HDD для начинающих

HDD, ПЗУ, НЖМД, жесткий диск, накопитель, "винчестер", "винт", "хард". Ни одно устройство персонального компьютера не имеет такого количества названий. Наверно потому, что мы, наделяя ответственностью за сохранность наших данных, лелеем его и любим. Ведь именно жесткому диску программист доверяет плоды своего многодневного труда, в его укромных уголках юный онанист хранит от родителей свою порноколлекцию, к нему пытаются получить доступ злобствующие хакеры. А так ли мы хорошо знаем его? Давайте разберемся.

Итак, "винчестер" представляет собой небольшую плоскую черную пластмассовую коробку с блестящей металлической крышкой. Внутри коробки есть несколько магнитных дисков насажанных на одну ось, набор считывающих/записывающих головок, привод этих головок и привод дисков, а так же набор микросхем управления и памяти. Вроде все, остальное мелочи. Кстати примечательно само название "винчестер". Где-то в 60-ые годы IBM выпустила по тем временам высокоскоростной накопитель. Он имел два диска один из которых был сменным. Оба диска были по 30 Mb. Номер разработки того диска: 30-30, что совпадало с обозначением нарезного оружия Winchester,
между прочим, довольно популярного в Америке. Вот и начали америкосы называть этот носитель "винчестером", а потом уж и весь мир. Затем название это прочно укоренилось за всеми жесткими дисками. Ну да ладно. На данный момент принцип работы накопителей фактически одинаков. Хотя надо заметить, что на рынке вскоре появятся диски, скроенные по новым
технологиям (о которых я расскажу в следующий раз). В накопителе устанавливается несколько дисков, которые разбиты на
дорожки и сектора. Однотипные, т. е. одинаково расположенные дорожки объединяются в цилиндр. Данные находятся с обоих сторон дисков, а считываются и записываются головками. Скорость вращения современных дисков довольно высокая - свыше 7000 об/мин. При нормальной работе "винта" головки не касаются дисков. Если такое дело случилось, то зачастую накопитель приходится выбрасывать. Также может случиться попадание пылинок в зазор между головкой и цилиндром. Результат - царапина и: опять таки дальнейшую
жизнь вполне вероятно "винт" проведет на помойке. Вообще надо заметить, что жесткие диски не любят сильной тряски и тем более ударов. Хотя производители год от года улучшают противоударную защиту, думаю, все же проверять ее не стоит. Ладно, не будем о грустном. О размерах и скоростях, при которых работает "винт" может дать представление пересчет некоторых величин. Если взять расстояние между головкой и диском за 1 дюйм, то все остальные значения надо будет умножить
на 200 000. Почему? Да потому, что 1 дюйм больше 5 микродюймов ровно в 200000 раз. Если кому не нравятся дюймы может сам пересчитать все в сантиметры. Итак, считаем: длина головки получится 400 м, высота - 100 м. Перемещаться она будет со скоростью 4760 км в секунду! Не слабо, да? К примеру, спутник, летящий на такой скорости по орбите Земли, совершит виток за 8 секунд!

Теперь о дорожках и секторах. Дело в том, что дорожка записи слишком велика, что бы использовать ее в качестве минимальной единицы
хранения данных. Поэтому придумали разбивать дорожки на сектора. Секторов может умещаться от 17 до 150, а то и более на одной дорожке. Их нумерация начинается с единицы, тогда как нумерация головок и цилиндров начинается с нуля. В начале каждого сектора записывается его заголовок (иногда еще говорят префикс, но мы умничать не будем). По этому заголовку определяется
начало и номер сектора. В конце сектора есть заключение (по-умному - суффикс), в котором содержится контрольная сумма, которая нужна для проверки целостности данных. Все это можно назвать служебной информацией. Данные же находятся аккурат между ними. Вся информация в заголовки записывается при форматировании. Но надо сказать, что это еще не все. Есть такая "фишка" как промежутки. Они есть как внутри секторов, так и между секторами и в них никакую полезную информацию записать нельзя. Кстати,
сектора располагаются не по порядку. Очередность их расположения одному богу известна, а точнее производителю. Зачем это сделали? Дело в том, что головка получает команду на считывание данных только из одного сектора. Затем следует команда для другого. Если бы сектора располагались один за другим, то диску пришлось сделать лишний оборот, чтобы подвести
следующий сектор под головку т. к. скорость вращения очень высокая и головка просто не успеет получить команду и найти то, что надо. А поскольку такие команды отдаются головкам в количестве нескольких миллионов, а то и
миллиардов в минуту, то можно представить, какая выгода во времени получается. Вообще то о секторах говорить можно бесконечно долго. Лучше мы пойдем дальше на север и поговорим о кластерах.

