Производительность жесткого диска. Обзор основных характеристик жестких дисков Производительность жестких дисков зависит от

Доброго времени суток, дорогие читатели, посетители, прохожие и прочие личности. Поговорим как выбрать жесткий диск.

В наше время большое значение занимает информация, разновидностей которой «наплодилось» очень много, будь то музыка, фильмы, документы или фотографии, базы данных или игры, программы или почта. С количеством информации, естественно, растёт и размер оной, но ведь «..всё, что нажито непосильным трудом..» надо где-то хранить..

Как многие, надеюсь, знают, храним мы всё это в компьютере на устройстве называемом HDD (Hard-Disk-Drive, он же «винчестер», «винт», «веник», «хард», «харддиск», «жёсткий»). Оный сопровождает компьютеры с самого их рождения и, не смотря на то, что многие вроде бы как знают о его существовании, всё равно далеко не всегда имеют должное понимание о его характеристиках, а ведь у жестких дисков есть параметров поболее, чем просто размер.

Этой статьей я продолжаю запущенный некогда цикл статей (в рамках которого опубликованы такие материалы как: " ", " ", " ", " " и пр), в котором подробно рассказываю Вам о том, на что нужно обращать внимание при покупке отдельных «запчастей» для Вашего компьютера, а именно о характеристиках оных и их значении.

Как Вы уже поняли, в этот раз речь пойдёт о жестких дисках.

Немного истории

В процессе своего развития человек прошёл этапы тайн материи, научился управлять различными видами информации и вступил в эпоху информатизации (о как завернул! :)).

До середины 19 века доминирующими были процессы сбора и накопления информации. Эти самые средства информатизации представляли собой перо, чернильницу и бумагу, что, несомненно мощно, гениально и, в общем-то, существует и по сей день (разве что перо заменилось ручкой).

В конце века 19 на смену пришли пишущая машинка, телеграф и телефон, а в середине 20 столетия появились компьютеры (мощь!) с их жесткими дисками, о которых, собственно и идет речь. Но.. Отставим ересь историю и вернемся к критериям выбора, характеристикам и тп.

Выбор на основе производителя

Начнем с банального, а именно.. С производителей . Да-да, грамотный выбор производителя жесткого диска зачастую определяет сроки жизни устройства, а порой и его шустрость, тепловыделение, тишину, энергопотребление и объемы. Ранее «винты» штамповали все кому не лень, но конкуренция и в Африке конкуренция. Одни обанкротились, другие были куплены третьими, в связи с чем, к 2011 году, на рынке остались три основных игрока: Seagate (они же Maxtor), Western Digital и Samsung . Местами мелькает еще Toshiba , Hitachi и другие производители подобного класса, но на их устройства обращать особого внимания я все таки не рекомендую.

Выбор между вышеупомянутыми тремя, обычно представляет собой споры страшных масштабов в которых пало немало юных падаванов-холиварщиков, а посему я лишь позволю себе просто кратенько высказать своё мнение, которое, лично по мне, является вполне объективным и построенным на моём жизненном опыте.

Всех кто с оным мнением не согласен, я прошу не вступать на тропу войны и не раздувать страшные баталии в комментариях, ибо спорить по данной теме я не намерен:)

Типовые примеры

WD (Western Digital). Один из старейших производителей жестких дисков. Некогда считались для многих эталоном стабильности и вечности, с чем я решительно несогласен. На практике представляют собой винты отличающиеся крайне солидным, по сравнению с конкурентами, тепловыделением (что требует нормального охлаждения), а так же далеко не всегда шикарной стабильностью (у меня ЖД этой фирмы умирали чаще чем аналоги конкурентов ниже по тексту), однако вменяемо тихие и потрясающе шустрые. В частности, эта фирма выпустила обожаемые мною модели Raptor , производительностью которых я восхищаюсь и по сей день:) И, да, внешние диски этого производителя действительно хороши. Глобально, выбор неплохой и зависит от Ваших потребностей.

Seagate (они же Maxtor ). Для меня это диски, представляющие собой эталон стабильности, ибо, тьфу-тьфу-тьфу, умерли буквально единицы из сотен. Отличаются нормальным тепловыделением, а последние модели, число блинов в которых кардинально снижено, так и вовсе шикарно тихи, холодны и жуют мало мощности БП. Из грусти - не могут похвастаться шикарной шустростью, но вполне вменяемы.

Samsung . Отличительная черта - цена. Умеренная стабильность, умеренная производительность. В общем брать можно, но ничего особенного.

Выбор на основе интерфейса

С производителями разобрались. Перейдем к интерфейсу .
Интерфейс – это то, посредством чего HDD подключается к компьютеру или другому устройству, которое поддерживает работу с дисками. Так же оный определяет пропускную способность (т.е скорость передачи данных, а именно шустрость).

