Як працює жорсткий диск (HDD): пристрій і принцип роботи жорсткого диска в 6 розділах

HDD – досить складно сконструйований сховище, яке при цьому відрізняється досить простим принципом роботи. ПРО те, з чого складається такий девайс, як пише і читає дані, а також про інші цікавих і корисних речах розповідає ця стаття.

Пристрій жорсткого диска

Вінчестер складається з багатьох елементів. Так, його фізична структура представлена комплектом пластин, які ще називають дисками. Їх покриває магнітний шар – плоттер. Обертається вал – шпиндель – служить сполучною деталлю. Є ще намагнічені головки. Кожна з них рухається по одній з пластин, таким чином зчитуючи і записуючи інформацію.

Примітка: диски мають товщиною приблизно в пару міліметрів. Їх найчастіше роблять з металу, але зустрічаються і керамічні, скляні варіанти.

Обидві поверхні пластин задіяні під час запису файлів. Шпиндель крутиться на одній і тій же швидкості. Наприклад, у терабайтного WD 3.5″ SATA 3.0 за хвилину повертається 7200 раз.

Дані пишуться по треках – концентричних доріжках. Вони поділені на сектори, які містять конкретний інформаційний об’єм .

Інфообмен між оперативною пам’яттю системи і накопичувачем відбувається поетапно і виражений кластером. Він являє собою ціле число, складається з ланцюжка розташованих послідовно секторів: 1, 2, 3, 4 і т. д.

Доріжки «хард-року», розміщені на різних частинах пристрою, але які мають один і той же номер, називають циліндром.

Примітка: жорсткі носії бувають двох типів – внутрішні і зовнішні. Їх механічна частина практично ідентична. Відмінності – лише в інтерфейсі підключення і корпусі. Внутрішні апарати підключаються по SATA, а портативні – по USB. Переносні моделі укладені в корпуси, які захищають їх від зовнішнього впливу.

Принцип роботи жорсткого диска

Цей розділ тісно перегукується з попереднім.

Інформаційні носії магнітного типу мають досить складну будову, а ось принцип їх функціонування досить простий. Що потрібно знати:

1. Двигун, який обертає диск, включається при подачі живлення на пристрій і залишається включеним до його зняття. Виходить, якщо девайс включений в ПК, він працює, поки користувач не вимкне системник.

Примітка: якщо в розділі під назвою «Power Management» в Біосе був змінений параметр відключення HDD в разі відсутності звернення до нього, то двигун може вимкнути сама підсистема.

2. Кожна пара головок одягнена на «вилку», яка охоплює кожен диск. Ця «вилка» переміщається над поверхнею. За це відповідає спеціальний серводвигун – НЕ кроковий, хоча таке оману зустрічається досить часто.

3. У всіх хдд є запасні сектора. Схема керування апаратом задіє їх, якщо пошкоджується якийсь із основних.

Магнітний принцип читання і запису інформації

Інформація пишеться на магніточутливого матеріал. Таке покриття дуже тонке (кілька мікрометрів) і володіє доменної структурою.

Рада: якщо потрібен місткий носій, наприклад, для відеоігор, то трехтерабайтний WD30EFRX підійде. Він здатний передавати 1200 Мбіт даних в секунду.

Такий домен є малесенького розміру областю, яка міститься в феромагнітних зразках і намагнічена однорідним чином. Вона відокремлена від сусідніх з нею таких же зон тоненькими перехідними прошарками. Їх називають межами.

Гвинти записують і зчитують інфо за таким принципом:

• В той час, поки діє зовнішнє силове поле, його лінії рухаються в напрямку, який відповідає доменним областям. Після того, як припиняється дія, залишаються ділянки, які стають намагніченими. За рахунок цього і здійснюється збереження даних.
• Коли записуються файли, головка формує зовнішнє поле, про який говорилося в попередньому пункті. Коли дані прочитуються, області залишкової намагніченості, які опинилися навпроти, утворюють в ній електрорушійну силу.
• Спрямованість ЕРС змінюється за конкретний часовий проміжок. Такий процес представлений у вигляді одиниці в двійковій системі. Якщо ж нічого не змінюється, процес ототожнюється з 0.
• Закріплена на кронштейні головка рухається над необхідної доріжкою. Коли диск повертається, вона розміщується якраз над потрібним сектором.
• Все головки рухаються в один і той же час, при цьому вони зчитують дані з однакових треків різних пластинок.

Рекомендація: якщо необхідно компактне переносне сховище, підійде варіант в прогумований корпус. TS500GSJ25M3S якраз такий.

