Какие типы записи жестких дисков есть

Технологии магнитной записи HDD: просто о сложном

Первый в мире жесткий диск, IBM RAMAC 305, увидевший свет в 1956 году, вмещал лишь 5 МБ данных, а весил при этом 970 кг и по габаритам был сопоставим с промышленным рефрижератором. Современные корпоративные флагманы способны похвастаться емкостью уже в 20 ТБ. Только представьте себе: 64 года назад, для того чтобы записать такое количество информации, потребовалось бы свыше 4 миллионов RAMAC 305, а размеры ЦОДа, необходимого для их размещения, превысили бы 9 квадратных километров, тогда как сегодня для этого будет достаточно маленькой коробочки весом около 700 грамм! Во многом добиться столь невероятного повышения плотности хранения удалось благодаря совершенствованию методов магнитной записи.
В это сложно поверить, однако принципиально конструкция жестких дисков не меняется вот уже почти 40 лет, начиная с 1983 года: именно тогда свет увидел первый 3,5-дюймовый винчестер RO351, разработанный шотландской компанией Rodime. Этот малыш получил две магнитные пластины по 10 МБ каждая, то есть был способен вместить вдвое больше данных, чем обновленный ST-412 на 5,25 дюйма, выпущенный Seagate в том же году для персональных компьютеров IBM 5160.

Rodime RO351 — первый в мире 3,5-дюймовый винчестер

Несмотря на инновационность и компактные размеры, на момент выхода RO351 оказался практически никому не нужен, а все дальнейшие попытки Rodime закрепиться на рынке винчестеров потерпели фиаско, из-за чего в 1991 году компания была вынуждена прекратить свою деятельность, распродав практически все имеющиеся активы и сократив штат до минимума. Однако стать банкротом Rodime оказалось не суждено: в скором времени к ней начали обращаться крупнейшие производители винчестеров, желающие приобрести лицензию на использование запатентованного шотландцами форм-фактора. В настоящее время 3,5 дюйма является общепринятым стандартом производства как потребительских HDD, так и накопителей корпоративного класса.

С появлением нейросетей, Deep Learning и интернета вещей (IoT) объем создаваемых человечеством данных стал лавинообразно расти. По оценкам аналитического агентства IDC, к 2025 году количество информации, генерируемой как самими людьми, так и окружающими нас девайсами, достигнет 175 зеттабайт (1 Збайт = 10 21 байт), и это при том, что в 2019-м таковое составляло 45 Збайт, в 2016-м — 16 Збайт, а в далеком 2006-м общий объем данных, произведенных за всю обозримую историю, не превышал 0,16 (!) Збайт. Справиться с информационным взрывом помогают современные технологии, среди которых не последнее место занимают усовершенствованные методы записи данных.

LMR, PMR, CMR и TDMR: в чем разница?

Принцип работы жестких дисков достаточно прост. Тонкие металлические пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала (кристаллического вещества, способного сохранять намагниченность даже при отсутствии воздействия на него внешнего магнитного поля при температуре ниже точки Кюри) движутся относительно блока пишущих головок на большой скорости (5400 оборотов в минуту или более). При подаче электрического тока на пишущую головку возникает переменное магнитное поле, которое изменяет направление вектора намагниченности доменов (дискретных областей вещества) ферромагнетика. Считывание данных происходит либо за счет явления электромагнитной индукции (перемещение доменов относительно сенсора вызывает в последнем возникновение переменного электрического тока), либо за счет гигантского магниторезистивного эффекта (под действием магнитного поля изменяется электрическое сопротивление датчика), как это реализовано в современных накопителях. Каждый домен кодирует один бит информации, принимая логическое значение «0» или «1» в зависимости от направления вектора намагниченности.

Долгое время жесткие диски использовали метод продольной магнитной записи (Longitudinal Magnetic Recording, LMR), при котором вектор намагниченности доменов лежал в плоскости магнитной пластины. Несмотря на относительную простоту реализации, данная технология имела существенный недостаток: для того чтобы побороть коэрцитивность (переход магнитных частиц в однодоменное состояние), между треками приходилось оставлять внушительную буферную зону (так называемое guard space — защитное пространство). Вследствие этого максимальная плотность записи, которой удалось добиться на закате данной технологии, составляла всего 150 Гбит/дюйм 2 .