Интерфейсов, есть несколько: ATA , SATA , eSATA , SCSI и SAS . Давайте рассмотрим каждый из них:

ATA (он же IDE и PATA ). Максимальная скорость передачи данных составляет ~150МБ/с , что по современным меркам довольно мало. Ныне неактуален и вытеснен SATA , но еще встречается в стареньких машинках. Шлейф широкий и громоздкий, при внимательном просмотре можно разглядеть маленькие проводки, выглядит
SATA . На данный момент это самый распространённый интерфейс жестких дисков. Ныне существует несколько вариаций, а именно SATA -1-2-3 (они же I-II-III), где цифра определяет пропускную способность интерфейса (150 Мбайт/с для SATA-I, 300 Мбайт/с для SATA-II и 600 Мб/c для SATA-III). Шлейф выглядит .
eSATA . Этакая аналогия SATA , но используется для подключения внешних жестких дисков. Большое распространение получил из-за большего ресурса коннектора, т.е. его можно подключать и переподключать много раз подряд и штекеру почти ничего не будет, чем не может похвастаться SATA , а так же тем, что средняя скорость передачи данных выше, чем у USB 2.0 или IEEE 1394 . Шлейф выглядит (SATА слева, eSATA справа).
SCSI. В связи с некогда хорошей пропускной способностью широко применялся на серверах и высокопроизводительных рабочих станциях. В настоящее время вытеснен интерфейсом SAS , а так же, в связи с резким сокращением максимальной длины кабеля, неудобен для использования с более чем двумя устройствами, поэтому не получил широкого распространения. Пропускная способность 640МБ/с . Шлейф выглядит .
SAS . Разработан для замены вышеупомянутого интерфейса SCSI и позволяет достичь более высокой пропускной способности, чем SCSI ; в то же время SAS обратно совместим с интерфейсом SATA . Используется в основном в серверных решениях. Поддерживает передачу информации со скоростью до 6 Гбит/с ; ожидается, что к 2012 году скорость передачи достигнет 12 Гбит/с .

Само собой еще присутствуют стандартные USB и Firewire , но они Вам думаю известны, да и используются исключительно для внешних носителей, посему мы их рассматривать сейчас не будем.

В типично-домашних решениях рекомендуется не заниматься особыми выкрутасами и покупать SATA -жетсткие диски, как наиболее производительные, простые и удобные в обращении. Естественно, что не только диск, но и Ваша мат.плата должны поддерживать заявленный интерфейс, т.е, допустим, если Вы купили жесткий диск SATA , то на материнской плате должен быть SATA -разъем.

К слову, если Вы купили SATA-III , а в спецификации мат.платы указано, что у неё разъем только SATA-II , то не переживайте: физически разъемы эти ничем не отличаются и диск можно спокойно поставить, - просто он будет работать на меньшей пропускной способности.

Выбор на основе размеров и ёмкости

Далее у нас, так называемая, ёмкость , т.е любимое всеми количество данных, которое может хранить диск. На момент написания статьи, самый большой объём у дисков равен 3 терабайта. Здесь, собственно, всё зависит от Ваших потребностей. По соотношению объём/цена самый лучший вариант сейчас это 2 терабайта, хотя вообще, лично я, сторонник решений меньше терабайта. Почему? Всё просто: ну, во-первых, я не знаю где взять столько информации, чтобы набить несколько терабайт, а, во-вторых, дело в том, что в жестких дисках используется так называемые блины (они же пластины) и чем больше блинов, тем больше емкость диска. Однако при увеличении количества оных, повышается и тепловыделение, энергопотребление и снижаются скоростные характеристики, что, в совокупности, вдобавок, часто влияет на сроки жизни винта, а сие не есть гуд.

Что касается физического размера , иначе говоря, форм-фактора, то самые распространённые и используемые ныне размеры это 2.5 и 3.5 дюйма. Первые, как правило, применяются в ноутбуках и внешних жестких дисках, а вторые в настольных компьютерах. Естественно, что для домашнего компьютера Вам нужен диск форм-фактора 3.5 . К слову, размеры часто определяют объём и производительность диска.

Выбор на основе характеристик: скорость шпинделя, кэш и пр

Ну и напоследок несколько слов о важных тактико-технических характеристиках. Начнем с первых трех самых главных, а именно со скорости шпинделя, кэша и времени доступа.

