На что влияет скорость вращения жесткого диска
Скорость работы системы хранения: не только количество оборотов в минуту
Чем выше скорость вращения шпинделя жесткого диска, тем быстрее диск работает, однако для систем хранения данных не менее важна скорость их передачи с носителя и на него.
Компания IBM обрела известность благодаря изобретению жесткого диска более чем 50 лет назад. Первые устройства были величиной со стиральную машину, а их пластины достигали 35,6 см в диаметре и вращались со скоростью 1200 об/мин.
С тех пор отрасль существенно изменилась. Физический размер жестких дисков постоянно уменьшался, а плотность записи данных и скорость работы, наоборот, росли. Но с внедрением инноваций способ измерения производительности новых моделей жестких дисков не менялся и был тесно связан с двумя показателями:
Самый эффективный метод оценки производительности жесткого диска состоит в измерении скорости передачи данных с вращающегося носителя (пластин) на компьютер при помощи головки чтения/записи. Этот показатель называется пропускной способностью диска и измеряется в гигабайтах (или гигабитах) в секунду. Пропускная способность напрямую зависит от плотности размещения данных на пластинах жесткого диска и от скорости вращения этих пластин.
Сравнение методов измерения
Плотность записи данных на жестком диске можно определить двумя способами: измерить количество битов на дюйм (BPI) или число дорожек на дюйм (TPI). Если расположить дорожки ближе друг к другу, их количество на дюйм увеличится. Так же и с битами: если поместить их плотнее, количество битов на дюйм возрастет. Вместе эти показатели указывают на плотность записи.
Как правило, по мере увеличения плотности записи на жестком диске возрастает и его пропускная способность. Головка чтения/записи быстрее считывает биты информации, то есть скорость передачи данных увеличивается.
Скорость вращения шпинделя также влияет на производительность жесткого диска: для ее повышения пластины должны вращаться быстрее. В этом случае биты информации быстрее считываются головкой чтения/записи и скорость передачи данных возрастает. В свое время были созданы жесткие диски как с довольно низкой скоростью вращения (1200 об/мин), так и с предельно высокой (15 тыс. оборотов в минуту). Сегодня в настольных и портативных компьютерах преимущественно используются скорости вращения от 5400 до 7200 об/мин.
Если сравнить два жестких диска с идентичной конструкцией и одинаковой плотностью записи, но разной скоростью вращения, то тот из них, чья скорость составляет 7200 об/мин, будет передавать данные на 33% быстрее, чем носитель на 5400 об/мин. Так что эта характеристика крайне важна для оценки ожидаемой производительности жесткого диска и при сравнении двух разных моделей дисков.
Для гибридных твердотельных накопителей скорость вращения не является определяющей
Неудивительно, что пользователи определяют прогнозируемую производительность накопителя, созданного на основе новой гибридной твердотельной технологии (SSHD), прежде всего по скорости вращения, ведь гибридный твердотельный накопитель — это по сути тот же жесткий диск с интегрированными элементами твердотельной технологии. Получается, скорость вращения по-прежнему нужно учитывать?
На самом деле, для гибридного твердотельного накопителя скорость вращения почти не имеет значения. И вот почему.
Принцип работы гибридных твердотельных накопителей основан на выявлении наиболее часто используемой информации с последующим ее размещением в флеш-памяти NAND на диске. Накопители на базе флеш-памяти типа NAND обладают высокой скоростью, поскольку состоят из твердотельных элементов и не имеют движущихся частей. Поэтому, когда компьютер запрашивает данные, их обычно не требуется извлекать непосредственно с вращающегося носителя.
Случается, однако, что запрашиваемых данных во флеш-памяти типа NAND нет — только в этом случае производительность накопителя снижается до уровня обычного жесткого диска. Поскольку технология достаточно эффективно определяет часто используемые данные и сохраняет их во флэш-памяти NAND, гибридные твердотельные накопители гораздо лучше справляются с задачей быстрой передачи данных на компьютер.
Разница отчетливо видна при сравнении в программе PC Mark Vantage показателей систем хранения Seagate SSHD второго и третьего поколения с традиционными жесткими дисками на 5400 и 7200 об/мин.
