Как называется информация на hdd. Устройство и принцип работы жесткого диска. Программные ошибки жестких дисков

Многие из вас знают, что вся информация на компьютере, представленная в виде файлов и папок, хранится на жестком диске. А вот, что такое жесткий диск и для чего он предназначен, правильно ответят не многие. Людям, далёким от программирования очень тяжело представить, каким образом можно хранить информацию на какой-то железяке. Это ведь не шкатулка и не лист бумаги, на котором можно эту самую информацию можно записать и спрятать в шкатулку. Да, жесткий диск это не шкатулка с письмом.

Жесткий диск (HDD, HMDD-от англ. hard (magnetic) disk drive) – это магнитный носитель информации. На компьютерном сленге его называют «винчестер». Он предназначен для хранения информации в виде фотографий, картинок, писем, книг различных форматов, музыки, фильмов, и т.п. Внешне это устройство совсем не похоже на диск. Скорее оно похоже на небольшую прямоугольную железную коробочку.

Внутреннее устройство жесткого диска похоже на старый проигрыватель виниловых пластинок.

Внутри этой металлической коробочки есть круглые алюминиевые или стеклянные пластины-диски, находящиеся на одной оси, по которым перемещается считывающая головка. В отличие от проигрывателя, головка жесткого диска в рабочем режиме не касается поверхности пластин.

Для удобства работы жесткий диск делят на несколько разделов. Это разделение условное. Осуществляется такое при помощи операционной системы или специальными программами. Новые разделы называют логическими дисками. Им присваиваются буквы С, D, E или F. Обычно устанавливается на диск C, а файлы и папки хранят на других дисках, чтобы при крахе системы ваши файлы и папки не пострадали.

Посмотрите видеоролик о том, что такое жесткий диск:

Основные характеристики жестких дисков

• Форм-фактор – это ширина жесткого диска в дюймах. Стандартный размер для настольного компьютера 3.5 дюйма, а для ноутбуков 2.5 дюйма;
• Интерфейс – в современных компьютерах используется подключения к материнской плате SATA различных версий. SATA, SATA II, SATA III. В старых компьютерах используется интерфейс IDE.
• Ёмкость – это максимальное количество информации, которое может хранить жесткий диск, измеряется в гигабайтах;
• Скорость вращения шпинделя – это количество оборотов шпинделя в минуту. Чем больше скорость вращения диска, тем лучше. Для операционных систем необходимо ставить диски от 7 200 об/мин и выше, а для хранения файлов можно устанавливать диски с меньшей скоростью.
• Время наработки на отказ – это среднее время безотказной работы, расчитанное производителем. Чем оно больше, тем лучше;
• Время произвольного доступа — это среднее значение времени, требуемое головке для позиционирования на произвольном участке пластины. Величина не постоянная.
• Ударостойкость – это способность жесткого диска переносить смену давления и удары.
• Уровень шума, который издает диск во время работы, измеряется в децибеллах. Чем он меньше, тем лучше.

Сейчас уже есть диски SSD (solid-state drive в простом переводе — твёрдотельный накопитель), которые не имеют ни шпинделя, ни пластин. Это запоминающее устройство на основе микросхем памяти.

SSD-диски совершенно тихие и имеют очень хорошую скорость чтения и записи. Но они пока очень дорогие и не очень надежные, поэтому их устанавливают только под операционные системы, а для хранения файлов используют жесткие диски IDE и SATA.

Многих пользователей интересует устройство жесткого диска. И неспроста, ведь на сегодняшний день самым распространенным накопителем информации на компьютере является HDD. Далее будут разобраны принципы его работы и структура.

Винчестер по своей сути напоминает проигрыватель на пластинках. В нем также содержатся пластинки и считывающие головки. Однако устройство HDD сложнее. Если мы разберем жесткий диск, то увидим, что в основном пластины металлические и покрыты магнитным слоем. Именно на него производится запись данных. В зависимости от объема винчестера пластин от 4 до 9. Они крепятся на валу, который называется «шпиндель» и имеет высокую скорость вращения от 3600 до 10000 оборотов/мин для изделий массового потребления.

Рядом с блоком пластин находится блок считывающих головок. Количество головок определяется количеством магнитных дисков, а именно по одной на каждую поверхность диска. В отличие от проигрывателя на жестких дисках головка не касается поверхности пластин, а зависает над ней. Это позволяет исключить механический износ. Поскольку пластины имеют высокую скорость вращения, а головки должны находиться на крайне малом постоянном расстоянии над ними, очень важно, чтобы во внутрь корпуса ничего не смогло попасть. Ведь малейшая пылинка может нанести физические повреждения. Именно поэтому механическую часть герметично закрывают кожухом, а электронную выносят на наружу.

Некоторые пользователи интересуются тем, как разобрать жесткий диск. Нужно понимать, что разбор рабочего накопителя предусматривает нарушение его герметичности. А это, в свою очередь, приведет его в негодность. Поэтому не стоит этого делать, если вы не готовы потерять все данные на носителе информации. Если у вас нет острой необходимости открывать накопитель, а всего лишь мучает любопытство, из чего состоит жесткий диск, вы можете посмотреть фото разобранного HDD.

Именно поэтому жесткие диски на магнитных дисках при ремонте разбирают и собирают в специальном ламинарном боксе. В нем при помощи системы подачи воздуха высокой очистки и герметичности поддерживается необходимая для проведения таких работ окружающая среда. Разобрав свой диск в домашних условиях Вы однозначно его приведете в неработоспособное состояние.

Считывающие головки в нерабочем состоянии находятся рядом с блоком пластин. Еще это называется «парковочное положение». Специальное устройство выносит головки в рабочую зону только тогда, когда диск разогнался до необходимой скорости. Все они перемещаются вместе, а не каждая отдельно. Это позволяет иметь быстрый доступ ко всем данным.