Скорость вращения шпинделя . Характеризует скорость передачи данных и напрямую определяет производительность. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200 , 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400 , 5900 , 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (сервера и высокопроизводительные рабочие станции). Естественно, что при выборе рекомендуется брать диски с максимальным значением оного параметра, но единственное, что может Вам в оном помешать - это цена, ибо, например, те же WD VelociRaptor , которые я упоминал в статье " ", встанут Вам чуть ли не втрое-вчетверо дороже аналогичных дисков со скоростью 7200 .
Время произвольного доступа . Измеряется в ms (мили-секунды) и показывает среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Чем меньше это значение – тем лучше, т.е, если оное указано в прайсе (что редко), то важно обращать на него внимание. Насколько я помню, оное значение зависит от скорости шпинделя, т.е определяющей при выборе, все таки будет значение выше.
Объём буфера (кэш) - буфером называется промежуточная память, предназначенная для "сглаживания" различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. Использование кэша увеличивает быстродействие любого жесткого диска, уменьшая количество физических обращений к нему, т.е когда происходит запрос к информации, контроллер накопителя в первую очередь проверяет, находятся ли запрашиваемые данные в кэше, и, если это так, то мгновенно выдает их компьютеру, не производя физический доступ к поверхности. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб и, как Вы уже поняли - чем он больше, тем лучше.

Ну и три, условно важных параметра:

Уровень шума . Измеряется в децибелах (Дб) и якобы показывает шум, который производит механика накопителя при его работе. Не смотря на заверения многих, лично я на легкие и милые сердцу, похрустывания, не обращаю особого внимания, да и разницы никакой в этом плане между дисками не вижу.
Надёжность. Величина условная, определяется как среднее время наработки на отказ, т.е сколько часов, по заявлению производителя может работать постоянно включенный диск. Само собой, больше – лучше. Хотя как по мне, так цифры эти споры и маркетингозависимы.
Сопротивляемость ударам - сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии. Значение несколько бестолковое, ибо, надеюсь, Вы не бьете ногами по корпусу во время работы компьютера и не бросайте диски об стенку во время их замена или переноса:)
, - один из старейших магазинов на рынке, как компания существует где-то порядка 20 лет. Приличный выбор, средние цены и один из самых удобных сайтов. В общем и целом приятно работать.

Выбор, традиционно, за Вами. Конечно, всякие там Яндекс.Маркет "ы никто не отменял, но из хороших магазинов я бы рекомендовал именно эти, а не какие-нибудь там МВидео и прочие крупные сети (которые зачастую не просто дороги, но ущербны в плане качества обслуживания, работы гарантийки и пр).

Послесловие

И так, немножко итогов.

При покупке жесткого диска прежде всего надо ориентироваться на скорость шпинделя и размер кэша. Далее обращать внимание на время произвольного доступа, а так же не гнаться за дисками больших объемов ибо оные отличаются сниженной производительностью, тепловыделением и надежностью.

Как и всегда, буду рад Вашим вопросам, дополнениям, благодарностям и всему прочему. Пишите в комментариях;)

Огромное разнообразие моделей винчестеров затрудняет выбор подходящего. Кроме нужной емкости, очень важна и производительность, которая определяется в основном его физическими характеристиками. Такими характеристиками являются среднее время поиска, скорость вращения, внутренние и внешние скорости передачи, объем кэш-памяти.

q Среднее время поиска

Жесткий диск затрачивает какое-то время для того, чтобы переместить магнитную головку из текущего положения в новое, требуемое для считывания очередной порции информации. В каждой конкретной ситуации это время разное, в зависимости от расстояния, на которое должна переместиться головка. Обычно в спецификациях приводятся только усредненные значения, причем применяемые разными фирмами алгоритмы усреднения в общем случае различаются, так что прямое сравнение затруднено. Так, фирмы Fujitsu, Western Digital проводят усреднение по всем возможным парам дорожек, фирмы Maxtor и Quantum применяют метод случайного доступа. Получаемый результат может дополнительно корректироваться. Значения времени поиска для записи часто несколько выше, чем для чтения. Некоторые производители в своих спецификациях приводят только меньшее значение (для чтения). В любом случае кроме средних значений полезно учитывать и максимальное (через весь диск), и минимальное (то есть с дорожки на дорожку) время поиска.

q Скорость вращения

С точки зрения быстроты доступа к нужному фрагменту записи скорость вращения оказывает влияние на величину так называемого скрытого времени, которое требуется для того, чтобы диск повернулся к магнитной головке нужным сектором. Среднее значение этого времени соответствует половине оборота диска и составляет 8,33 мс при 3600 об/мин, 6,67 мс при 4500 об/мин, 5,56 мс при 5400 об/мин и 4,17 мс при 7200 об/мин. Значение скрытого времени сопоставимо со средним временем поиска, так что в некоторых режимах оно может оказывать такое же, если не большее, влияние на производительность.

q Внутренняя скорость передачи

Скорость, с которой данные записываются на диск или считываются с диска. Из-за зонной записи она имеет переменное значение - выше на внешних дорожках и ниже на внутренних. При работе с длинными файлами во многих случаях именно этот параметр ограничивает скорость передачи.