• Внутрішня поверхня сховища представляється розміщеними поспіль точковими позиціями, які представляють собою біти інформації. Так як точне їх місце розташування не можна визначити, щоб записати дані, потрібні мітки. Вони наносяться заздалегідь і грають роль навігатора. Щоб їх створити, диск і розбивається по треках і секторам – форматується.
• Організація доступу до даних, які розташовані на хдд, здійснюється завдяки пересуванню головки по радіусу диска, а також за рахунок збільшення оборотів шпинделя.

Логічне пристрій вінчестера

Для початку роботи з магнітним сховищем потрібно попередньо нанести навігаційні мітки. Потрібно зробити розділи, визначити об’єм кожного з них, іншими словами, розмітити томи.

Форматування відбувається всього на 2 рівнях. Перший – низькорівневий, називається також фізичним. Другий же – високорівнева, іменується логічним.

Як все відбувається на 1-му рівні

В це у разі відбувається поділ диска на сектори, розташовані уздовж треків. Крім цього визначаються пошкоджені ділянки, які позначаються системою. Це потрібно для того, щоб уникнути їх використання під час запису даних в майбутньому і запобігти втраті інформації.

Кожен сектор – інформаційна одиниця, у якій є персональну адресу – шлях, який містить номери. Вказується сторона носія магнітного типу, трек і сам сектор на ньому. Це дозволяє отримати доступ до інформаційної одиниці.

У такому форматуванні немає необхідності для власника: HDD вже з заводу надходять в підготовленому вигляді.

Рекомендація: для сервера необхідний швидкий, надійний жорсткий, на кшталт МІСТКОГО843268-B21 захистом від кібератак.

Низькорівневе форматування потрібно, якщо:

• виявлений збій в нульовому треку, про який свідчать проблеми при завантаженні з жорсткого, але сам диск у цей час перебуває за межами покриття
• користувач вирішить встановити накопичувач з раніше придбаного ним ПК або лептопа в нову збірку;
• гвинт був відформатований для роботи з іншого ОС, наприклад Linux;
• Hard Drive починає працювати некоректно, і базові методи відновлення не вирішують проблему.

Важливо врахувати, що фізичне форматування – сильнодіючої метод. При його застосуванні інформація, яка знаходиться в пам’яті накопичувача, стирається без можливості відновлення. Перед початком процесу краще переконатися в тому, що всі важливі дані перенесені на сторонній носій.

Після такого процесу необхідна розмітка на логічні частини – томи. Наприклад: С – під ПО і операційну, D – під мультимедіа і інші файли. Том являє собою місце на накопичувачі, яке працює як незалежна сховище.

За фактом, в системі встановлений один девайс, але поділивши його на системний і призначений для користувача розділи, можна відформатувати при необхідності лише одну з частин. Наприклад, першу – для переустановлення ОС без втрати призначених для користувача даних, або навпаки: видалити всі особисті документи, файли, не зачіпаючи програмну частину.

Другий рівень

Таке форматування – це більш простий процес, ніж низькорівневий варіант.

Один з найпростіших способів виконання процедури – це завантажити з носія спеціальну програму FORMAT. Ще простіше – скористатися базовими інструментами WINDOWS.

1. Увійти в «Мій Комп’ютер».
2. Вибрати диск, який потребує форматування.
3. Клікнути мишкою (права клавіша).
4. У меню вибрати однойменний пункт.

Цікаво: захист трехтерабайтного портативного HDD Armor A60 вологи, тряски, відповідає військовим стандартам.

Такий спосіб – найлегший і швидкий. Він використовується, коли диск потрібно просто повністю очистити. Застосовуючи спеціальне ПЗ, можна виконати і інші операції, які в майбутньому зроблять роботу з інформаційним простором комфортніше.

Під час високорівневого процесу на магнітному носії утворюється в загальній зоні. Вона включає в себе три частини:

• сектора завантаження, а також таблицю розділів – Boot reсord;
• FAT – це таблиці, в яких зберігаються номери доріжок, секторів з файлами;
• Root Directory – коренева папка.

Дані записуються по частинах, через кластер. Накопичувач може бути поділений на кілька томів або два жорстких носія можна об’єднати в один логічний.

Рада: якщо необхідний компактний, але місткий зовнішній носій, то настільний WDBWLG0040HBK-EESN Він укладений в тонкий 3,5″ корпус, здатний зберігати 4 терабайта даних.

Рекомендується створювати як мінімум два розділи, але їх може бути і більше. На кожен з них, виходячи із загального об’єму накопичувача, користувач може виділити необхідний простір. Це дозволить не тільки зберігати окремо системні і призначені для користувача файли, але відокремити робочі документи і розважальний контент. Знову ж таки, в разі виникнення збоїв іноді досить відформатувати лише один розділ, не втручаючись в роботу системи, і зберегти інші дані.

