове очищення.

Плата керування твердого диска&nbsp;—– вузькоспеціалізований комп'ютер, призначенням якого є обмін інформацією з [[Материнська плата|базовою платою]] комп'ютера і управління внутрішніми процесами, що відбуваються у твердому диску (керування шпиндельним двигуном та приводом голівок).

Найбільша мікросхема на платі&nbsp;—– центральний процесор. Це спеціалізований, цифро-аналоговий процесор, який займається обробкою як цифрової інформації, що надходить з комп'ютера, так і аналогової інформації, що надходить з блоку магнітних голівок.

Другим важливим компонентом (нижче процесора на зображенні) є мікросхема [[оперативна пам'ять|оперативної пам'яті]]&nbsp;— – це кеш-пам'ять місткістю 8…64МБ, що необхідна для буферизації обміну даними між диском і платою керування диска.

Третім важливим компонентом є драйвер двигуна (на фото третя за розміром мікросхема, нижче від мікросхеми пам'яті). Призначення даної мікросхеми&nbsp;—– запуск і зупинка шпиндельного двигуна, контроль швидкості його обертання, керування сервоприводом і у деяких дисків, формування напруги живлення окремих компонентів та вузлів.

Наступний важливий компонент на платі керування&nbsp;— – [[постійний запам'ятовувач]] (ПЗП), в даному випадку його мікросхема розташована у лівому нижньому куті плати (має по 4 ніжки з кожної з двох сторін). У цій мікросхемі знаходиться базова програма («прошивка») і стартова адаптивна інформація, необхідна для успішного запуску і ініціалізації твердого диска. Основний же програмний код знаходиться на магнітних пластинах носія у так званій службовій зоні. Останнім часом, на сучасних твердих дисках така мікросхема відсутня, її вміст тепер зберігається в центральному процесорі та міцно пов'язаний з вмістом службової інформації, іншими словами, це унеможливлює ремонт твердого диска методом заміни плати керування.

'''[[Інтерфейс]]'''&nbsp;—– набір, що складається з ліній зв'язку, сигналів, що посилають по цих лініях, технічних засобів (контролерів), що підтримують ці лінії, і правил обміну (протоколів). Сучасні тверді диски можуть мати інтерфейси: [[ATA]] (AT Attachment, він же IDE&nbsp;—– Integrated Drive Electronic, він же Parallel ATA), (EIDE), [[SATA|Serial ATA]], [[SCSI]] (Small Computer System Interface), [[Serial Attached SCSI|SAS]], [[FireWire]], [[USB]], [[SDIO]] і [[Fibre Channel]].

'''[[Ємність носія інформації|Ємність]]''' ({{lang-en|capacity}})&nbsp;—– кількість даних, які можуть зберігатися нагромаджувачем. Ємність сучасних твердих дисків з форм-фактором 3,5" сягає 8&nbsp;[[Терабайт|ТБ]]<ref name="TB8" />, і навіть 10 Тб. На відміну від прийнятої в [[інформатика|інформатиці]] системі префіксів для обсягів інформації, що позначають величину, кратну 1024, виробниками твердих дисків використовуються величини, кратні 1000. Так, наприклад, ємність твердого диска, маркованого як «2 ТБ», насправді становить приблизно 1,82 Терабайт. (2*1000*1000*1000*1000/1024/1024/1024/1024 = ~1.82)

'''Фізичний розмір (форм-фактор)'''&nbsp;—– майже всі сучасні нагромаджувачі для [[персональний комп'ютер|персональних комп'ютерів]] і [[сервер]]ів мають розмір (ширину) 3,5, або 2,5 [[дюйм]]а. Останні частіше застосовують у [[ноутбук]]ах. Інші, менш поширені формати&nbsp;— 1,8 дюйма, 1,3 дюйма і 0,85 дюйма.

'''Час доступу''' ({{lang-en|random access time}})&nbsp;—– від 3 до 15 [[мс]], як правило, мінімальним часом відрізняються серверні диски (наприклад, у Hitachi Ultrastar 15K147&nbsp;— 3,7 мс<ref>{{Cite web |url=http://www.hitachigst.com/hdd/support/15k147/15k147.htm |title=Архівована копія |accessdate=31 січень 2008 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080516095822/http://www.hitachigst.com/hdd/support/15k147/15k147.htm |archivedate=16 травень 2008 |deadurl=yes }}</ref>), максимальним із актуальних&nbsp;— диски для портативних пристроїв (Seagate Momentus 5400.3&nbsp;— 12,5<ref>http://www.seagate.com/products/notebook/momentus.html</ref>). Для порівняння, у [[SSD|твердотільних нагромаджувачів]] цей параметр не перевищує 1 мс.