Электронная плата, или контроллер, как правило, крепится снизу винчестера. Ее ничего не защищает, и от этого она достаточно уязвима для механических и термических повреждений. Именно она осуществляет управление механикой. Винчестер от ноутбука отличается от стандартного 3,5-дюймового только размером. Принцип работы жесткого диска точно такой же. Отличаться они могут только количеством магнитных блинов и емкостью накопителя.

Как можно проследить, устройство жесткого диска подвержено ударам, встряскам, царапинам, значительным изменениям температур и скачкам напряжения. А это делает его не совсем надежным носителем информации. Именно из-за этого жесткий диск на ноутбуке выходит из строя чаще, чем на стационарном ПК. Ведь портативные устройства постоянно подвергают встряскам, порой падениям, выносят на холод или ставят на солнце. А это, в свою очередь, негативно сказывается на винчестере.

Чтобы продлить срок работы HDD, не подвергайте его падениям и ударам, следите за тем, чтобы была достаточная вентиляция корпуса, любые манипуляции с диском производите только при отключенном питании. Эти недостатки привели к появлению нового типа винчестеров SSD. Постепенно они теснят HDD, когда-то выглядевших великолепными носителями.

Логическое устройство

Мы узнали, как выглядит жесткий диск внутри. Теперь будем разбирать его логическое структурирование. Данные пишутся на жесткий диск компьютера на дорожки, которые делятся на определенные сектора. Объем каждого сектора составляет 512 байт. Последовательные сектора объединяются в кластер.

При установке нового HDD нужно произвести форматирование, иначе компьютер попросту не увидит свободное место на накопителе. Форматирование бывает физическое и логическое. Первое подразумевает разбивку диска на сектора. Некоторые из них могут определиться как «плохие», то есть непригодные к записи данных. В большинстве случаев накопитель уже имеет такое форматирование перед продажей.

Логическое форматирование подразумевает создание логического раздела жесткого диска. Это позволяет значительно упростить и оптимизировать работу с информацией. Под логический раздел (или, как еще называют, «логический диск») отводится определенная область накопителя. С ней можно работать как с отдельным винчестером. Чтобы понять, как работает жесткий диск со своими разделами, достаточно визуально разделить винчестер на 2-4 части в зависимости от количества логических томов. К каждому тому можно применить свою систему форматирования: FAT32, NTFS или exFAT.

Технические данные

Друг от друга HDD отличаются по таким данным:

• объемом;
• скоростью вращения шпинделя;
• интерфейсом.

На сегодняшний день средний объем винчестера 500-1000 Гб. Он определяет количество информации, которое вы можете записать на носитель. От скорости вращения шпинделя будет зависеть, как быстро вы сможете иметь доступ к данным, то есть чтение и запись информации. Самым распространенным интерфейсом является SATA, который пришел на смену уже морально устаревшему и медленному IDE. Друг от друга они отличаются пропускной способностью и типом разъема подключения к материнской плате. Отметим, что диск современного ноутбука может иметь только интерфейс SATA или SATA2.

В данной статье было рассмотрено, как устроен жесткий диск, его принципы работы, техданные и логическая структура.

Мы, пользователи персонального компьютера, часто сталкиваемся с аббревиатурой HDD. И оправдано желание узнать, что такое HDD, где это и для чего нужно.

HDD расшифровывается как «hard disk drive». Проще говоря, это жесткий диск. Понемногу уходя в прошлое, они вытесняются SSD, но свою нишу на рынке HDD будут занимать еще долгое время.

Почему диск «жесткий»

HDD в компьютере как только не называют. Жесткий диск, хард, винчестер, винт - лишь малый список его имен. Почему все-таки «hard disk drive»?

В отличие от «гибких» дисков (дискет), данные на HDD записываются на жёсткие пластины, а они, в свою очередь, покрыты слоем ферромагнитного материала. Называют их не иначе как «магнитные диски». В жестком диске используют одну или несколько пластин на одной оси. Считывающие устройства (головки) в работе не прикасаются к поверхности пластин. Объясняется это просто: при быстром вращении пластин образуется прослойка набегающего потока воздуха. Расстояние между считывающим устройством и рабочей поверхностью очень мало - всего несколько нанометров, а прослойка воздуха, исключающая механический контакт, обеспечивает долгий срок службы. Если пластины не вращаются с должной скоростью, то головки находятся в так называемой «парковочной» зоне - вне границ пластин.

Отличительным свойством HDD в компьютере является то, что носитель информации совмещен с приводом, а также с блоком необходимой электроники в одном корпусе.

Основные характеристики HDD

Как и любое техническое устройство, жесткий диск обладает рядом характеристик, исходя из которых, можно сделать выводы о его актуальности.

• Ёмкость - одна из самых значимых величин. Характеризует количество данных, которые могут храниться накопителем.
• Габариты (форм-фактор). Самые распространенные вариации - 3.5 и 2.5 дюйма. Определяет ширину устройства.
• Скорость вращения оси, шпинделя. Количество его оборотов в минуту. Параметр значительно влияет на скорость доступа к данным и непосредственно на скорость их передачи. Самые распространенные варианты: 4200, 5400, 7200, 10 000 оборотов/минуту.
• Число операций ввода-вывода в секунду. У современных дисков это число приближается к 50 (при произвольном доступе к данным), при последовательном доступе, соответственно, выше - около 100.
• Энергопотребление - немаловажный параметр для портативных устройств (речь о ноутбуках/нетбуках).
• Размер буфера. Буфер - промежуточная память. Её предназначение - сглаживание различий скорости чтения/записи. В современных HDD обычно располагается в диапазоне от 8 до 64 мегабайт.

Надеюсь, мы смогли разобраться в том, что такое HDD в компьютере, и даже немного расширить свой кругозор в мире компьютерного «железа».