Форматування високого рівня – фінішна пряма. По завершенню процесу HDD буде повністю готовий працювати.

Характеристики вінчестерів

Технічні показники пристроїв впливають на якість їх роботи, довговічність, місткість і ціну. Основні – розглядаються в таблиці.

Цікаво: внутрішній AL14SEB030N швидкістю передачі інформації – до 1568 мегабіт в одну мить, а також «живучістю» – показник напрацювання двигуна на відмову становить дві тисячі годин.

Особливості сучасних вінчестерів

Сучасні накопичувачі по продуктивності і можливостям значно зросли, якщо порівнювати з попередникам. Так, якщо говорити про внутрішні пристроях, то сучасний і вже став стандартом інтерфейс SATA 3 демонструє пропускну здатність в 6 Гбіт/с, що в два рази вище, ніж у моделей минулого покоління, в яких використовувався другий САТА.

Значно збільшено максимальний об’єм простору для зберігання даних, кеш-пам’ять, що особливо важливо при використанні магнітних носіїв в професійних цілях, коли мова йде про значному обсязі інформації та обробка даних ведеться без зупинки.

Деякі моделі вже з заводу оптимізовані під RAID-масиви (сукупність вінчестерів). При створенні дискового масиву підвищується рівень надійності зберігання інформації, зростають показники швидкості зчитування даних і записи файлів. Якщо з якихось причин один з накопичувачів прийде в непридатність, то інформація буде знаходитися на другому жорсткому. Слід пам’ятати, що при створенні або видаленні рейду, вся інформація на HDD, що входять в масив, видаляється. З цієї причини краще заздалегідь створити резерв.

Важливо: все диски в масиві повинні бути ідентичні щоб уникнути конфліктів комплектуючих. Також варто врахувати, що знадобиться внести зміни в налаштування БІОС, та й материнська плата підтримувати можливість створення RAID.

Портативні магнітні носії також не відстають. Сумісність з більш сучасними варіантами USB – 3.0 і 3.1 – позитивно впливає на швидкодію девайса. Є пристрої, на ЗРАЗОКцього StoreJet 2.5, з підключенням по ЮСБ Type-C. Користуватися такими зручно: не доведеться підбирати потрібну сторону, щоб увіткнути його в роз’єм. Об’єм буфера, власне сховища теж збільшився.

Для користувачів, які ведуть активний спосіб життя, знайдуться моделі з підвищеною стійкістю до Ударів. Для зберігання особистої інформації існують накопичувачі ТИПУ0A65621. Вони оснащені цифровою панеллю і можливістю введення персонального пароля, без якого отримати доступ до даних, що зберігаються на вінчестері, неможливо.

При покупці деяких апаратів користувачам надається хмарне сховище, що дозволяє моментально отримати доступ до файлів з будь-якої точки світу. Така можливість є у власників Armor A75.

Крім того, портативні HDD можна підключати до маршрутизатора. Це дає можливість створити локальну мережу і відкрити доступ до файлів для всіх пристроїв, які знаходяться всередині цієї мережі. За рахунок такої функції можна транслювати аудіо- та відеоконтент, зберігати на гвинті гри і розважатися компанією, проходячи кооперативні онлайн-хіти. Правда, це можливо, тільки якщо роутер оснащений відповідним портом.

Будова жорстких носіїв представлено безліччю компонентів, однак принцип роботи таких сховищ досить простий: одна головка, яка рухається по магнітним пластин, пише інформацію, інша – зчитує дані.

Щоб вибрати хороший магнітний носій, необхідно враховувати його характеристики. Причому не тільки місткість, але і інші показники, які впливають на термін служби і продуктивність. Також при підборі відповідного HDD, слід придивлятися до перевірених брендів: реальні параметри моделей-ноунейм часто не відповідають заявленим, та й з гарантійним обслуговуванням можуть виникнути складності.

Як розбити HDD або SSD на розділи в Windows і MacOS: 2 шляхи вирішення

Потрібно розбити накопичувач на сектора, щоб на одному зберігати ОС і софт, а на іншому – особисті дані? Ця стаття являє собою детальний гайд по розбивці носіїв інформації на розділи в двох операційних системах, від Майкрософт і Еппл, різними способами. Також представлені три прості утиліти, які здатні вирішити цю задачу. Чи варто взагалі переразбівать накопичувач, він теж розповість.

Навіщо потрібно ділити (розбивати) жорсткий диск?

Операційна система здатна бачити жорсткі і твердотільні накопичувачі як розділи, які ще називаються локальними дисками або ж віртуальними томами.

