Твърд диск (HDD): какво е, видове и измерване на капацитет

Разберете всичко за HDD: как работи, видове, измерване на капацитет (GB, TB) и съвети за избор. Практично ръководство за надеждно съхранение на данни.

Твърдият диск (HDD), твърд диск или твърдо устройство е устройство за съхранение на данни за компютри, което използва магнитна памет за съхранение на данни. Капацитетът на твърдия диск обикновено се измерва в гигабайти (GB), но капацитетът на твърдия диск може да се измерва и в терабайти, когато капацитетът е над 1000 или 1024 гигабайта. Един гигабайт е хиляда мегабайта, а един мегабайт е един милион байта, което означава, че един гигабайт е един милиард байта. Някои твърди дискове са толкова големи, че капацитетът им се измерва в терабайти (TB), където един терабайт е хиляда гигабайта (1 TB = 1000 или 1024 GB).

Какво представлява HDD и от какви части се състои

Вътре в един твърд диск (HDD) има няколко ключови компонента, всеки от които играе роля за записа и четенето на данни:

• Платера (platters) — дискови плочи, покрити с магнитен материал, където се записват битовете.
• Четящи/записващи глави (read/write heads) — намират се на края на рамото (actuator arm) и се движат над повърхността на платерите за четене и запис.
• Актуатор (actuator) — механизъм, който придвижва главите към правилната писта.
• Шпиндел и мотор (spindle) — въртят платерите с определени обороти в минута (RPM).
• Електроника/контролер — управлява движенията и обмена на данни между диска и компютъра.

Видове HDD

• Форм-фактор: 3.5" (настолни), 2.5" (лаптопи и външни), по-малки за специализирани устройства.
• Специализирани за NAS/enterprise: дискове с по-дълъг живот и оптимизация за непрекъсната работа, често с поддръжка на RAID и по-висока устойчивост на вибрации.
• Външни HDD: обикновено 2.5" или 3.5" в корпус с интерфейс USB.
• Hybrid (SSHD): комбинират магнитни плочи с малък обем NAND кеш (SSD част) за по-бърз достъп до често използвани данни.
• Интерфейси: SATA (широко разпространен за потребителски дискове), SAS (предимно в сървъри), по-стари: IDE/PATA.

Производителност и фактори, които влияят на скоростта

Основните фактори, които определят скоростта на HDD, са:

• Обороти (RPM): често срещани стойности са 5400, 7200, 10000 и 15000 RPM — по-високите RPM водят до по-ниско средно търсене (seek time) и по-висока трансферна скорост.
• Време за търсене (seek time) и латентност: времето за позициониране на главата и закъснението докато платерите направят позицията под главите.
• Устойчив трансферен поток (sustained transfer rate): колко данни дискът може да прочете/запише последователно.
• Кеш памет: буфер на контролера, който ускорява работа с често използвани данни.

Измерване на капацитет — десетична срещу двоична система

Важно е да се разбере разликата между десетична и двоична интерпретация на размера:

• Десетична (SI): 1 GB = 1 000 000 000 байта; 1 TB = 1 000 GB. Производителите обикновено използват този стандарт.
• Двоична (IEC): 1 GiB = 1 073 741 824 байта (1024^3). Операционните системи понякога показват размера в GB, но използват двоични единици, което прави видимият капацитет по-малък от обявения (например 1 TB = ~0.91 TiB в двоичната система).
• За по-ясно: 1 TiB = 1024 GiB = 1 099 511 627 776 байта.

Надеждност и следене на здравето

HDD-тата имат механични части, което ги прави податливи на износване и механични повреди. Някои важни точки:

• SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology): повечето съвременни дискове поддържат SMART, който следи показатели и предупреждава за потенциални проблеми.
• Среден живот и MTBF: производителите посочват MTBF или гаранционен срок, но реалната надеждност зависи от натоварването, температурата и вибрациите.
• Архивиране: винаги пазете резервни копия — HDD не са надеждни като единствено място за важни данни.

Сравнение с SSD

• Скорост: SSD са значително по-бързи при случайни записи и четения.
• Издръжливост: SSD нямат механични части, но имат ограничен брой цикли на запис; HDD са по-податливи на механични повреди.
• Цена/GB: HDD предлагат по-ниска цена на гигабайт, затова се използват за големи архиви и съхранение на медиа файлове.
• Шум и топлина: HDD генерират шум и повече топлина заради въртенето и движението на главите.

Практически съвети при избор и употреба

• Изберете форм-фактор и интерфейс, съвместими с вашата система (например 2.5" за лаптопи, SATA за повечето настолни компютри).
• За системен диск предпочитайте SSD; за масово съхранение — HDD с голям капацитет и добра цена/GB.
• За важни данни използвайте RAID, NAS или допълнителни резервни копия.
• Следете здравето с инструменти за SMART и планирайте замяна при първи признаци на загуба на производителност или грешки.
• Форматиране и подреждане на дялове: изберете подходяща файлова система за вашата ОС и нужди (NTFS, ext4, APFS и др.).

Заключение

Твърдите дискове (HDD) остават ефективно и икономично решение за съхранение на големи обеми данни, въпреки че SSD-те доминират по скорост. Разбирането на видовете, показателите за производителност и значението на правилното измерване на капацитета ще ви помогне да направите информиран избор и да осигурите надеждно съхранение на своите данни.

Различни интерфейси

През годините са съществували много видове дискови интерфейси, въпреки че всички са използвали една и съща технология за запис с въртяща се плоча. Разликите са в начина на кодиране на данните в двоичен вид, целостта на данните, скоростта на предаване на данните, изискванията за окабеляване и цената. През 2009 г. беше обичайно твърдите дискове да се свързват чрез Serial ATA връзка. Връзката, която се е появила преди това, се е наричала "IDE", а днес се нарича Parallel ATA. В големите центрове за данни често се използва Fibre Channel.

За сървърите интерфейсът SCSI е много популярен. Съществуват няколко вида и версии на SCSI интерфейса, като паралелен и Serial Attached SCSI, като всеки от тях се увеличава по отношение на скоростта и цената. В рамките на сървърите често се използват няколко SCSI диска в комбинация един с друг, за да се предпазят от загуба или повреда на данни (това е известно като RAID - и има много конфигурации, от които да избирате).

 
Кабелите Serial ATA са често използван начин за свързване на твърди дискове  

Въпроси и отговори

В: Какво представлява твърдото дисково устройство?

В: Как обикновено се измерва капацитетът на твърдия диск?

В: Какво представлява един гигабайт?

Въпрос: Има ли по-големи капацитети от гигабайтите?

Търсене по буква