Для сравнения надежности дисков в таблице обратите внимание на "дискодни" (Drive Days). Если выборка меньше 50000, то выводы делать рано.

Общий показатель отказов в первом квартале 2018 1,84% - самый низкий за всю историю наблюдения. Это косвенно означает, что диски в целом становятся более надежными.

Итого

Несмотря на многочисленные советы, выбор на практике всегда оказывается сложнее. При покупке приходится выбирать между скоростью и объёмом памяти. Но главное - расставить приоритеты. В этом поможет мини-инструкция:

1. Определитесь с назначением диска, это ключевой фактор при выборе накопителя
2. Какой объем жесткого диска вам нужен
3. Выберите производителя

Внешние диски - это просто коробка и жесткий диск внутри. Поэтому несмотря на то, что , внешние диски выпускают намного больше компаний. Например, внешний накопитель может быть фирмы Transcend, а внутри окажется .

В итоге, если вам удалось достать диск, то на самом жестком диске всегда написана доскональная информация такая, как объем, модель, производитель и прочее.

Для пользователей ОС Windows

Через «Мой Компьютер». Такой способ подходит для ОС Windows. Это самый легкий способ и не требует наличия или вытаскивания самого жесткого диска. Достаточно произвести следующие действия:

• кликните правой кнопкой мышки по ярлыку «Мой Компьютер»;
• щелкните на пункт «Управление»;
• перейдите во вкладку «Запоминающие устройства» - «Управление дисками»;
• также во вкладке «Диспетчер устройств» выберите «Дисковые устройства», там вы увидите модель диска.

Порядок действий может немного отличаться в зависимости от версии Windows. В любом случае в диспетчере устройств в разделе "Дисковые устройства" вы увидите все модели SSD и HDD, которые видит ваша операционная система. Если вы точно знаете, что у вас есть жесткий диск и на нем ценные данные, а , это повод обратиться к специалистам.

Для пользователей ОС Linux

Через hdparm. Такой способ . Данная программа автоматически установлена в каждой современной версии Linux.

Для доступа необходимо открыть терминал и запустить в консоли hdparmс параметром –i /dev/hda. Вы увидите основные параметры вашего жесткого диска

С помощью программ

Все покажут какое именно устройство у вас установлено. Также эта функция есть во всех приложениях для тестирования и анализа конфигурации компьютера. Например, в EVERSET достаточно выбрать вкладку «Хранение данных» и вы увидите каждую характеристику вашего Жесткого диска.

Не удивляйтесь, если вы увидите общий объем меньше заявленного, он всегда ниже заявленного из-за особенностей производителей. Разница всегда равно ~ 7%, так для диска с заявленным объемом 500 GB мы получим 465 GB свободного места. Если вам важен каждый гигабайт – выбирайте всегда с большим объемом.

Жесткий диск состоит из алюминиевых или стеклянных пластин, покрытых ферромагнитным материалом. разбиты на дорожки, дорожки разделены на сектора. На магнитную поверхность нанесены сервометки. Благодаря им головка винчестера быстро находит нужный сектор. При механическом повреждении или в результате физического износа диск может начать работать нестабильно. Это означает, что на нем и другие ошибки.

Для обнаружения бэд-блоков и прочих неисправностей используют специальные утилиты. Утилита способна просканировать сектора HDD и выдать пользователю информацию. Оценка состояния диска осуществляется на и других данных.

Технология SMART позволяет использовать встроенную аппаратуру самодиагностики и предсказать срок выхода устройства из строя. Все показания SMART можно разделить на 2 группы:

1. Параметры естественного старения диска (число оборотов, передвижений головок, циклов включения-выключения).
2. Текущие параметры накопителя (высота расположения головки над поверхностью, количество переназначенных секторов и ошибок поиска, количество ошибок поиска).

В списке атрибутов, выдаваемых SMART определяющими считаются:

1. Reallocated Sectors Count. Обозначает количество операций переназначения секторов. Если диск обнаруживает ошибку чтения/записи, то он и перемещает в специальный резервный отдел remap. Процесс перенесения называется remapping. На современных дисках нельзя увидеть бэд сектор, так как он скрыт в переназначенном секторе. Сбойные сектора заменяются резервными. Если индикатор Reallocated Sectors Count становится желтым, специалист определяет, что резервных секторов осталось мало.
2. Current Pending Errors Count. Принято считать одним из критически важных показателей. Учитывает сектора, не прочтенные с первого раза и помеченные как нестабильные. Решение по ним откладывается до следующего прочтения. Если попытка прочтения удастся, сектор перейдет в разряд стабильных. Если ошибка повторится, будет произведена попытка восстановления. В случае неудачи накопитель выполнит операцию переназначения (remapping). Увеличение показателя атрибута Current Pending Errors Count означает деградацию диска.

Нестабильные сектора появляются очень часто. Во время внезапного прерывания подачи питания, неисправном блоке питания, неправильном завершении работы ОС может произойти ошибка записи на диск. Сканирование с попыткой поможет вернуть в строй некоторые из них.

Если в целом к работе диска нет замечаний и другие показатели S.M.A.R.T. в норме, то при появлении нестабильных секторов каких-то действий принимать не нужно. Ненулевое значение параметра Current Pending Sector Count говорит о неполадках, но не всегда означает, что проблема в самом диске.

Программа HDDScan предназначена для анализа состояния накопителей, в том числе большинства внешних, анализирует целостность сохраненных данных на дисках. С помощью HDDScan можно и посмотреть S.MA.R.T. атрибуты. Содержит мониторинг температуры жесткого диска, позволяет проверять накопитель на работоспособность – возможность сохранять и извлекать информацию.

Основное назначение программы – , подключаемых внутри системного блока компьютера или ноутбука, а также жестких дисков, подсоединяемых с помощью внешних портов.

Особенности программы

Основные особенности программы:

• бесплатное использование;
• нет необходимости совершать установку;
• доступна проверка для флеш-накопителей.