В 2010 году LMR была практически полностью вытеснена PMR (Perpendicular Magnetic Recording — перпендикулярная магнитная запись). Главное отличие данной технологии от продольной магнитной записи состоит в том, что вектор магнитной направленности каждого домена располагается под углом 90° к поверхности магнитной пластины, что позволило существенно сократить промежуток между треками.

За счет этого плотность записи данных удалось заметно увеличить (до 1 Тбит/дюйм 2 в современных устройствах), при этом не жертвуя скоростными характеристиками и надежностью винчестеров. В настоящее время перпендикулярная магнитная запись является доминирующей на рынке, в связи с чем ее также часто называют CMR (Conventional Magnetic Recording — обычная магнитная запись). При этом надо понимать, что между PMR и CMR нет ровным счетом никакой разницы — это всего лишь другой вариант названия.

Изучая технические характеристики современных жестких дисков, вы также можете наткнуться на загадочную аббревиатуру TDMR. В частности, данную технологию используют накопители корпоративного класса Western Digital Ultrastar 500-й серии. С точки зрения физики TDMR (что расшифровывается как Two Dimensional Magnetic Recording — двумерная магнитная запись) ничем не отличается от привычной нам PMR: как и прежде, мы имеем дело с непересекающимися треками, домены в которых ориентированы перпендикулярно плоскости магнитных пластин. Разница между технологиями заключается в подходе к считыванию информации.

В блоке магнитных головок винчестеров, созданных по технологии TDMR, на каждую пишущую головку приходятся по два считывающих сенсора, осуществляющих одновременное чтение данных с каждого пройденного трека. Такая избыточность дает возможность контроллеру HDD эффективно фильтровать электромагнитные шумы, появление которых обусловлено межтрековой интерференцией (Intertrack Interference, ITI).

Решение проблемы с ITI обеспечивает два чрезвычайно важных преимущества:

снижение коэффициента помех позволяет повысить плотность записи за счет уменьшения расстояния между треками, обеспечивая выигрыш по общей емкости вплоть до 10% по сравнению с обычной PMR;
в сочетании с технологией RVS и трехпозиционным микроактуатором, TDMR позволяет эффективно противостоять ротационной вибрации, вызванной работой винчестеров, что помогает добиться стабильного уровня производительности даже в наиболее сложных условиях эксплуатации.

Что такое SMR и с чем его едят?

Размеры пишущей головки примерно в 1,7 раза больше по сравнению с размерами считывающего сенсора. Столь внушительная разница объясняется достаточно просто: если записывающий модуль сделать еще более миниатюрным, силы магнитного поля, которое он сможет генерировать, окажется недостаточно для намагничивания доменов ферромагнитного слоя, а значит, данные попросту не будут сохраняться. В случае со считывающим сенсором такой проблемы не возникает. Более того: его миниатюризация позволяет дополнительно снизить влияние упомянутой выше ITI на процесс считывания информации.

Данный факт лег в основу черепичной магнитной записи (Shingled Magnetic Recording, SMR). Давайте разбираться, как это работает. При использовании традиционного PMR пишущая головка смещается относительно каждого предыдущего трека на расстояние, равное ее ширине + ширина защитного пространства (guard space).

При использовании черепичного метода магнитной записи пишущая головка смещается вперед лишь на часть своей ширины, поэтому каждый предыдущий трек оказывается частично перезаписан последующим: магнитные дорожки накладываются друг на друга подобно кровельной черепице. Такой подход позволяет дополнительно повысить плотность записи, обеспечивая выигрыш по емкости до 10%, при этом не отражаясь на процессе чтения. В качестве примера можно привести Western Digital Ultrastar DC HC 650 — первые в мире 3.5-дюймовые накопители объемом 20 ТБ с интерфейсом SATA/SAS, появление которых стало возможным именно благодаря новой технологии магнитной записи. Таким образом, переход на SMR-диски позволяет повысить плотность хранения данных в тех же стойках при минимальных затратах на модернизацию IT-инфраструктуры.

Несмотря на столь значительное преимущество, SMR имеет и очевидный недостаток. Поскольку магнитные дорожки накладываются друг на друга, при обновлении данных потребуется перезапись не только требуемого фрагмента, но и всех последующих треков в пределах магнитной пластины, объем которой может превышать 2 терабайта, что чревато серьезным падением производительности.

