Устройство HDD и SSD

Основными характеристиками накопителей на жестких дисках, которые следует принимать во внимание при выборе устройства, являются емкость, быстродействие и время безотказной работы.

  • Емкость винчестера определяется максимальным объемом данных, которые можно записать на носитель. Реальная величина емкости винчестера достигает сотни гигабайт. Прогресс в области создания и производства накопителей на жестких дисках приводит к тому, что ежегодно плотностью записи (и соответственно емкость) увеличивается примерно на 60%.
  • Среднее время доступа к различным объектам на HDD определяет фактическую производительность накопителя. Время, необходимое винчестеру для поиска любой информации на диске, измеряется миллисекундами. Среднее время доступа винчестеров составляет 7-9 мс.
  • Размер кэш-памяти (быстрой буферной памяти) винчестеров колеблется в диапазоне от 512 Кбайт до 2 Мбайт.
  • Скорость передачи данных (Maximum Data Transfer RateMDTR) зависит от таких характеристик винчестера, как число байт в секторе, число секторов на дорожке, скорость вращения дисков и может быть рассчитана по формуле:
  • MDTR = SRT∙512∙RPM/60 (,fqn/c)

SRT – число секторов на дорожке;  RPM – скорость вращения дисков, об/мин; 512 – число байт в секторе.

Средняя скорость передачи данных у накопителя – 10-15 Мбайт/с.

Время безотказной работы для накопителей определяется расчётным среднестатистическим временем между отказами (Mean Time Between FailuresMTBF), характеризующим надёжность устройства, указывается в документации и обычно составляет 20 000 – 500 000 ч. Практика показывает, что если накопитель на жёстком диске работает на протяжении первого месяца гарантийного срока, он будет работать так же безотказно по окончании срока своего морального старения.

Подобно дискетам, жёсткий диск делится на дорожки и секторы, как показано на рисунке. Каждая дорожка однозначно определяется номером  головки и порядковым номером, отсчитываемым на диске относительно внешнего края. Накопитель содержит несколько дисков, расположенных один над другим; их разбиения идентичны. Поэтому принято рассматривать пакет жёстких дисков в виде цилиндров, каждый из которых состоит из аналогичных дорожек на поверхностях каждого диска. Секторы идентифицируются своим порядковым номером относительно начала дорожки. Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, а головок и цилиндров – с нуля.

Разбиение жёсткого диска на дорожки и секторы

Число секторов может быть от 17 до 150 в зависимости от типа накопителя. Каждый  сектор содержит данные и служебную информацию. Обычно объём сектора составляет 571 байт. В начале каждого сектора записывается заголовок (Prefix Portion), по которому определяется начало сектора и его номер, а в конце сектора (Suffix Portion —  заключение сектора) содержится контрольная сумма, необходимая для проверки целостности данных. Между заголовком и заключением сектора располагается область данных объёмом 512 байт (для DOS). Таким образом, запись информации на дорожках осуществляется блоками по 512 байт.

Число дисков, головок и дорожек изменить невозможно, поскольку они определяется изготовителем в соответствии с заданными свойствами и качеством дисков. Число секторов на диске зависит от метода записи, а плотность – от носителя: чем выше качество материала диска, тем плотнее могут быть записаны на нём данные. Винчестеры содержат до 150 секторов на дорожке.

Общий объём памяти HDD рассчитывается по формуле:

V = C∙Y∙S∙512 (байт),

где С – число цилиндров; Н – число головок; S – число секторов.

Форматирование винчестера подобно форматированию дискеты. При этом нужно принимать во внимание, что в процессе форматирования все данные на винчестере теряются, поэтому при переформатировании винчестера следует сохранить необходимые данные на другом носителе.

Устройство и работа SSD диска.

SSD – это твердотельный накопитель, который использует для хранения данных флеш-память(NAND). Расшифровать аббревиатуру SSD, можно как Solid State Disk или Solid State Drive, но более правильным мне кажется второй вариант.

Оценка материала сайта
После прочтения материала пожалуйста оцените его по пятибальной шкале внизу страницы!

В SSD накопителе нет механических и движущихся деталей, что делает его более надежным, по сравнению с механическим HDD.

Первые прототипы современных твердотельных дисков выпускались на основе RAM памяти и чтобы не потерять информацию после выключения компьютера, к ней подключали аккумулятор.