Як правило, тільки що придбані носії інформації не поділені на такі томи. Вони складаються з одного розділу, де зберігаються всі завантажені користувачем файли.

Однак диск без розбивки не надто зручний у використанні. І справа навіть не в пошуку потрібних файлів, адже їх можна зберігати в папках. Припустимо, користувач зберігає всі дані разом: операційну систему, інстальнікі програм, а також мультимедіа, текстові документи. В цьому випадку при перевстановлення ОС все файли втечуть.

Більш практичне рішення – розділити накопичувач на кілька дисків, на кожен з яких користувач зможе розподілити пам’ять. Наприклад, носій на 2 Тб перерозбити на 2 диска:

1. С – для операційки і програм. Під цю справу можна виділити 50 Гб.
2. Місце, що залишилося – «диск D» – залишити під мультимедіа, ігри, текстові файли.

Якщо знадобиться перевстановити систему, особисті дані залишаться недоторканими.

Важливо! Якщо потрібно розбивати жорсткий або твердотільний носій, на якому вже є дані, слід скопіювати необхідні файли на інший накопичувач: в процесі розбивки дані зітруться.

Чим розбивати накопичувач, підкажуть наступні розділи.

Як розбити диск в Windows 10, 8.1 і 7 стандартними засобами

Щоб поділити ССД або вінчестер на томи, можна скористатися системною програмою, яка вшита в Віндовс. Ця класична утиліта є в 7, 8.1 і 10-й версіях.

Цікаво: жорсткий носій SATA 3.0 16TB 7200 512MB здатний передавати 12 гігабіт інформації в одну мить.

• У вікні програми відобразиться кількість локальних розділів, якщо диск вже ділили раніше.

• У нижній частині вікна утиліти знайти те, що потрібно розділити.

• Натиснути на нього ПКМ і вибрати «Стиснути том».

Рекомендація: якщо користувачеві потрібно зберігати ресурсномістке ПО, добре б вибрати ССД як мінімум на 2 ТБ. Наприклад, MZ-76Q2T0BW не тільки вмістить необхідні файли, але і прискорить відгук операційки, важких програм.

Якщо потім захочеться розбити диск ще на кілька розділів, можна використовувати цей же керівництво.

Як розділити диск на розділи в командному рядку

Швидко розбити накопичувач можна і таким способом . Однак варто врахувати, що наведена тут інструкція підходить тільки для тих дисків, які не поділяли раніше. Отже, як поділити диск С на 2 частини:

Спочатку необхідно викликати рядок від імені адміністратора: затиснути клавіші Win + X і вибрати відповідну опцію.

Рада: користувачеві необхідний носій для ноутбука, при виборі слід звертати увагу на форм-фактор. Для лептопів підійдуть М2 і 2,5-дюймові моделі. Перший варіант – відноситься тільки до твердотельнікам, а другий – і до жорстких, і до ССД. Для ПК же годяться і 3,5″ формати.

1. diskpart;
2. list volume – тут необхідно запам’ятати номер тому, який відповідає розділу С;
3. select volume N – замість літери вказати номер розділу;
4. shrink desired=розмір – прописати число в мегабайтах, на яке потрібно скоротити системний диск, щоб поділити його на дві частини;
5. list disk – потрібно запам’ятати № накопичувального пристрою, на якому розміщений системний розділ;
6. select disk M – замість літери підставити номер диска з попереднього пункту списку;
7. create partition primary;
8. format fs=ntfs quick;
9. assign letter=- після «дорівнює» написати букву, яка буде відповідати новому того;
10. exit.

Цікаво: TS256GMTE110S в силу свого формату – М2 – підходить навіть для супертонких ноутов.

Тепер можна закривати command. Щоб перевірити, чи всі вийшло, можна відкрити провідник Windows. У ньому треба подивитися, чи відображається новий розділ під зазначеної користувачем буквою. Якщо немає – варто перезавантажити комп’ютер. Якщо і після цього не відображається, можна спробувати зробити розбивку ще раз.

Якщо системними засобами розділити сховище не виходить, можна скористатися спеціальними утилітами. Чим ділити носій в такому випадку, описано нижче: є три популярні утиліти. Важливо завантажувати їх з офіційного джерела, щоб не нашкодити своєму ПК.

Як розбити диск на розділи за допомогою програми Minitool Partition Wizard Free

Зручна програма, яка підтримує всі класичні для накопичувачів операції. З її допомогою можна створити, поділити або видалити розділ жорсткого або ССД носія.

Рекомендація: є містке сховище, можна встановити твердотельнік невеликого об’єму, начебто 120-гігабайтного KINGSTON A400, як системний варіант. Тоді його і розбивати не знадобиться.