Программа HDDscan полностью бесплатная и ее можно скачать с официального сайта - http://hddscan.com . Последняя версия программы на сегодняшний день - HDDScan 4.0

Использование

Перед тем, как вы запустите программу, подключите жесткий диск или другой накопитель. Если подключение не было совершено до запуска, накопитель прочитан не будет.

Программа предложит выбрать устройство, которое будет анализироваться. После выбора нужно нажать на круглую кнопку в центре окна. Появится меню, выбираем первый пункт. Можно нажать на второй пункт сверху – , но он активен не всегда, а только при стечении некоторых обстоятельств, которые определяются программой на этапе предварительной проверки диска.

Можно перед или после проверки посмотреть информацию об устройстве. После проведения предварительного тестирования, о котором пользователь по сути даже не знает, поскольку проводится оно в считанные секунды при выборе диска для исследования, выбираем четвертый пункт меню. Программа покажет информацию об устройстве, которую можно сверить с той информацией, которая была указана к продукту производителем.

Для начала анализа жмем первый пункт меню, который можно найти, опять же, нажав на круглую кнопку в центре окна.

После завершения процедуры появится строка, повествующая об этом. На нее нажимаем два раза – появляется подробная информация.

https://youtu.be/ZQqtow6nmDE

Режимы проверки в HDDScan

Есть несколько режимов проверки:

• стандартная проверка;
• случайное чтение определенных участков диска;
• стандартное чтение;
• тестирование, предусматривающее стирание информации.

После проведения проверки будет указан знак зеленого, желтого или красного цвета. Зеленый свидетельствует о целостности диска, желтый , а красный о больших неполадках, которые нужно срочно устранить, чтобы устройство продолжило работу.

Итоги

1. Не требуется установка.
2. Можно проверять внешние и внутренние накопители, жесткие диски и карты памяти.
3. Несколько режимов проверки.
4. Вывод информации о накопителе.

Жесткий диск с важной информацией может сломаться в ходе эксплуатации, из-за случайного удара, или сотрясения. Если вы предусмотрительно , то часть файлов может быть сохранена. Чтобы излишне не рисковать, всегда делайте бэкап и профилактическую проверку на ошибки и битые сектора раз в пол года, предварительно удалив мусорные файлы.

Если в процессе эксплуатации вы заметили , у вас стали неожиданно пропадать файлы и папки, при обращении к файлу компьютер подтормаживает, информация долго копируется с одного раздела диска на другой, то вы также должны произвести проверку.

Диагностика HDD

Жесткий диск состоит из большого количества отдельных ячеек, которые называются секторами. На каждом секторе хранится информация. Для проверки секторов используются специальные программы. Во время проверки программы обращаются к каждой ячейке и замеряют время отклика. Нормой принято считать 1 отклик в 3 миллисекунды. Если программа выдает результат 600 миллисекунд и более, этот результат считается критическим, а ячейка недееспособной.

Все современные HDD для самодиагностики диска. Идея технологии заключается в том, что вовремя загрузки, при инициализации HDD материнской платой, происходит тест самоконтроля. Владелец компьютера может посмотреть данные из SMART и при наличии проблем имеет возможность заранее до того как они будут утеряны.

У неисправного диска может снизиться скорость чтения/записи головок, следовательно снизится скорость передачи данных. Это существенно снизит его производительность. Компьютер будет медленнее загружать копировать данные с диска/на диск, запускать программы.

Для проведения диагностики жестких дисков на наличие ошибок, битых секторов, для получения данных S.M.A.R.T. , тестирования скорости используются специальные программы.

Программы для проверки HDD

SeaTools представляет из себя комплект фирменных утилит , распространяется бесплатно. Можно скачать с официального сайта. Предлагаемые утилиты проверяют диск на ошибки разных марок, можно использовать для исправления секторов.

SeaTools for Windows осуществляет проверку в интерфейсе Windows. Утилита для DOS представляет из себя iso-образ, из которого можно сделать загрузочный диск для проверки. Эта версия предпочтительна, если пользователь хочет избежать проблем, связанных с обращением ОС к диску во время проверки.

Western Digital Data Lifeguard Diagnostic

Western Digital Data Lifeguard Diagnostic - это утилита, которая разработана , особенно популярных среди российских пользователей. Также как и предыдущая является бесплатной, имеет версию для Windows и ISO. Предоставляет информацию S.M.A.R.T..

CrystalDiskInfo и CrystalDiskMark

CrystalDiskMark cпособна производить замеры средних показателей скорости чтения и записи на различных отделах диска. Эта бесплатная, мультиязычная программа предназначена специально для измерения скорости. Она работает с самыми популярными версиями Windows. Помимо HDD может быть использована для SSD и флешек. Представлена в двух версиях: для инсталляции и портативной.

CrystalDiskInfo предназначена для диагностики жесткого диска и SSD. Можно посмотреть , состоянии здоровья и температуре диска. Можно смотреть показания S.M.A.R.T. такие как и многое другое.

Встроенные утилиты Windows

Проверка встроенными средствами Windows. Зайдите в "Мой комьютер" ("Этот компьютер" для Windows 8.1). Нажмите правой кнопкой по диску, чтобы открыть "Свойства". Выберите в меню "Сервис" и нажмите кнопку "Проверить". Подождите пока завершится процесс проверки и компьютер выведет на экран результат.

HDDScan

HDD Scan - хорошая бесплатная программа. Поддерживаются жесткие диски с интерфейсом IDE/SATA/SCSI, RAID-массивы, внешние USB/FireWire-накопители, SSD и флэш-карты. Позволяет проверять жесткие диски, битые сектора, получать данные SMART, производить различного рода тестирования диска.

Victoria HDD

Victoria HDD представляет из себя популярное программное обеспечение для диагностики жестких дисков: производит тест поверхности диска, с целью обнаружения возможных неисправностей, проверяет сбойные сектора, помечает бэд блоки.