'''Швидкість обертання диска''' ({{lang-en|spindle speed}})&nbsp;—– кількість обертів шпинделя за хвилину. Від цього параметра значною мірою залежать [[час доступу]] й швидкість передавання даних. Станом на 2012 рік випускаються вінчестери з такими стандартними швидкостями обертання: 4200, 5400 (ноутбуки), 7200 (персональні комп'ютери), 10 000 і 15 000 об./хв (сервери і високопродуктивні робочі станції). Збільшенню швидкості обертання шпинделя у твердих дисках для ноутбуків перешкоджає гіроскопічний ефект, впливом якого можна знехтувати у стаціонарно встановлених комп'ютерах.

'''Надійність''' ({{lang-en|reliability}})&nbsp;—– визначається як [[середній наробіток між відмовами]] (''Mean Time Between Failures'', ''[[MTBF]]''). Також, переважна більшість дисків підтримує технологію [[S.M.A.R.T.|Технологія SMART]] ({{lang-en|Self Monitoring Analysing and Reporting Technology}})&nbsp;— технологія оцінки стану твердого диска вбудованими засобами самодіагностування, а також алгоритм оцінки часу до виходу його з ладу.)

'''Кількість операцій введення-виведення за секунду''' ({{lang-en|IOPS}})&nbsp;—– у сучасних дисків це близько 50 оп./с при довільному доступі до накопичувача й близько 100 оп./сек при послідовному доступі.

'''Рівень шуму'''&nbsp;— [[шум]], що виникає під час роботи пристрою. Вимірюється в двох режимах&nbsp;—– під час простою (шум двигуна обертання) і під час активного навантаження (шум двигуна + шум голівок). Вказується в [[децибел]]ах, інколи в Белах (=10дБ). Тихими накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько 26 [[дБ|децибел]] і нижче.

'''Опірність ударам''' ({{lang-en|G-shock rating}})&nbsp;—– опірність твердого диска різким перепадам тиску або ударам вимірюється в одиницях припустимого перевантаження, кратних ''g'' (прискоренню вільного падіння) в увімкненому та вимкненому стані.

'''Місткість буфера''' ({{lang-en|Cache Memory}})&nbsp;—– розмір проміжної пам'яті ([[кеш|кеш-пам'яті]]), що призначена для згладжування різниці швидкостей читання/запису і передавання даних через інтерфейс. Станом на [[2013]] у твердих дисках вона зазвичай може становити 8, 16, 32, 64 або 128 МБ.

Практично всі сучасні (після 2000 року) тверді диски для персональних комп'ютерів та серверів мають ширину або 3,5, або 2,5 дюйма&nbsp;—– під розмір стандартних кріплень для них відповідно в настільних комп'ютерах і ноутбуках. Також знайшли застосування формати 1,8"; 1,3"; 1" і 0,85". Виробництво твердих дисків у форм-факторах 8" та 5,25" припинене.

'' Рівень шуму ''&nbsp;—шуму– шум, що його виробляє механіка накопичувача під час його роботи. Вказується в децибелах. Тихими накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько 26 дБ та нижче. Шум складається з шуму обертання шпинделя (в тому числі аеродинамічного) і шуму позиціонування.

* Програмний, за допомогою системи, вбудованої в більшість сучасних дисків, [[Automatic Acoustic Management|AAM]]. Перемикання твердого диска у малошумний режим призводить до зниження продуктивності в середньому на 5-25&nbsp;%, але робить шум під час роботи практично нечутним.;

Станом на початок 2013 року більша частина всіх вінчестерів виробляється всього декількома компаніями: ''[[Seagate]], [[Western Digital]]'' таі ''[[Toshiba]]. [[Fujitsu]]'' продовжує випускати тверді диски для ноутбуків і [[SCSI]]-диски, але покинула масовий ринок у [[2001]] році (в [[2009]] році виробництво твердих дисків було повністю передано компанії ''Toshiba''<ref>[http://www.toshiba.co.jp/about/press/2009_10/pr0101.htm Toshiba: News Release 1 Oct, 2009]</ref>).