1. Після установки і запуску ПО вибрати значок з його назвою в віконці.

2. Натиснути по диску, який потрібно розділити, ПКМ і вибрати «Move/Resize».

3. Розподілити пам’ять: за допомогою повзунка встановити значення, на яке зменшиться розбивається диск. Воно ж стане місцем для ще одного розділу.

4. Клікнути на вільний простір комп’ютерною мишкою вибрати «Create».

5. На екрані відобразиться вікно, яке показує кількість вільного місця. Якщо все в порядку – просто клікнути «ОК», а потім – «Apply». Якщо значення потрібно змінити, тоді слід повернутися на два кроки назад.

Примітка: коли користувач розбиває диск С, після всіх перерахованих вище дій комп’ютер перезавантажується. Цього не буде, якщо йде переразбівка інших розділів.

AOMEI Partition Assistant

Ще одна проста безкоштовна утиліта, яка дає можливість не тільки розділяти диски Solid State і HDD, але і форматувати, переміщати їх, видаляти. ПО просте у використанні. Як і в попередньому випадку, всі дії, які потрібно виконувати, воно підказує. Ще одна перевага програми – підтримка російської мови. Його можна вибрати при першому запуску.

Таблиця нижче покроково пояснює, як працювати з програмою.

Acronis Disk Director

Програма зручна у використанні, має дружній оболонкою, завдяки якої можна інтуїтивно розібратися в управлінні. Мабуть, єдиний її мінус – відсутність повноцінної безкоштовної версії. Є тільки демка. Втім, щоб розбити носій інформації на розділи, вистачить і демонстраційного варіанта.

Рада: якщо потрібен швидкий жорсткий диск, краще вибирати варіант, який використовує SATA підключення третього покоління, а також чий шпиндель робить 7,2 тисячі обертів за 60 секунд. WD4005FZBX – якраз такий.

Як перерозбити:

• Після запуску програми потрібно клікнути за назвою диска, який потрібно розділити, ПКМ і вибрати в меню відповідну опцію.
• Тепер знадобиться задати об’єм новому або декільком новим розділах, рухаючи повзунок. Після того, як розмір обраний, потрібно клікнути «ОК», а потім – «Застосувати».

Цікаво: Samsung 2.5″ 870 QVO– ВИСОКОШВИДКІСНИЙ SSD. МОДЕЛЬ В одну мить здатна записати 1 700 мегабіт інформації, а вважати – 2 тисячі мегабіт. ДО того ж, це – досить довговічний варіант: показник роботи його двигуна до відмови дорівнює двом мільйонам годин.

Ось і все. Після цього обраний користувачем тому буде розбитий відповідно до тих параметрів, які були вказані в процесі налаштування. Як і у випадку з першою описаної утилітою, знадобиться перезавантаження, якщо розбивалася системна частина.

Як розбити жорсткий диск в MacOS X штатними засобами

Оскільки операційну Mac рідко потрібно встановлювати заново, а оновлюється вона швидко і сама, мало хто замислюється про розбивці жорсткого диска. Однак це може стати в якщо власникмакбука або комп’ютера від Еппл, захоче використовувати кілька ОС.

Незважаючи на те, що під час установки нової операційної системи через системну програму Boot Camp потрібний тому створиться автоматично, поділити накопичувач потрібно, щоб було зручно користуватися даними з кожної ОС і не хвилюватися про їх цілісності.

В «яблучної» операционке є встановлене ПЗ і для роботи з носіями інформації. Воно називається «Дискова утиліта».

Цікаво: портативні ССД і ХДД не розбивають. Вони просто грають роль великий флешки.

Як з нею працювати:

• Запустити системне додаток за допомогою Launchpad або Spotlight.
• У лівому блоці відзначити носій інформації, який потрібно розбити і клікнути на відповідну кнопку.
• Додати новий розділ, натиснувши «+».
• На діаграмі відзначити новий том і задати його розмір, а також тип файлової системи і мітку.
• Клацнути «Застосувати» і почекати, поки утиліта закінчить розбивку.

Примітка: поділу диска на розділи може затягнутися надовго, особливо якщо на основному томі після переразбівкі залишається дуже мало незайнятого простору.

Як видно, поділити накопичувач на розділи неважко, незалежно від типу сховища. Зробити це можна як класичними додатками, вбудованими в ОС, так і за допомогою спеціального програмного забезпечення. Процес розбивки дисків на окремі томи в кожній з наведених тут утиліт здійснюється за одним і тим же принципом, тому який варіант вибрати, порадити важко: все індивідуально.