Victoria HDD это довольно простая и мощная программа для проверки жесткого диска, которая была создана для оценки производительности, тестирования, устранения незначительных проблем и форматирования диска.

Неприятно, когда компьютер ломается. Выходит из строя какая-то деталь, приходится тратить время и деньги на ремонт. Вдвойне неприятно, если поломка случается с жестким диском, ведь в этом случае может пострадать хранимая на устройстве информация.

Производители накопителей давно выработали ряд процедур самодиагностики дисков. Набор технологий, призванных уберечь жесткий диск от внезапных поломок, называется S.M.A.R.T. Периодически обращаясь , можно отслеживать состояние жесткого диска своего компьютера и заранее запланировать замену накопителя.

В процессе работы, некоторые сектора жесткого диска оказываются нечитаемыми. Появление такого сектора может быть связано с физическими повреждениями жесткого диска и заводскими дефектами. Частой является нарушение условий работы жесткого диска - перегрев или проблемы с питанием.

Современные жесткие диски имеют запас прочности в виде так называемой резервной области. Если, во время работы с диском, проблемный сектор обнаруживает себя, компьютер, самостоятельно, "заменяет" такой сектор одним из резервных. Физически, конечно, сектор остаётся на месте, однако его логический номер уходит сектору из резервной области.

Такая операция называется переназначением сектора, на работе компьютера она практически не скажется. Проблемный сектор будет внесён в дефект-лист. Сам факт переназначения будет учтён увеличением счётчика Reallocated Sector Count. Есть еще схожий параметр Reallocated Event Count, их значения могут отличаться. Например, если фактически переназначения не было, а на диске оказались исправленные софт-бэды, то Reallocated Event Count вырастет, а показатель переназначенных секторов останется без изменений.

Значение этого счётчика можно посмотреть, воспользовавшись любой программой для чтения данных S.M.A.R.T. Наиболее популярными программами в этом секторе являются CrystalDiskInfo, HDDScan и Victoria. Кроме того, существует ряд программ, поставляемых для своих устройств самими производителями жестких дисков.

Само по себе, переназначение сектора на жестком диске – не проблема. , устранять последствия – тоже не нужно. Это штатная операция, производимая компьютером самостоятельно, вмешательства человека она не требует. Однако, количество переназначенных секторов – важный показатель, дающий представление о том, насколько изношена поверхность диска.

На счётчик переназначенных секторов стоит обратить внимание при покупке жесткого диска с рук. Счётчик Reallocated Sector Count нового жесткого диска должен быть равен нулю. По мере использования жесткого диска так же стоит, время от времени, обращаться к данным S.M.A.R.T.

Не стоит судить о здоровье диска по одному параметру, важна и динамика. Если количество переназначенных секторов постоянно растёт или резко увеличилось за короткий период времени, это может свидетельствовать о серьёзном дефекте поверхности диска и жесткий диск нуждается в замене.

Переносные жесткие диски - очень удобные носители информации. Это обычный жесткий диск внутри красивой коробки, который подключается к компьютеру по USB. Они больше по объему, чем флешки, поэтому активно используются для хранения и переноса больших объемов информации.

Все производители жестких дисков выпускают свои модели. Сами по себе жесткие диски - надежные носители информации. Но переносные модели и просто чаще подключают и отключают от компьютера. Поэтому к стандартным неисправностям добавляются и специфические для переносных USB-устройств.

Внешний диск не определяется

Когда к нам обращается клиент и говорит, что его , первый совет - попробуйте другой провод. Причины бывают разные, может сам провод неисправный или слишком длинный, и тогда не хватает питания жесткому диску. В любом случае это простое действие, поэтому первое, что нужно сделать - попробовать другой провод.

Следующий шаг попробовать подключить диск к другому компьютеру. На вашем компьютере может быть проблема с USB-портами или драйверами. Если - отлично. А если ни замена провода, ни проверка на другом компьютере не помогли, тогда рекомендуем вытащить жесткий диск из коробки и подключить к компьютеру напрямую.

Внутри красивой коробки, как правило, обычный SATA-диск. И отдельно плата переходника с SATA на USB. Так как внешние диски часто подключают и отключают, то эти платы иногда выходят из строя. Даже если , это может быть не физическая неисправность, а проблема в контроллере на плате переходника, который подает неправильное напряжение на диск. В нашей практике такое было уже. Поэтому вытаскиваем диск из коробки и подключаем диск напрямую через SATA-интерфейс для проверки работы диска.

Настоящие USB-диски Western Digital

Владельцы могут удивиться, увидев внутри корпуса жесткий диск фирмы Samsung. А еще сильнее могут удивиться владельцы WD Elements или WD My Passport Ultra, когда, вытащив диск из коробки, они обнаруживают внутри USB-диск.

Если вы открыли коробку, а внутри WD10JMVW или WD5000BMVW, поздравляем, у вас самый настоящий USB-диск. У современных внешних моделей WD USB-разъем напаян непосредственно на внешнюю плату электроники и отсутствует привычный для остальных производителей переходник с SATA на USB. Вот только для восстановления данных нужно сначала адаптировать USB-разъем под SATA.