Кластерами называют ячейками размещения данных. Это наименьшая область диска, которую можно использовать для размещения информации. В чемже тогда разница между сектором и кластером? В том, что сектор - это минимальная физическая единица диска, а кластер - минимальная логическая единица диска. Кластеры, в отличии от секторов располагаются по очереди.
Кстати, если в кластер записывается файл по своему размеру меньше размера кластера, то все равно туда больше ничего записано полезного не будет. Как правило, один кластер состоит из нескольких секторов. Если размер сектора
фактически статичен, то размер кластера можно изменить при форматировании. Теперь поговорим о FAT (file allocation table - таблица размещения файлов). По сути дела, это таблица номеров кластеров, которые расположены на диске. Каждому кластеру в FAT соответствует одно число или как еще говорят - ячейка. Число, содержащееся в такой ячейке, говорит о том пустой
это кластер или занят чем-либо. Каждая ячейка хранит шестнадцатеричное значение длинной 12 или 16 бит. FAT - это электронная таблица которая управляет дисковым пространством и взаимодействует с корневым каталогом, где размещается информация о файлах, их атрибутах и параметрах, а также номера кластеров с которых они начинаются. Существуют FAT 32, 16 (вообще-то
есть еще и FAT 12, но по отношению к жестким дискам ее уже можно отнести к временам динозавров т. к. используется на "винтах" объемом до 16 Mb, поэтому используют FAT 12 сейчас только на дискетах). FAT 16 поддерживает
диски до 2 Gb. Таблица создается при форматировании диска, а тип можно задать утилитой FDISK. Кстати, существует распространенное
ошибочное мнение, что при форматировании стираются все данные с "винта". Так вот, все это фигня! Данные не стираются, теряются адреса к ним т. к. FAT обновляется. Между прочим, существуют программы для редактирования таблицы, но скажу честно - я ими ни разу не пользовался. Существуют две копии таблицы. Необходимость заключается в сохранении данных. Есть, правда, один геморрой: копия будет прочитана только в том случае, если не прочитать информацию в ячейках самой FAT. Проще говоря - если таблица будет просто утеряна, а не повреждена (что бывает не редко), обращения к копии не будет. И все, капут. Обе таблицы лежат в загрузочной
области диска и при включении компьютера записываются в оперативную память. Если у вас "винт" разделен, то на каждый логический диск будет своя FAT. Кроме FAT существует несколько типов таблиц. Одна из них NTFS - таблица,
которую используют Windows NT/2000/XP. Фух, чего-то я разошелся. Теперь есть еще такой зверь как MBR (master boot record). Находится
этот файл также в загрузочной области диска, а точнее - цилиндр 0, головка 0, сектор 1. В нем есть информация о разделах, существующих на диске, с каких цилиндров, головок и секторов они начинаются (partition table). Есть
также указание для BIOS, где надо искать основные файлы операционной системы. Изменения в MBR можно сделать с помощью FDISK. Функция сканирования вирусов в BIOS`е занимается как раз тем, что следит за изменениями в MBR.