q Внешняя скорость передачи

Скорость (пиковая), с которой данные передаются через интерфейс. Она зависит от типа интерфейса и имеет чаще всего фиксированные значения: 8,3; 11,1; 16,7 Мбайт/с для Enhanced IDE режимов (РЮ Mode 2, 3,4); 33,3 и 66,6 для Ultra DMA; 5, 10, 20,40, 80 Мбайт/с для синхронных SCSI, Fast SCSI-2, Fasti/Vide SCSI-2 Ultra SCSI, Ultra SCSI (16 разрядов) соответственно.

q Объем cache-памяти (дисковой буфер)

Объем и организация cache-памяти (внутреннего буфера) может заметно влиять на производительность жесткого диска. Также как и для обычной cache-памяти, прирост производительности по достижении некоторого объема резко замедляется. Сегментированная cache.-память большого объема актуальна для производительных SCSI-дисков, используемых в многозадачных средах.

Контроллеры

Контроллер - плата, управляющая работой периферийного устройства (дисководом, винчестером, монитором и т.д.) и обеспечивающая их связь с основной платой.

Отметим, что на всех современных материнских платах уже присутствуют (входят в их состав) контроллеры дисководов, винчестеров (с интерфейсом IDE), принтера и "мыши" (параллельный и последовательный порт). Мы упоминаем об этом, т.к. ранее на 286, 386 и части 486 платах (с VLB-шиной) они не устанавливались и выпускались в виде отдельной платы (так называемой "мультикарты" - multi IDE HDD/FDD), которую необходимо было вставлять в свободный слот (разъем) на материнской плате.

К платам, расширяющим возможности компьютера, относятся: плата модема или факс-модема, видеоввода, звуковая и другие платы специального назначения (например, плата АЦП - аналого-цифровой преобразователь на несколько входов для измерений и т.д.).

Видеоконтроллером является графическая плата SVGA. Платы SVGA, впрочем как и модемные, звуковые и др., выпускаются огромным количеством различных фирм в большом ассортименте (различаются по своим возможностям и цене), поэтому мы подробно рассмотрим их в последующих главах. Здесь же лишь упомянем, что слоты (разъемы) расширения на материнской плате, куда вставляются подобные платы, бывают нескольких вариантов (как по своей внутренней организации, так и по конструктивному исполнению): ISA, VESA (по-другому VLB), PCI и AGP. Подробно эти стандарты шин расширения будут описаны далее. Скажем только, что контроллеры изготавливаются с расчетом их подсоединения к ISA или VESA или PCI или AGP и имеют соответствующий одному из перечисленных разъем, а на материнских платах обычно расположены несколько таких разъемов одновременно. Например, материнская плата GA-6BXC оснащена тремя разъемами ISA, четырьмя PCI и одним AGP.

Производительность дисковой системы зависит от быстродействия кинематики жесткого диска . Механические движущиеся детали пока остаются самым медленным звеном в цепи передачи данных от магнитной поверхности диска в оперативную память компьютера. Наиболее длительными фазами в операциях чтения/записи данных являются:

Поиск дорожки и считывание нескольких сервометок для точного позиционирования магнитной головки на дорожке, содержащей требуемый сектор .
Ожидание поворота диска на угол, необходимый для доступа к сектору идентифицированной дорожки (среднестатистически - половина оборота магнитного диска).

Скоростные характеристики жесткого диска обычно определяется двумя параметрами:

Среднее время доступа (результат деления времени, потребовавшегося для серии чтений случайного сектора, на количество считанных секторов).
Средняя скорость чтения (количество секторов, последовательно считанных с поверхности магнитного диска за определенный промежуток времени).

Однако часто используются и дополнительные параметры, позволяющие более точно определить производительность дисковой системы в целом:

Буферизированная скорость чтения (скорость обмена информацией между контроллером материнской платы и контроллером жесткого диска).
Устойчивая скорость чтения (наиболее часто повторяющаяся скорость при последовательном чтении одинаковых блоков информации).

Повышение скорости перемещения магнитных головок ограничивается инерционностью достаточно массивной системы позиционирования и разрушительной вибрацией, возникающей при быстрых хаотичных (несбалансированных) возвратно-поступательных движениях механических компонентов жесткого диска. Поэтому в эволюции жестких дисков основным путем увеличения производительности стало увеличение скорости вращения магнитного диска, что уменьшает время ожидания сектора и увеличивает скорость линейного чтения. Скорость линейного чтения увеличивается и при повышении плотности записи и удаления дорожки от центра вращения магнитного диска. Использование реализованной в жестких дисках технологии управления акустическим шумом (AAM) позволяет управлять скоростью позиционирования магнитных головок, т.е. регулировать среднее время доступа.