Модель WD	Объем, Гб	Модель коробки	Количество пластин	Количество головок	Семейство
wd2500bmvu	250	нет	2	3	Venus
wd3200bmvu	320	нет	2	4	Venus
wd5000bmvu	500	нет	2	4	Dolphin
wd5000bmvv	500	wdbabv5000abk-00	2	4	Zephyr
wd5000bmvw	500	wdbadb5000abk-u1	2	3	FBLite / Firebird /Zephyr
wd10jmvw	1000	wdbuzg0010bbk-004	2	4	FBLite / Firebird
wd5000kmvv	500	нет	3	4	Shasta 3D
wd6400kmvv	640	нет	3	5	Shasta 3D
wd5000kmvw	500	wdbpck5000abk-01	3	5	Helios
wd7500kmvw	750	wdbpck7500adbk-01	3	5	Helios
wd5000lmvw	500	нет	1	2	Hubble LT / Hubble
wd15nmvw	1500	нет	4	7	Shrek LT / Shrek
wd20nmvw	2000	wdbnfv0020bbl-u5	4	8	Shrek LT / Shrek
wd30nmvw	3000	wdbnfv0030bwt-u5	5	10	Pebbleb
wd10tmvv	1000	нет	3	6	Helios / Shasta 3D
wd10tmvw	1000	wdbgys0010bbk-u0	3	6	Helios / Shasta 3D
wd3200bmvv	320	нет	1	2	Jamaica 4K
wd3200bmvw	320	нет	2	2	Zephyr
wd7500kmvv	750	нет	3	6	Shasta 3D

Если вы нашли свой диск в этой таблице, значит у вас диск с USB-разъемом прямо на плате. И если ваш wd5000bmvw не определяется или wd10jmvw не инициализируется, то для диагностики и сначала нужно подключить диск по SATA.

Удобный пользователям интерфейс USB совершенно непригоден для работ по восстановлению данных. Он не позволяет передавать диску ATA-команды и работать с аппаратно неисправными жесткими дисками в особых технологических режимах.

В компаниях по восстановлению данных, чтобы переделать wd10tmvw, wd20nmvw или любой диск из таблицы на обычный стандартный SATA-разъем подпаивают прям на плату провода. Мы тоже так делали раньше, а сейчас используем более надежный метод с заменой платы с контроллером и ПЗУ целиком.

Одно из наших преимуществ как крупнейшего центра восстановления данных в России - это собственный запас запчастей на все модели дисков WD. А второе преимущество, особенно если ваш диск новый и на гарантии, что мы являемся в области восстановления данных. Все диски WD, вскрытые в нашей лаборатории, не теряют гарантии.

Примеры из нашей практики восстановления USB-дисков

Внезапно диск перестал определяться в операционной системе Windows 10. Как подключенное устройство видится, даже в диспетчере появляется модель, но при этом ОС зависает. После установки подходящей платы с интерфейсом SATA выяснилось, что у диска неисправна одна из двух головок.

Диск WD5000BMVV не определяется, иногда издает писк. При включении диска раскручивается шпиндель и рекалибруется при этом постоянно горит индикатор. Периодически щелкает один раз, останавливается и повторно раскручивает двигатель, потом снова рекалибруется.

Жесткие диски, или, как их еще называют, винчестеры, являются одной из самых главных составляющих компьютерной системы. Об это знают все. Но вот далеко не каждый современный пользователь даже в принципе догадывается о том, как функционирует жесткий диск. Принцип работы, в общем-то, для базового понимания достаточно несложен, однако тут есть свои нюансы, о которых далее и пойдет речь.

Вопросы предназначения и классификации жестких дисков?

Вопрос предназначения, конечно, риторический. Любой пользователь, пусть даже самого начального уровня, сразу же ответит, что винчестер (он же жесткий диск, он же Hard Drive или HDD) сразу же ответит, что он служит для хранения информации.

В общем и целом верно. Не стоит забывать, что на жестком диске, кроме операционной системы и пользовательских файлов, имеются созданные ОС загрузочные секторы, благодаря которым она и стартует, а также некие метки, по которым на диске можно быстро найти нужную информацию.

Современные модели достаточно разнообразны: обычные HDD, внешние жесткие диски, высокоскоростные твердотельные накопители SSD, хотя их именно к жестким дискам относить и не принято. Далее предлагается рассмотреть устройство и принцип работы жесткого диска, если не в полном объеме, то, по крайней мере, в таком, чтобы хватило для понимания основных терминов и процессов.

Обратите внимание, что существует и специальная классификация современных HDD по некоторым основным критериям, среди которых можно выделить следующие:

• способ хранения информации;
• тип носителя;
• способ организации доступа к информации.

Почему жесткий диск называют винчестером?

Сегодня многие пользователи задумываются над тем, почему называют винчестерами, относящимися к стрелковому оружию. Казалось бы, что может быть общего между этими двумя устройствами?

Сам термин появился еще в далеком 1973 году, когда на рынке появился первый в мире HDD, конструкция которого состояла из двух отдельных отсеков в одном герметичном контейнере. Емкость каждого отсека составляла 30 Мб, из-за чего инженеры дали диску кодовое название «30-30», что было в полной мере созвучно с маркой популярного в то время ружья «30-30 Winchester». Правда, в начале 90-х в Америке и Европе это название практически вышло из употребления, однако до сих пор остается популярным на постсоветском пространстве.

Устройство и принцип работы жесткого диска

Но мы отвлеклись. Принцип работы жесткого диска кратко можно описать как процессы считывания или записи информации. Но как это происходит? Для того чтобы понять принцип работы магнитного жесткого диска, в первую очередь необходимо изучить, как он устроен.

Сам жесткий диск представляет собой набор пластин, количество которых может колебаться от четырех до девяти, соединенных между собой валом (осью), называемым шпинделем. Пластины располагаются одна над другой. Чаще всего материалом для их изготовления служат алюминий, латунь, керамика, стекло и т. д. Сами же пластины имеют специальное магнитное покрытие в виде материала, называемого платтером, на основе гамма-феррит-оксида, окиси хрома, феррита бария и т. д. Каждая такая пластина по толщине составляет около 2 мм.

За запись и чтение информации отвечают радиальные головки (по одной на каждую пластину), а в пластинах используются обе поверхности. За которого может составлять от 3600 до 7200 об./мин, и перемещение головок отвечают два электрических двигателя.