А сейчас о форматировании. Существует два типа форматирования: форматирование низкого уровня и высокого уровня. В процессе форматирования низкого уровня дорожки диска разбиваются на сектора. Записываются их префиксы и суффиксы (это я умничаю). Ну и конечно мало кому нужные пробелы формируются тоже. Есть одна "фенечка": дело в том, что количество секторов на дорожке не равное. Чем дальше дорожка от центра, тем больше число секторов. Вот только BIOS этой фигни понимать не хочет и ведет себя так, как будто число секторов везде одинаково. Эта проблема решается путем осуществляемого контроллером преобразования данных (круто завернул!). Если разбить внешние цилиндры на большее количество секторов, то емкость жесткого диска увеличится. Для форматирования низкого уровня надо использовать специальные утилиты. Но, честно говоря, делать низкоуровневое форматирование я вам не советую. Хотя если у вас есть "винт" по которому плачет помойное ведро, тогда вперед. С высокоуровневым форматированием
вы должны были сталкивается. Производится оно при помощи утилиты FORMAT. В каждый раздел диска записывается VBS (volume boot sector - загрузочный сектор тома), FAT, корневой каталог (root directory). До кучи еще проверяется диск на наличие ошибок. В случае нахождении оных, делается пометка с указанием адресов повреждений (кстати, некоторые вирусы, прописавшись на "винт", помечают собственные сектора как поврежденные). Иногда у меня спрашивают: "Не портит ли форматирование (имеется ввиду
высокоуровневое) диск?". Отвечу: "В стародавние времена, когда рыцари осаждали заплесневелые замки, "виндов" еще не было, а был только DOS, команду format c: делали, чуть ли не раз в месяц. И это было нормально".
Ну хватит теории, поговорим о практике. Начнем с того - стоит ли делить "винт" и если стоит то на какие части. Считаю, что диск делить надо обязательно, причем иногда на 3 части. Чем это обусловлено и нафига это надо? Попробую объяснить. Первая часть, основная, будет выделена под операционную систему и ту часть программ, которые требуют серьезной
прописке в системе. Выделяемый объем зависит от вида операционной системы и количества программ, которые вы используете. Расчет ведем так: для Windows 95/98 1Gb хватит за глаза, для WinMe этого будет маловато, ему надо выделить 1,5 - 2 Gb. То же самое для Windows NT/Y2K, а вот с Windows XP случай особый. Ему надо 2 - 3 Gb как минимум, а лучше все 4 Gb т. к. монстр
этот не в меру прожорлив. Теперь прибавим 256 - 512 Mb под файл подкачки (в случае, если у вас один "винт"), прибавим тот объем, который вам нужен под приложения и плюс порядка 250 - 500 Mb типа н. з. Объясню, почему я предлагаю устанавливать программы на диск с "операционкой". Дело в том, что такие "проги", как MS - Office, Norton Utilites, некоторые переводчики и т. д. стоявшие на другом диске, после форматирования и установки системы все равно требуют переустановки. И время
вы при этом не сэкономите. Теперь о третьей части диска. Она требуется в том случае, если вы имеете много различных документов и часто с ними работаете (удаляете, создаете, меняете в процессе объем). Держать на одном диске файлы большого объема и большое количество файлов малого объема, пожалуй, не следует. Слишком сильно он фрагментируется. Скажем, к примеру,
у меня 2 винчестера: основной объемом 4,3 Gb выделен под операционную систему и программы; второй, объемом 20 Gb разделен на две части - примерно 19,8Gb и 200 Mb (этого мне достаточно т. к. я периодически часть информации скидываю на болванки).

Теперь о дефрагментации. Дефрагментировать диск надо. Как часто? Все зависит от того, как часто вы удаляете, записываете или создаете файлы и программы. Лучше всего для дефрагментации пользоваться нортоновскими утилитами. Они более информативны и что самое главное, есть возможность оптимизировать swap - file (файл подкачки).
Ну а теперь я приведу выписки из статьи о тестировании жестких дисков в журнале "Компьютер пресс":
1. IBM. Достоинства: очень высокая производительность, малый уровень шума при работе, исключительно аккуратное исполнение. Недостатки: не отмечены.
2. QUANTUM. Достоинства: высокая производительность. Недостатки: неотмечены.
3. MAXTOR. Достоинства: очень хорошие показатели производительности.
Недостатки: несколько шумная работа.
4. SEAGATE. Достоинства: самый быстрый из когда-либо протестированных нами дисковых накопителей. Недостатки: нагрев корпуса заставляет уделять особое внимание вентиляции и исключает установку нескольких подобных
устройств в непосредственной близости друг от друга без принятия специальных мер; высокий уровень шума; высокая цена одного гигабайта емкости. Здесь представлены далеко не все производители жестких дисков, но даже эта
информация наводит на размышления при покупке.

 

 

 

Автор: Илюшко.А.В.                                                                                                                                2008 г.