[[Toshiba|Тошіба]] є основним виробником 2,5- і 1,8-дюймових ТД для ноутбуків. Досить яскравий слід в історії твердих дисків залишила компанія [[Quantum Corp.|Quantum]]. Одним з лідерів у виробництві дисків була компанія ''[[Maxtor]]''. У 2001 році Maxtor викупила підрозділ твердих дисків компанії Quantum. У [[2006]] році відбулося злиття Seagate і Maxtor. У середині [[1990-ті|1990-х років]] існувала компанія ''[[Conner]]'', яку купила Seagate. У першій половині 1990-х існувала фірма Micropolis, яка виробляла дуже дорогі диски premium-класу. Але під час випуску перших у галузі вінчестерів на 7200 об/хв нею були використані неякісні [[підшипник]]и головного валу, що поставлялися фірмою Nidec, і Micropolis зазнала фатальних збитків на поверненнях продукції, розорилася та була куплена вищезгаданою Seagate.

* 1956&nbsp;—– продаж першого комерційного твердого диска, [[IBM 305 RAMAC]]: ємність близько 5 мегабайт, вага близько однієї тонни (два блоки, кожен розміром з великий холодильник), діаметр дисків — 20 дюйми (610 мм), кількість пластин — 50;

* 1980&nbsp;—– перший 5,25-дюймовий диск, Shugart ST-506, 5 МБ;

* 1986&nbsp;—– Стандарт SCSI;

* 1991&nbsp;—– Максимальна ємність 100 МБ;

* 1995&nbsp;—– Максимальна ємність 2 ГБ;

* 1997&nbsp;—– Максимальна ємність 10 ГБ;

* 1998&nbsp;—– Стандарти UDMA/33 й ATAPI;

* 1999&nbsp;—– ''[[IBM]]'' випускає мініатюрний 1" ''[[Microdrive]]'' ємністю 170 й 340 МБ;

* 2002&nbsp;—– Узятий бар'єр адресного простору вище 137 ГБ;

* 2003&nbsp;—– Поява ''[[SATA]]'';

* 2005&nbsp;— – Максимальна ємність 500 ГБ;

* 2005&nbsp;—– Стандарт Serial ATA 3G;

* 2005&nbsp;—– Поява SAS (Serial Attached SCSI);

* 2006&nbsp;—– Застосування перпендикулярного методу запису в комерційних накопичувачах;

* 2006&nbsp;—– Поява «гібридних» твердих дисків, що містять додатковий блок [[флеш-пам'ять|флеш-пам'яті]] ємністю в одиниці гігабайт;

* 2007&nbsp;—2007– ''[[Hitachi]]'' представляє накопичувач ємністю 1 ТБ;

* 2009&nbsp;—– [[Western Digital|''Western Digital'']] представляє накопичувач з ємністю 2 ТБ;

* 2010&nbsp;—– Seagate представляє накопичувач з ємністю 3 ТБ<ref>[http://sd.net.ua/2010/06/30/seagate-nachala-prodazhu-3-terabajtovyx-zhestkix.html Seagate розпочала продаж 3-терабайтових твердих дисків]</ref>.;

* 2011&nbsp;—– У продаж надходить диск Deskstar 7K4000 (''SATA'', 4 ТБ, ''Western DigitalDigita''l)<ref>[http://www.hgst.com/deskstar-7k4000 Deskstar 7K4000 (SATA, 4 TB, Western Digital).]</ref>.;

* 2014&nbsp;—– Seagate представляє накопичувач з ємністю 8 ТБ<ref name="TB8"/>.;

* 2017 —– [[''Toshiba]]'' випустила диск «MG07ACA» ємністю 14 ТБ<ref>[https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/company/news/news-topics/2017/12/storage-20171208-1.html Корпорація Toshiba Electronic Devices & Storage випустила перший у світі диск на 14 ТБ зі звичайним магнітним записуванням] {{ref-en}}</ref>;

* 2018 рік&nbsp;—– Компанія Seagate заявила про створення жорсткого диска об'ємом 16 ТБ [https://www.techspot.com/news/77685-seagate-announces-worlds-first-16tb-35-inch-hard.html];

* 2019&nbsp;— – Seagate розробили технологію «[[Теплоприсутній магнетний запис]]», яка дозволила збільшити щільність записуваної інформації на диски.