Решить данную проблему помогает объединение определенного количества треков в обособленные группы, называемые зонами. Хотя такой подход к организации хранения данных несколько снижает общую емкость HDD (поскольку между зонами необходимо сохранять достаточные промежутки, препятствующие перезаписи треков из соседних групп), это позволяет существенно ускорить процесс обновления данных, так как теперь в нем участвует лишь ограниченное количество дорожек.

Черепичная магнитная запись предполагает несколько вариантов реализации:

Drive Managed SMR (SMR, управляемая диском)

Недостаток этого подхода заключается в изменчивости уровня производительности, в связи с чем Drive Managed SMR оказывается неподходящей для корпоративных приложений, в которых постоянство быстродействия системы является критически важным параметром. Тем не менее такие диски хорошо показывают себя в сценариях, предоставляющих достаточное время для выполнения фоновой дефрагментации данных. Так, например, DMSMR-накопители WD Red, оптимизированные для использования в составе малых NAS на 8 отсеков, станут отличным выбором для системы архивирования или резервного копирования, предполагающей долговременное хранение бэкапов.

Host Managed SMR (SMR, управляемая хостом)

При использовании HMSMR весь доступный объем накопителя разделяется на зоны двух типов: Conventional Zones (обычные зоны), которые используются для хранения метаданных и произвольной записи (по сути, играют роль кэша), и Sequential Write Required Zones (зоны последовательной записи), занимающие большую часть общей емкости жесткого диска, в которых данные записываются строго последовательно. Неупорядоченные данные сохраняются в области кэширования, откуда затем могут быть перенесены в соответствующую зону последовательной записи. Благодаря этому все физические сектора записываются последовательно в радиальном направлении и перезаписываются только после циклического переноса, что позволяет добиться стабильной и предсказуемой производительности системы. При этом HMSMR-диски поддерживают команды произвольного чтения аналогично накопителям, использующим стандартный PMR.

Host Managed SMR реализована в жестких дисках enterprise-класса Western Digital Ultrastar HC DC 600-й серии.

Линейка включает в себя SATA- и SAS-накопители высокой емкости, ориентированные на использование в составе гипермасштабных центров обработки данных. Поддержка Host Managed SMR существенно расширяет сферу применения таких винчестеров: помимо систем резервного копирования, они прекрасно подойдут для облачных хранилищ, CDN или стриминговых платформ. Высокая емкость жестких дисков позволяет существенно повысить плотность хранения (в тех же стойках) при минимальных затратах на апгрейд, а низкое энергопотребление (не более 0,29 Ватта на каждый терабайт сохраненной информации) и тепловыделение (в среднем на 5 °C ниже, чем у аналогов) — дополнительно сократить операционные расходы на обслуживание ЦОДа.

Единственным недостатком HMSMR является сравнительная сложность имплементации. Все дело в том, что на сегодняшний день ни одна операционная система или приложение не умеют работать с подобными накопителями «из коробки», в силу чего для адаптации IT-инфраструктуры требуются серьезные изменения стека программного обеспечения. В первую очередь это касается, конечно же, самой ОС, что в условиях современных ЦОД, использующих многоядерные и многосокетные сервера, является достаточно нетривиальной задачей. Узнать подробнее о вариантах реализации поддержки Host Managed SMR можно на специализированном ресурсе ZonedStorage.io, посвященном вопросам зонального хранения данных. Собранные здесь сведения помогут предварительно оценить степень готовности вашей IT-инфраструктуры для перевода на зональные системы хранения.

Host Aware SMR (SMR, поддерживаемая хостом)

Подобно Host Managed SMR, Host Aware SMR использует два типа зон: Conventional Zones для произвольной записи и Sequential Write Preferred Zones (зоны, предпочтительные для последовательной записи). Последние, в отличие от упомянутых выше Sequential Write Required Zones, автоматически переводятся в разряд обычных в том случае, если в них начинает вестись неупорядоченная запись данных.