Переключение на другую дорожку в пределах одного цилиндра занимает в среднем порядка одной миллисекунды. Это время складывается из ничтожно малого времени переключения головок, производящегося электроникой жесткого диска, и времени позиционирования головки. Дорожки в цилиндре в силу погрешностей изготовления находятся не строго друг под другом, а с некоторым разбросом. Для того, чтобы установить головку точно на дорожку, требуется считать определенное количество сервометок, а на это уходит дополнительное время. Однако за миллисекунду шпиндель накопителя с частотой вращения 7200 об/мин успевает повернуться почти на одну восьмую оборота. Поэтому первый сектор следующей дорожки в цилиндре смещен относительно предыдущей примерно на 45 градусов, что позволяет избежать "холостого" оборота магнитного диска.

Переход к соседнему цилиндру также требует времени (типовое значение 2-4 мс). С учетом этого первый сектор первой дорожки следующего цилиндра сдвинут относительно последнего сектора последней дорожки предыдущего цилиндра. Это позволяет снизить потери времени на ожидание того момента, когда нужный сектор окажется под головкой в режиме непрерывного чтения файлов. Наиболее эффективным с точки зрения скорости чтения является линейное расположение секторов, принадлежащих одному файлу, поэтому необходимо периодически делать дефрагментацию файловой системы , чтобы полностью реализовать заложенный в накопителе потенциал.

На первый взгляд кажется, что рынок жёстких дисков не так динамичен, как рынок процессоров или видеокарт. Большинство потребителей считают, что жёсткие диски не развиваются так быстро, как другие комплектующие современного персонального компьютера. Однако на практике всё далеко не так – производители жёстких дисков находятся в постоянном поиске эффективных решений для улучшения характеристик винчестеров. Все эти заблуждения от недостатка информации, у большого количества среднестатистических пользователей ПК знания о жёстком диске – на уровне строчки из прайс-листа: «Samsung 160 Гбайт 7200 об./мин.». В сегодняшнем материале мы хотим восполнить этот пробел и рассказать вам, дорогие читатели, что такое винчестер.

Жёсткий диск Western Digital

Немного теории

Жёсткий диск представляет собой сложное устройство для хранения данных, в основу которого положен принцип магнитной записи электрических сигналов.

Винчестеры используют одну или несколько магнитных пластин, на которые нанесены концентрические дорожки. Запись и хранение информации на этих пластинах происходит за счёт преобразования электрических сигналов в определённые изменения магнитного поля с последующим воздействием этим полем на магнитную пластину. Благодаря явлению остаточного магнетизма следы от этих воздействий сохраняются в магнитном материале на длительный срок. Считывание информации, то есть воспроизведение электрических сигналов, происходит точно так же, только в обратном направлении.

Магнитные домены или битовые ячейки представляют собой чередующиеся участки с различным направлением намагниченности. Плотность магнитной пластины определяется размерами ячеек: чем они меньше, тем выше плотность записи информации.

Битовые ячейки формируют секторы, которые впоследствии определяют минимальную логическую единицу хранения данных – кластер. Размер кластера меняется в зависимости от использования файловой системы – NTFS или FAT32. В конечном итоге кластеры образуют те самые пресловутые мегабайты, которые определяют ёмкость жёсткого диска.

Для считывания и записи информации используются так называемые головки, которые собраны на механическом перемещающемся приводе, предназначенном для позиционирования. Количество головок зависит от количества пластин. Для каждой магнитной пластины применяется по две головки – при условии, что используются обе её стороны. Визуально процесс позиционирования головок напоминает виниловый проигрыватель.



Пример работы жёсткого диска

Ёмкость жёсткого диска напрямую связана с плотностью и количеством пластин. Всё достаточно просто: чем больше плотность и количество пластин – тем больше объём жёсткого диска. Однако повышать ёмкость исключительно за счёт увеличения количества пластин бессмысленно. Во-первых, корпус обыкновенного 3,5-дюймового винчестера способен уместить максимум 5 пластин и 10 головок. Во-вторых, большое количество пластин и головок увеличивает энергопотребление и тепловыделение, что повышает риск аппаратного сбоя из-за большого числа подвижных элементов.

Таким образом, для развития жёстких дисков производителю очень важно работать над увеличением плотности применяемых пластин. Для увеличения линейной плотности записи информации необходимо максимально уменьшать длину битовых ячеек и делать переходы между ними максимально резкими. На первый взгляд в теории кажется, что всё достаточно просто: уменьшай себе длину битовых ячеек и клепай пластины. Однако на практике всё немного иначе, и с уменьшением длины у битовой ячейки снижается устойчивость к внешним магнитным полям, в результате чего возникает так называемый супермагнитизм. Длина битовой ячейки уменьшается до критической отметки, и размагничивающиеся поля становятся настолько большими, что ячейка саморазмагничивается и исчезает. Говоря простым языком, происходит самопроизвольное стирание данных.