При этом основной принцип работы жесткого диска компьютера состоит в том, что информация записывается не куда попало, а в строго определенные локации, называемые секторами, которые расположены на концентрических дорожках или треках. Чтобы не было путаницы, применяются единые правила. Имеется ввиду, что принципы работы накопителей на жестких дисках, с точки зрения их логической структуры, универсальны. Так, например, размер одного сектора, принятый за единый стандарт во всем мире, составляет 512 байт. В свою очередь секторы делятся на кластеры, представляющие собой последовательности рядом находящихся секторов. И особенности принципа работы жесткого диска в этом отношении состоят в том, что обмен информацией как раз и производится целыми кластерами (целым числом цепочек секторов).

Но как же происходит считывание информации? Принципы работы накопителя на жестких магнитных дисках выглядят следующим образом: с помощью специального кронштейна считывающая головка в радиальном (спиралевидном) направлении перемещается на нужную дорожку и при повороте позиционируется над заданным сектором, причем все головки могут перемещаться одновременно, считывая одинаковую информацию не только с разных дорожек, но и с разных дисков (пластин). Все дорожки с одинаковыми порядковыми номерами принято называть цилиндрами.

При этом можно выделить еще один принцип работы жесткого диска: чем ближе считывающая головка к магнитной поверхности (но не касается ее), тем выше плотность записи.

Как осуществляется запись и чтение информации?

Жесткие диски, или винчестеры, потому и были названы магнитными, что в них используются законы физики магнетизма, сформулированные еще Фарадеем и Максвеллом.

Как уже говорилось, на пластины из немагниточувствительного материала наносится магнитное покрытие, толщина которого составляет всего лишь несколько микрометров. В процессе работы возникает магнитное поле, имеющее так называемую доменную структуру.

Магнитный домен представляет собой строго ограниченную границами намагниченную область ферросплава. Далее принцип работы жесткого диска кратко можно описать так: при возникновении воздействия внешнего магнитного поля, собственное поле диска начинает ориентироваться строго вдоль магнитных линий, а при прекращении воздействия на дисках появляются зоны остаточной намагниченности, в которой и сохраняется информация, которая ранее содержалась в основном поле.

За создание внешнего поля при записи отвечает считывающая головка, а при чтении зона остаточной намагниченности, оказавшись напротив головки, создает электродвижущую силу или ЭДС. Далее все просто: изменение ЭДС соответствует единице в двоичном коде, а его отсутствие или прекращение - нулю. Время изменения ЭДС принято называть битовым элементом.

Кроме того, магнитную поверхность чисто из соображений информатики можно ассоциировать, как некую точечную последовательность битов информации. Но, поскольку местоположение таких точек абсолютно точно вычислить невозможно, на диске нужно установить какие-то заранее предусмотренные метки, которые помогли определить нужную локацию. Создание таких меток называется форматированием (грубо говоря, разбивка диска на дорожки и секторы, объединенные в кластеры).

Логическая структура и принцип работы жесткого диска с точки зрения форматирования

Что касается логической организации HDD, здесь на первое место выходит именно форматирование, в котором различают два основных типа: низкоуровневое (физическое) и высокоуровневое (логическое). Без этих этапов ни о каком приведении жесткого диска в рабочее состояние говорить не приходится. О том, как инициализировать новый винчестер, будет сказано отдельно.

Низкоуровневое форматирование предполагает физическое воздействие на поверхность HDD, при котором создаются секторы, расположенные вдоль дорожек. Любопытно, что принцип работы жесткого диска таков, что каждый созданный сектор имеет свой уникальный адрес, включающий в себя номер самого сектора, номер дорожки, на которой он располагается, и номер стороны пластины. Таким образом, при организации прямого доступа та же оперативная память обращается непосредственно по заданному адресу, а не ищет нужную информацию по всей поверхности, за счет чего и достигается быстродействие (хотя это и не самое главное). Обратите внимание, что при выполнении низкоуровневого форматирования стирается абсолютно вся информация, и восстановлению она в большинстве случаев не подлежит.

Другое дело - логическое форматирование (в Windows-системах это быстрое форматирование или Quick format). Кроме того, эти процессы применимы и к созданию логических разделов, представляющих собой некую область основного жесткого диска, работающую по тем же принципам.

Логическое форматирование, прежде всего, затрагивает системную область, которая состоит из загрузочного сектора и таблиц разделов (загрузочная запись Boot record), таблицы размещения файлов (FAT, NTFS и т. д.) и корневого каталога (Root Directory).

Запись информации в секторы производится через кластер несколькими частями, причем в одном кластере не может содержаться два одинаковых объекта (файла). Собственно, создание логического раздела, как бы отделяет его от основного системного раздела, вследствие чего информация, на нем хранимая, при появлении ошибок и сбоев изменению или удалению не подвержена.

Основные характеристики HDD

Думается, в общих чертах принцип работы жесткого диска немного понятен. Теперь перейдем к основным характеристикам, которые и дают полное представление обо всех возможностях (или недостатках) современных винчестеров.

Принцип работы жесткого диска и основные характеристики могут быть совершенно разными. Чтобы понять, о чем идет речь, выделим самые основные параметры, которыми характеризуются все известные на сегодня накопители информации:

• емкость (объем);
• быстродействие (скорость доступа к данным, чтение и запись информации);
• интерфейс (способ подключения, тип контроллера).

Емкость представляет собой общее количество информации, которая может быть записана и сохранена на винчестере. Индустрия по производству HDD развивается так быстро, что сегодня в обиход вошли уже жесткие диски с объемами порядка 2 Тб и выше. И, как считается, это еще не предел.

Интерфейс - самая значимая характеристика. Она определяет, каким именно способом устройство подключается к материнской плате, какой именно контроллер используется, как осуществляется чтение и запись и т. д. Основными и самыми распространенными интерфейсами считаются IDE, SATA и SCSI.