Реализация SMR с поддержкой хоста предусматривает внутренние механизмы восстановления после непоследовательной записи. Неупорядоченные данные записываются в области кэширования, откуда диск может переносить информацию в зону последовательной записи, после того как будут получены все необходимые блоки. Для управления неупорядоченной записью и фоновой дефрагментацией диск использует таблицу косвенного обращения. Однако, если корпоративным приложениям требуется предсказуемая и оптимизированная производительность, достичь этого по-прежнему можно лишь в случае, когда хост берет на себя полное управление всеми потоками данных и зонами записи.

Методы записи на HDD: отличия SMR от стандартных PMR/CMR

Пока 2020-й год подкидывал сюрпризы вроде коронавируса, цен на нефть, беспорядков в США и возможных НЛО, в мире компьютерных комплектующих случился другой сюрприз. Как оказалось, Seagate и Western Digital, два лидера на рынке жестких дисков, уже несколько лет продают HDD с использованием технологии SMR, никому об этом не сказав. Это метод так называемой черепичной записи, которая с одной стороны позволяет увеличить емкость жестких дисков на 15 – 20%, но при этом имеет более низкую скорость чтения и записи, которая важна при использовании в бытовых, рабочих и игровых ПК. В этом материале мы подробнее расскажем, откуда растут ноги этой проблемы, чем хороши и в чем плохи SMR HDD и как отличить их от обычных PMR/CMR «хардов».

Как жесткий диск записывает данные: LMR и CMR

Как правило нормальные люди выбирают жесткие диски по нескольким привычным параметрам:

Размер: ноутбучный 2.5 или стандартный 3.5
Емкость жесткого диска. От 1 ТБ до 16 ТБ.
Скорость вращения шпинделя, фактически соотношение скорости работы диска к его долговечности. Для домашних ПК стандартом являются 5400 и 7200 оборотов в минуту. Для серверных, где важна непрерывность процесса, чаще покупают винчестеры с 10 и 15 тысячами оборотов в минуту.
Реже смотрят на размер буфера обмена.

О том, как именно диск производит запись и что там под капотом, большинство из нас не интересует. Но тут придется немного углубиться в матчасть. Изначально производители жестких дисков использовали систему продольной магнитной записи LMR, когда магнитные домены располагались параллельно плоскости пластины диска.

Затем в середине нулевых появилась перпендикулярная магнитная запись (или PMR/CMR), в которой домены развернулись вертикально по отношению к пластинам. Но идея осталась той же, что и с LMR: головки чтения и записи выполняют запись на необходимую дорожку, не затрагивая соседние.

Ради обновления пришлось полностью перестроить головки чтения и записи, однако профит того стоил: плотность записи выросла в три раза в сравнении с обычным LMR. Активный переход на PMR позволил компаниям вроде Toshiba и Seagate значительно поднять емкость обычных HDD выше их потолка. Говоря о современных винчестерах большинство из нас подразумевает как раз PMR HDD, которые для упрощения часто называют CMR или «conventional magnetic recording», что в переводе с английского означает «обычную магнитную запись».

Что такое SMR и чем это отличается от обычного PMR?

Ради уменьшения расстояния между дорожками была придумана аналогия с обычной черепицей. Как и в кровле дорожки при записи на жесткий диск накладываются друг на друга, увеличивая плотность покрытия «крыши». Профит — увеличение объема памяти жесткого диска. Из-за разных размеров головок чтения и записи при записи целевой дорожки часть информации записывается на соседнюю дорожку. И на другую соседнюю. И если информацию нужно переписать, то придется разбираться с таким «перехлестом» данных, который в некоторых случаях может даже привести к необходимости переписывать все дорожки зоны.

Но это полбеды. SMR HDD оснащаются дисковым кэшем на быстрых внешних дорожках, который дополняет традиционный кэш контроллера. Принцип работы в чем-то похож на SSD: при поступлении новых данных контроллер отправляет их в быстрый кэш, а потом записывает на сам диск. И если данных много, то кэш постоянно заполнен и не успевает быстро обновляться. А пока он не очистится и не отдышится, скорость записи приходится снижать. Поэтому при копировании больших массивов данных SMR HDD значительно снижают скорость записи в лучших традициях дешевых SSD с небольшим кэшем. Только одно дело говорить о «твердотельнике», который спускается с привычных 550 Мб/c до, например, 150 Мб/c. Другое дело — это жесткий диск, который и в лучшие времена не блистал скоростью, а тут буксует как застрявший в песочнице трехколесный велик.