Основные игроки рынка винчестеров смогли решить эту проблему. Благодаря технологии перпендикулярной магнитной записи PMR (Perpendicular Magnetic Recording) производителям жёстких дисков удалось получить плотность в 200 Гбайт для одной пластины. Перпендикулярное расположение магнитных доменов позволило достигнуть высокой плотности без проявления суперпарамагнитного эффекта.

Формфактор, интерфейс и кэш-память жёстких дисков

Винчестеры получили очень широкое применение в различных устройствах: персональные компьютеры, ноутбуки, КПК, MP3-плееры и пр. Одним из основополагающих моментов типа жёсткого диска является его формфактор, который, в свою очередь, определяется диаметром пластин. Обычные десктопные жёсткие диски используют 3,5-дюймовые пластины и предназначены для установки в соответствующие отсеки корпусов настольных ПК.

Магнитные пластины диаметром 2,5 дюйма используются в мобильных жёстких дисках, которые широко применяются в ноутбуках и внешних портативных накопителях.

Есть и устройства, использующие пластины диаметром 1,8", 1" и 0,8". Как правило, такие жёсткие диски используются в ультрапортативных ноутбуках, MP3-плеерах и других ультрамобильных девайсах.

Большинство жёстких дисков выпускается для двух интерфейсов – SATA и PATA. Их пропускная способность составляет 300 Мбит/с (Serial ATA II) и 133 Мбит/с соотвественно. На первый взгляд Serial ATA выглядит куда привлекательнее. Как говорится, многомегабайтная разница налицо, однако где преимущество от использования интерфейса с пропускной способностью 300 Мб/с, если стандартный жёсткий диск со скоростью вращения шпинделя 7 200 об./мин. имеет скорость чтения с пластин до 90 Мбит/с. Очередной маркетинг с точки зрения производительности. И всё же Serial ATA имеет конструктивное преимущество в виде тонкого шлейфа, который удобнее прокладывать в корпусе, чтобы он не мешал циркуляции воздушных потоков.

Serial ATA – интерфейс

Объем кэш-памяти большинства современных жёстких дисков составляет 8 и 16 Мбайт, хотя встречаются на рынке и модели с большим объёмом кэша. Для примера можно взять жёсткие диски Hitachi DeskStar 7K1000 HDS721075KLA330 и DeskStar 7K1000 HDS721010KLA330, объём кэша у которых составляет 32 Мбайт. В теории больший объём кэш-памяти – это хорошо, жёсткие диски хранят в кэше входящие команды и алгоритмы для предварительного кэширования данных, да и очередь команд NCQ (Native Command Queuing) тоже требует некоторого количества памяти. Однако на практике оказывается, что жёсткий диск с 16 Мбайт кэш-памяти не имеет какой-либо существенной прибавки в скорости по сравнению с аналогичной моделью, оснащённой 8 Мбайт.

Печатная плата жёсткого диска

Производительность жёстких дисков

На производительность жёсткого диска влияют несколько параметров: скорость вращения шпинделя, время доступа, плотность записи, интерфейс, формфактор, объём кэш-памяти, диаметр и количество пластин – некоторые сильно, некоторые не очень (например, интерфейс).

Скорость вращения шпинделя является одним из ключевых параметров, определяющих быстродействие накопителя на жёстких дисках. Данный параметр измеряется в оборотах в минуту (RPM или RotatePerMinute) и напрямую связан с линейной скоростью головок чтения/записи. Говоря простым языком, чем быстрее крутится шпиндель, тем больше данных могут считать/записать головки на магнитные пластины. Большинство жёстких дисков, рассчитанных на установку в настольные ПК, имеют скорость вращения шпинделя 7200 об./мин., ноутбучные накопители – 5400 об./мин., старые мобильные накопители – 4200 об./мин. Серверные решения имеют более внушительные характеристики – 10000 или 15000 об./мин. У десктопных решений есть приятные исключения в виде жёстких дисков Western Digital Raptor, у которых скорость вращения пластин составляет внушительные 10000 об./мин.

Western Digital Raptor X WD1500AHFD

Другой параметр – время доступа представляет собой временной промежуток, который требуется на ожидание подхода требуемого сектора, когда головки встанут на нужную дорожку. Очевидно, что время доступа напрямую связано со скоростью вращения шпинделя: чем быстрее пластина докрутится до необходимого ожидаемого сектора, тем быстрее головка считает его.