Диски с IDE-интерфейсом отличаются невысокой стоимостью, однако среди главных недостатков можно выделить ограниченное количество одновременно подключаемых устройств (максимум четыре) и невысокую скорость передачи данных (причем даже при условии поддержки прямого доступа к памяти Ultra DMA или протоколов Ultra ATA (Mode 2 и Mode 4). Хотя, как считается, их применение позволяет повысить скорость чтения/записи до уровня 16 Мб/с, но в реальности скорость намного ниже. Кроме того, для использования режима UDMA требуется установка специального драйвера, который, по идее, должен поставляться в комплекте с материнской платой.

Говоря о том, что собой представляет принцип работы жесткого диска и характеристики, нельзя обойти стороной и который является наследником версии IDE ATA. Преимущество данной технологии состоит в том, что скорость чтения/записи можно повысить до 100 Мб/с за счет применения высокоскоростной шины Fireware IEEE-1394.

Наконец, интерфейс SCSI по сравнению с двумя предыдущими является наиболее гибким и самым скоростным (скорость записи/чтения достигает 160 Мб/с и выше). Но и стоят такие винчестеры практически в два раза дороже. Зато количество одновременно подключаемых устройств хранения информации составляет от семи до пятнадцати, подключение можно осуществлять без обесточивания компьютера, а длина кабеля может составлять порядка 15-30 метров. Собственно, этот тип HDD большей частью применяется не в пользовательских ПК, а на серверах.

Быстродействие, характеризующее скорость передачи и пропускную способность ввода/вывода, обычно выражается временем передачи и объемом передаваемых расположенных последовательно данных и выражается в Мб/с.

Некоторые дополнительные параметры

Говоря о том, что представляет собой принцип работы жесткого диска и какие параметры влияют на его функционирование, нельзя обойти стороной и некоторые дополнительные характеристики, от которых может зависеть быстродействие или даже срок эксплуатации устройства.

Здесь на первом месте оказывается скорость вращения, которая напрямую влияет на время поиска и инициализации (распознавания) нужного сектора. Это так называемое скрытое время поиска - интервал, в течение которого необходимый сектор поворачивается к считывающей головке. Сегодня принято несколько стандартов для скорости вращения шпинделя, выраженной в оборотах в минуту со временем задержки в миллисекундах:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

Нетрудно заметить, что чем выше скорость, тем меньшее время затрачивается на поиск секторов, а в физическом плане - на оборот диска до установки для головки нужной точки позиционирования пластины.

Еще один параметр - внутренняя скорость передачи. На внешних дорожках она минимальна, но увеличивается при постепенном переходе на внутренние дорожки. Таким образом, тот же процесс дефрагментации, представляющий собой перемещение часто используемых данных в самые быстрые области диска, - не что иное, как перенос их на внутреннюю дорожку с большей скоростью чтения. Внешняя скорость имеет фиксированные значения и напрямую зависит от используемого интерфейса.

Наконец, один из важных моментов связан с наличием у жесткого диска собственной кэш-памяти или буфера. По сути, принцип работы жесткого диска в плане использования буфера в чем-то похож на оперативную или виртуальную память. Чем больше объем кэш-памяти (128-256 Кб), тем быстрее будет работать жесткий диск.

Главные требования к HDD

Основных требований, которые в большинстве случаев предъявляются жестким дискам, не так уж и много. Главное - длительный срок службы и надежность.

Основным стандартом для большинства HDD считается срок службы порядка 5-7 лет со временем наработки не менее пятисот тысяч часов, но для винчестеров высокого класса этот показатель составляет не менее миллиона часов.

Что касается надежности, за это отвечает функция самотестирования S.M.A.R.T., которая следит за состоянием отдельных элементов жесткого диска, осуществляя постоянный мониторинг. На основе собранных данных может формироваться даже некий прогноз появления возможных неисправностей в дальнейшем.

Само собой разумеется, что и пользователь не должен оставаться в стороне. Так, например, при работе с HDD крайне важно соблюдать оптимальный температурный режим (0 - 50 ± 10 градусов Цельсия), избегать встрясок, ударов и падений винчестера, попадания в него пыли или других мелких частиц и т. д. Кстати сказать, многим будет интересно узнать, что те же частицы табачного дыма примерно в два раза больше расстояния между считывающей головкой и магнитной поверхностью винчестера, а человеческого волоса - в 5-10 раз.

Вопросы инициализации в системе при замене винчестера

Теперь несколько слов о том, какие действия нужно предпринять, если по каким-то причинам пользователь менял жесткий диск или устанавливал дполнительный.

Полностью описывать это процесс не будем, а остановимся только на основных этапах. Сначала винчестер необходимо подключить и посмотреть в настройках BIOS, определилось ли новое оборудование, в разделе администрирования дисков произвести инициализацию и создать загрузочную запись, создать простой том, присвоить ему идентификатор (литеру) и выполнить форматирование с выбором файловой системы. Только после этого новый «винт» будет полностью готов к работе.

Заключение

Вот, собственно, и все, что вкратце касается основ функционирования и характеристик современных винчестеров. Принцип работы внешнего жесткого диска здесь не рассматривался принципиально, поскольку он практически ничем не отличается от того, что используется для стационарных HDD. Единственная разница состоит только в методе подключения дополнительного накопителя к компьютеру или ноутбуку. Наиболее распространенным является соединение через USB-интерфейс, который напрямую соединен с материнской платой. При этом, если хотите обеспечить максимальное быстродействие, лучше использовать стандарт USB 3.0 (порт внутри окрашен в синий цвет), естественно, при условии того, что и сам внешний HDD его поддерживает.

В остальном же, думается, многим хоть немного стало понятно, как функционирует жесткий диск любого типа. Быть может, выше было приведено слишком много тем более даже из школьного курса физики, тем не менее без этого в полной мере понять все основные принципы и методы, заложенные в технологиях производства и применения HDD, понять не получится.