Хотя система хранения Seagate SSHD третьего поколения основана на HDD-платформе со скоростью вращения 5400 об/мин, ее производительность выше, чем у систем предыдущего поколения, для которых использовалась HDD-платформа со скоростью вращения 7200 об/мин. Такой прогресс стал возможным благодаря усовершенствованию основной технологии SSHD, а также систем на базе флэш-памяти типа NAND. Поэтому для гибридных твердотельных дисков Seagate скорость вращения шпинделя вовсе не является показателем производительности.
Резюме
Использование устаревших технологий хранения данных и неактуальных критериев оценки препятствует максимальному повышению производительности вашего ноутбука. С гибридными дисками вы выйдете на новый уровень цифровой реальности.
Как выбрать
HDD-диск для
компьютера и
ноутбука
Мы продолжаем серию материалов по сборке наиболее подходящего ПК для ваших задач. Как выбрать красивый корпус и мощную видеокарту мы уже разобрались. Теперь дело за другой важной комплектующей. Ведь один из основных элементов, от которого зависит скорость работы и стабильность ПК — это жёсткий диск.
Жёсткий диск — всё ещё самое популярное устройство для хранения данных. Более быстрые SSD активно развиваются с технической точки зрения и набирают популярность, и, тем не менее, остаются дорогими, поэтому классические винчестеры ещё актуальны.
От характеристик жёсткого диска зависит скорость работы и загрузка программ на компьютере. Кроме того, на нём должно быть достаточно места для хранения данных в зависимости от ваших задач — офисному сотруднику и геймеру нужны разные объёмы памяти, интерфейсы и скорость вращения шпинделя.
Разберемся, как выбрать идеальный жёсткий диск.
Содержание
Выбираем объём памяти
Скорость работы жёсткого диска и вращения шпинделя
Важен ли бренд
Форм-фактор
Подбираем подходящий интерфейс
Размер кэша
Шум жёсткого диска
Что в итоге?
Выбираем объём памяти
Основной параметр, от которого стоит отталкиваться при выборе жёсткого диска. Здесь необходимо ответить себе на вопрос, какие данные и в каком количестве вы собираетесь хранить в памяти устройства.
В 2021 году ёмкость HDD-дисков измеряется сотнями гигабайтов и терабайтами. Тут компьютеры можно разделить на два типа, и в зависимости от задач, им соответственно подходят разные объёмы:
HDD меньше 500 ГБ уже не встретить в магазинах — это минимальный показатель объёма. Столько места достаточно для хранения текстовых документов, таблиц и фотографий. Жёсткий диск до 1 ТБ подойдёт, если вы пользуетесь офисными приложениями и храните в памяти в основном изображения и текстовые документы.
В случае если вы загружаете множество фильмов и игр, это малый объём. В 2021 году одна игра может весь до 250 ГБ, четыре таких и память заполнена. Лучше исходить из реальных потребностей с 20-50% запасом. Максимальный объём HDD — 18 ТБ, такие жёсткие диски начала продавать компания Western Digital. Модель WD181KRYZ с таким объёмом стоит 650 евро.
Скорость работы жёсткого диска и вращения шпинделя
Диск с большим объёмом памяти ещё не гарантирует быструю загрузку программ. Он всего лишь позволяет вместить больше информации, а за скорость загрузки данных отвечает скорость самого жёсткого диска.
Она измеряется скоростью чтения/записи в мегабайтах за секунду и временем доступа к данным. В 2021 году в магазинах можно найти модели на 150-200 МБ/сек и более.
Перед тем как выбрать жёсткий диск лучше сразу определиться с вопросом достаточной скорости, потому как работать с диском на высокой скорости очень удобно. Такие программы, как редакторы видео или изображений (тяжёлые для системы), при недостаточной скорости диска будут работать медленно, а отклик на выполнение каждой операции увеличится.
Другой важный показатель — скорость вращения шпинделя. Это основной параметр, больше всего влияющий на скоростные показатели жёсткого диска. Есть два основных типа HDD по скорости вращения шпинделя: 5400 и 7200 об/мин. Существуют модели вплоть до 15 000 об/мин, но они встречаются редко.
Лучший выбор — HDD со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Они в среднем в 1,5 раза быстрее на фоне 5400 об/мин. Однако 5400 об/мин более совместимы с ноутбуками, потому что меньше нагреваются и меньше вибрируют.
Важен ли бренд
Около 20 лет назад мы почти не пользовались интернетом. Соответственно, изучить отзывы о конкретной модели было почти невозможно, и люди полагались на надёжность и авторитетность бренда. Брать модель неизвестной марки было опасно — никогда не угадаешь, что именно от неё ждать.