Диаметр пластин также влияет на производительность накопителя на жёстких дисках. Дело в том, что винчестеры с одинаковой скоростью вращения шпинделя имеют и одинаковую угловую скорость. Расстояние, которое за секунду проходят головки на внешних и внутренних дорожках, разное, в последнем случае оно меньше. Соответственно, линейная скорость на внутренних дорожках, которые ближе к центру пластины, гораздо меньше, чем на внешних, расположенных ближе к её краям. Из всех этих фактов несложно вывести логическое заключение, что жёсткие диски с пластинами диаметром 2,5 дюйма не смогут на равных тягаться с 3,5-дюймовыми собратьями.

Количество пластин играет косвенную роль в производительности жёстких дисков. Для того чтобы понять, в чем суть, достаточно представить современную линейку жёстких дисков от какого-либо производителя. Допустим, данная линейка жёстких дисков использует пластины плотностью 200 Гбайт. Производитель не может выпускать жёсткие диски только 200, 400 и 600 Гбайт, потому что рынок диктует другие условия, потребители хотят видеть на прилавках магазинов доступные модели объёмом 250 и 320 Гбайт. Соответственно, такие модели винчестеров используют не полную доступную ёмкость магнитной пластины, а определённую её часть. Как правило, не используется та самая медленная часть внутренних дорожек. Несложно сделать вывод, что у жёстких дисков, использующих «обрезанные» магнитные пластины, минимальные скорости передачи оказываются несколько выше, чем у винчестеров, использующих полную доступную ёмкость.

Производительность обусловлена рядом параметров винчестера, однако если трезво взглянуть на вопрос быстродействия, то на практике в большинстве случаев нереально будет заметить «на глаз» разницу между жёсткими дисками последних поколений со скоростью вращения шпинделя 7200 об./мин. производства Seagate, Hitachi, Samsung или Western Digital. Разница ощутима при использовании двух накопителей на 7200 об./мин. для массового рынка в конфигурации RAID 0 или в случае использования скоростных жёстких дисков – например, того же Western Digital Raptor со скоростью вращения шпинделя 10000 об./мин.

Надёжность жёстких дисков

Жёсткий диск – достаточно сложный элемент компьютера, так как является электронно-механическим изделием и ко всему прочему работает при больших физических нагрузках. Механические элементы не вечны, и стоит чётко понимать, что винчестер рано или поздно выйдет из строя. Поэтому, чтобы не потерять важные данные, мы настоятельно рекомендуем делать резервную копию информации. Если жёсткий диск выйдет из строя, вы сможете купить новый и записать данные из back-up. Всегда стоит помнить один важный момент: с ростом ёмкости жёсткого диска и, соответственно, объёма информации на нём возрастают требования к резервированию данных, back-up попросту становится больше.

Надёжность жёстких дисков измеряется временем наработки на отказ (Mean Time Between Failures). Параметр MTBF для каждой модели винчестера можно найти на сайтах производителей. Как правило, большинство жёстких дисков имеют сопоставимый уровень MTBF, исключение составляют серьёзные Enterprise и серверные решения.

Контролировать состояние жёсткого диска можно при помощи технологии самотестирования, которую разработали производители винчестеров. S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technolodgy) заключается в том, что жёсткий диск самостоятельно мониторит состояние своей работоспособности и заранее предупреждает пользователя о возможных ошибках и серьёзных последствиях.

Для того чтобы правильно выбрать жёсткий диск, нужно определиться, что для вас критично в первую очередь: производительность, ёмкость или и то и другое вместе. Если вы хотите приобрести недорогой и шустрый винчестер, который будет использоваться для Windows, так называемый системный жёсткий диск для операционной системы, тогда стоит присмотреться к моделям небольшой ёмкости, которые обладают приличными скоростными характеристиками. Для примера можно взять 160-гигабайтные модели производства Western Digital и Hitachi, Caviar SE WD1600AAJS и DeskStar 7K160. Последнюю мы уже рассматривали в одном из материалов .

Hitachi DeskStar 7K160 1

Если стоимость для вас не критична и вы хотите получить бескомпромиссное быстродействие от дисковой подсистемы в домашнем ПК, тогда стоит посмотреть в сторону доступных Serial ATA десятитысячников производства Westerm Digital. Raptor WD1500ADFD и Raptor X WD1500AHFD относительно недавно побывали у нас в тестовой лаборатории и продемонстрировали отличную производительность.

Скорость и производительность работы компьютера определяется множеством факторов. Невозможно добиться ощутимого повышения производительности за счёт улучшения характеристик какого-либо одного устройства, например, за счёт повышения тактовой частоты процессора. Только тщательно подобрав и сбалансировав все компоненты компьютера можно добиться существенного повышения производительности работы компьютера.

Следует помнить, что компьютер не может работать быстрее, чем самое медленное из устройств, задействованных для выполнения этой задачи.