Основные части, из которых состоит SSD, это чип флеш-памяти, контролер, интерфейс подключения диска, корпус.

В настоящий момент в современных SSD используется три вида памяти, это SLC, MLC и TLC.

  • SLC(Single-Level Cell) – в каждую ячейку этой памяти записывается один бит информации. Количество циклов перезаписи 100 000. Имеет самый большой запас по перезаписи, но она и самая дорогая память, используется в дорогих серверных системах.
  • MLC(Multi-Level Cell) – в каждую ячейку записывается два бита информации. Количество циклов перезаписи 3000. Эта память используется для производства большинства SSD накопителей, так как менее дорогая и имеет потенциал для больших объемов дискового пространства.
  • TLC(Triple-Level Cell) – в каждую ячейку записывается три бита информации. Количество циклов перезаписи 1000. Самый дешевый вид памяти, давно используется при производстве флеш-накопителей. Ее начинают использовать и при производстве SSD дисков, что делает их производство еще дешевле, например Samsung 840 EVO.

Количество циклов перезаписи может меняться в большую сторону, это зависит от технологии производства, а она на месте не стоит.
При износе ячеек памяти они блокируются,так что сам диск остается рабочим, он только теряет в объеме. Но если его правильно использовать, и учитывать его размер, то срок службы твердотельного накопителя составит несколько лет.
Основные производители чипов памяти, это Intel, Hynix, Micron, Samsung, SanDisk и Toshiba.

Если говорить о размерах памяти SSD дисков, то на данный момент можно встретить диски объемом 1Тбайт. Но цена такого диска пока слишком высока, например диск на 800Гб с интерфейсом SATA3 стоит около 80 000 рублей, а с интерфейсом PCI-E, около 160 000 рублей. Не каждый захочет за такую сумму купить себе быстрый флеш-накопитель.

Контролер – процессор, который руководит операциями чтения и записи. Это второй по важности, после памяти элемент в твердотельном накопителе.
В задачу контролера входит:

  1. Постоянное слежение за состоянием ячеек памяти и их блокировка, при полном износе;
  2. Равномерное распределение файлов по всему диску для равномерного износа ячеек памяти;
  3. Передача данных из памяти в RAM память, при ее наличии;
  4. Сжатие файлов для ускорения передачи;

Скорость чтения и записи зависит не только от памяти, но и от контролера. Так, например в дешевых дисках могут ограничивать скорость контролера при наличие быстрой памяти, в итоге скорость чтения и записи у диска будет ниже.
SSD накопители выпускаются в разных форматах. Всего их, на данный момент, пять.

SATA – Это самый распространенный вид накопителей на 2,5 дюйма. Их можно установить, как в настольный ПК, так и в ноутбук. Только в ноутбуке придется убрать более объемный HDD или CD-ROM. Диски размером 1,8 дюйма с интерфейсом SATA распространены меньше. Советую брать диски формата SATA-3, у них скорость чтения/записи гораздо выше, чем у SATA-2, около 500мб/с и выше.

mSATA – Как правило диски этого формата устанавливаются в ноутбуках, где для них предназначен специальный отсек. По скорости, некоторые модели уступают дискам формата SATA.

PCI-E – Самую большую скорость чтения/записи, благодаря шине PCI-E, показывают диски именно этого формата, до 2000Мб/с. Но они и самые дорогие из твердотельных.

Гибридные(SSHD) – Это такие диски, где в качестве основного носителя используется обычный жесткий диск, а в качестве кеш памяти, SSD накопитель. Такой способ позволяет быстро запускать приложения, которые часто используются. В целом скорость такого диска, как и обычного HDD, но некоторые программы работают очень быстро.

USB – Внешние диски не отличаются большой скоростью, потому что порт USB является тут слабым звеном. Советую покупать диски с интерфейсом USB 3.0, так скорость будет намного выше USB 2.0. Но для внешнего диска никогда и не требовалась такая же скорость, как и для внутреннего. Так что, если вам скорость не так важна, то лучше купить обычный жесткий диск, и дешевле и больше объем.


Помогая проекту BEST-EXAM, вы делаете образование более доступным для каждого человека, внесите и вы свой вклад -
поделитесь этой статьей в социальных сетях!