В 2021 году производитель не так важен. Когда у человека есть моментальный доступ к информации (возможность изучить отзывы о продукте, сравнить параметры разных моделей), бренды тесно конкурируют между собой и выпускают похожие по характеристикам устройства. Seagate, WD, Toshiba — любому из известных брендов можно доверять. Отталкиваться стоит не от марки, а от характеристик, которые наиболее хорошо подходят для ваших задач.
Ликбез по жёстким дискам: рекомендации по выбору накопителя
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
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.
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
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
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
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.
Советы Ferra.ru по выбору жёсткого диска
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.
Что дает скорость вращения шпинделя жесткого диска?
Как влияет скорость вращения шпинделя жесткого диска?
Скорость вращения шпинделя также влияет на производительность жесткого диска: для ее повышения пластины должны вращаться быстрее. В этом случае биты информации быстрее считываются головкой чтения/записи и скорость передачи данных возрастает.
Что влияет на производительность жесткого диска?
Что лучше 5400 или 7200?
Несмотря на то, что жесткий диск со скоростью 7200 об/мин, несомненно, быстрее, чем диски со скоростью 5400 об/мин, диски со скоростью 5400 об/мин обеспечивают скорость чтения и записи в среднем 100 МБ/с, а диски со скоростью 7200 об/мин обеспечивают скорость чтения и записи в среднем 120 МБ/с.
Что значит об мин?
Один оборот в минуту равен обороту в секунду, делённому на 60: 1 об/мин = 1/мин = 1/(60 с) = 1/60 об/с ≈ 0,01667 об/с.
Какие внешние накопители имеют функцию резервного копирования?
Внешние диски USB: от Western Digital, Toshiba и любых других производителей, ёмкостью от 250 Гб до 3 Тб и выше, использующие интерфейс USB 3.0 или даже беспроводной доступ, могут быть подключены для резервного копирования с помощью Handy Backup.
Как определить частоту вращения шпинделя?
Частота вращения шпинделя N (об/мин) равняется числу оборотов фрезы в минуту. Вычисляется в соответствии с рекомендованной для данного типа обработки скоростью резания: N = 1000V/nD (об/мин).
Какая скорость записи на жесткий диск?
В настоящее время скорость физических операций на дисках HDD достигает 200–300 МБ/с, а на дисках SSD — 600–700 МБ/с. Интерфейс имеет более высокую пропускную способность, что позволяет контроллеру кэшировать и буферизировать обрабатываемые данные.
Как увеличить скорость записи на жесткий диск?
Какая скорость должна быть у SSD?
Твердотельный накопитель SSD, как и любой другой, производит постоянное чтение/запись данных. От скорости этих операций будет напрямую зависеть быстродействие такого SSD диска. Понятно, что скорость должна быть как можно выше. В среднем нужно ориентироваться на показатели скорости чтения/записи 500 Мб/сек.
В чем разница между 5400 и 7200?
Как вы уже догадались, единственная разница между этими двумя типами жестких дисков заключается в том, что жесткий диск 7200 об / мин вращается намного быстрее, чем жесткий диск на 5400 оборотов в минуту. Это единственное различие приводит к существенным различиям между 5400 и 7200 жесткими дисками.
Какая скорость HDD лучше?
На первый взгляд кажется, что чем быстрее, тем лучше. Однако надо учитывать, что с увеличением скорости вращения пластин диск сильнее нагревается и становится более шумным. Дисковые накопители с 7200 RpM универсальны для большинства задач, а диски с 5400 RpM отлично подойдут, например, для домашнего хранилища файлов.
Что такое буферная память на жестком диске?
Буферная память (Кэш)
Буферная память – это быстрая промежуточная память (обычно стандартный тип оперативной памяти), служащая для нивелирования (сглаживания) разницы между скоростями чтения, записи и передачи по интерфейсу данных во время работы диска.
Как перевести 1 мин в 1 с?
В чем измеряется период обращения?
Интервал времени, за который тело проходит один полный оборот около центра вращения (оси), называют периодом вращения. Период вращения обозначается буквой T и измеряется в единицах времени — секундах. t — время; n — количество оборотов.
Сколько оборотов в минуту делает колесо при скорости 100 км ч?
Путь есть, количество оборотов есть. Если он проходит 100 км за один час, значит 7500 поделить на шесть. примерно 1200 об/мин.