Тактовая частота процессора

Наиболее важный параметр производительности компьютера - скорость процессора , или, как её называют, тактовая частота , которая влияет на скорость выполнения операций в самом процессоре . Тактовой частотой называют рабочую частоту ядра процессора (т. е. той части, которая выполняет основные вычисления) при максимальной загрузке. Отметим, что другие компоненты компьютера могут работать на частотах, отличных от частоты процессора.

Измеряется тактовая частота в мегагерцах (MHz) и гигагерцах (GHz) . Количество тактов в секунду, выполняемых процессором, не совпадает с количеством операций, выполняемых процессором за секунду, поскольку для реализации многих математических операций требуется несколько тактов. Понятно, что в одинаковых условиях процессор с более высокой тактовой частотой должен работать эффективнее, чем процессор с более низкой тактовой частотой.

С увеличением тактовой частоты процессора увеличивается и число операций, совершаемых компьютером за одну секунду, а следовательно, возрастает и скорость работы компьютера.

Объем оперативной памяти

Важным фактором, влияющим на производительность компьютера, является объем оперативной памяти и её быстродействие (время доступа, измеряется в наносекундах). Тип и объем оперативной памяти оказывает большое влияние на скорость работы компьютера.

Самым быстро работающим устройством в компьютере является процессор . Вторым по скорости работы устройством компьютера является оперативная память, однако, оперативная память значительно уступает процессору по скорости.

Чтобы сравнить скорость работы процессора и оперативной памяти, достаточно привести только один факт: почти половину времени процессор простаивает в. ожидании ответа от оперативной памяти. Поэтому чем меньше время доступа к оперативной памяти (т. е. чем она быстрее), тем меньше постаивает процессор, и тем быстрее работает компьютер.

Чтение и запись информации из оперативной памяти осуществляется значительно быстрее, чем с любого другого устройства для хранения информации, например, с винчестера, поэтому увеличение объёма оперативной памяти и установка более быстрой памяти приводит к увеличению производительности компьютера при работе с приложениями.

Объем жёсткого диска и скорость работы жёсткого диска

На производительность компьютера влияет скорость связи шины жёсткого диска и свободный объем дискового пространства.

Объем жёсткого диска, как правило, влияет на количество программ, которые вы можете установить на компьютер, и на количество хранимых данных. Ёмкость накопителей для жёстких дисков измеряется, как правило, десятками и сотнями гигабайт.

Жёсткий диск работает медленнее, чем оперативная память . Так как скорость обмена данными для жёстких дисков Ultra DMA 100 не превышает 100 мегабайт в секунду (133 Мбайт/сек для Ultra DMA 133). Ещё медленнее происходит обмен данными в DVD и CD-приводах.

Важными характеристиками винчестера, влияющими на Скорость работы компьютера, являются:

Скорость вращения шпинделя;
Среднее время поиска данных;
Максимальная скорость передачи данных.

Размер свободного места на жёстком диске

При нехватке места в оперативной памяти компьютера Windows и многие прикладные программы вынуждены размещать часть данных, необходимых для текущей работы, на жёстком диске, создавая так называемые временные файлы (swap files) или файлы подкачки .

Поэтому важно, чтобы на диске было достаточно свободного места для записи временных файлов. При недостатке свободного места на диске многие приложения просто не могут корректно работать или их скорость работы значительно падает.

После завершения работы приложения все временные файлы, как правило, автоматически удаляются с диска, освобождая место на винчестере. Если размер оперативной памяти достаточен для работы (не менее нескольких Гб), то размер файла подкачки для персонального компьютера не так существенно влияет на быстродействие компьютера и может быть установлен минимальным.

Дефрагментация файлов

Операции удаления и изменения файлов на диске приводят к фрагментации файлов, выражающейся в том, что файл занимает не соседние области на диске, а разбивается на несколько частей, хранящихся в разных областях диска. Фрагментация файлов приводит к дополнительным затратам на поиск всех частей открываемого файла, что замедляет доступ к диску и уменьшает (как правило, не существенно) общее быстродействие диска.

Например, для выполнения дефрагментации в операционной системе Windows 7 щёлкните по кнопке Пуск и в раскрывшемся главном меню выберите последовательно команды Все программы, Стандартные, Служебные, Дефрагментация диска .

Количество одновременно работающих приложений

Windows - многозадачная операционная система , которая позволяет одновременно работать сразу с несколькими приложениями. Но чем больше приложений одновременно работают, тем сильнее возрастает нагрузка на процессор, оперативную память, жёсткий диск, и тем самым замедляется скорость работы всего компьютера, всех приложений.

Поэтому те приложения, которые не используются в данный момент, лучше закрыть, освобождая ресурсы компьютера для оставшихся приложений.