Проблема в том, что нам врут

Как видим, SMR ― это обычная сделка технологий, за увеличение объема при той же цене пользователи получили падение скорости. Однако проблема тут совсем в другом. Официально, «черепичная» запись применяется в ДАТА-центрах и центрах обработки данных когда исповедуется принцип WORM (write once, read many). То есть когда данные именно хранятся на диске для регулярного чтения, но практически не перезаписываются. Чтобы понять возмущение покупателей таких дисков, представьте, что вы купили быструю и красивую Теслу, чтобы позже узнать, что в ней нет автопилота, а вместо двигателя на электрической тяге используется мощный ДВС от Ford Mustang. Рвет такой будь здоров, но тачку-то вы покупали совсем другую.

Как раскопали ребята из издания Blocks & Files, Seagate и Western Digital уже несколько лет хитрят, продавая SMR HDD под видом обычных CMR. По словам исследователя Кристиана Франке, который был далеко не первым, кто заметил след SMR, из-за особенностей этой технологии использование дисков с SMR совместно с «обычными» HDD со временем приводит к деградации массивов и выпадению из них дисков с SMR.

Что еще хуже, бренды-производители выбрали тактику «сам дурак», еще сильнее разозлив покупателей. На прямой вопрос о том, используется ли технология SMR в накопителях WD Red представители компании ответили, что не разглашают особенности внутреннего функционирования дисков конечным потребителям. На вопросы других энтузиастов, включая Франке, представители компании ответили тем же вежливым «идите лесом», но в других вариациях. Дошло даже до приглашения в видеоконференцию от ребят из технического отдела WD, но она так и не состоялась.

После публикации расследования от Blocks & Files ребята из WD выдавили из себя, что да, в дисках семейства WD Red таки используется SMR (хотя, раньше это отрицали), но мы решили не говорить вам об этом, так как тесты не показали никаких проблем с перестроением RAID из-за SMR. В свое оправдание в WD заявили, что в типичном сетевом хранилище для дома или малого бизнеса нагрузки скачкообразны и у системы остается куча времени на уборку «мусора». Журналисты справедливо заметили, что все люди разные, хранилище хранилищу рознь и вы, например, можете сутками туда-сюда гонять видео-исходники, снятые в 4K или 8K, создавая огромную нагрузку на дисковый массив.

Так чем плох SMR?

Как мы уже говорили, по своему принципу работы SMR-накопители с буфером похожи на SSD: вся память довольно медленная, но ее часть используется для быстрой буферизации записей в качестве псевдо-SLC-кеша. И вот сидите включаете вы какой-нибудь CrystalDiskMark и видите совершенно обычные для этого диска цифры. Сюрпризы начинаются тогда, когда объем записанных данных превышает размер области CMR. Или что еще хуже, заполняется весь диск и накопителю приходится оперативно «утрамбовывать информацию». SMR-де-факто становится узким бутылочным горлышком RAID-массива.

К примеру, при использовании массива RAID 5 с контрольными суммами, при записи большого объема данных вроде создания резервной копии, скорость системы со временем резко упадет. Порой даже на один-два порядка. Как писал один пользователь Reddit, время перестроения массивов SHR 1 и RAID 5 заняло у него порядка 4 суток. В комментариях некоторые писали, что это цветочки, как тебе 8 суток на бэкап, а Илон Маск? У некоторых пользователей перестроение и вовсе не получилось, в конце операции вылезала ошибка, а новый диск попросту исключался из массива как неисправный.

Также у SMR менее устойчивая производительность записи, чем у обычного CMR HDD. А это потенциальные проблемы при ресильвере (прим: процесс ресинхронизации и восстановления содержимого поврежденного устройства с использованием данных с уцелевших устройств) или других подобных операций с интенсивной записью. И на этом моменте многие задались справедливым вопросом, а кому вообще нужен медленный и ненадежный RAID-массив? Ким Кардашьян — самая популярная женщина мира, тысячи людей верят в плоскую землю, а все больше людей уверены, что биологический пол — это социальный конструкт. Разве у человечества мало проблем, а Western Digital?

Какие HDD используют черепичную запись?

По итогам того скандала WD сдалась и выкатила список HDD с SMR. В него вошли по 2 модели из линейки Blue, 4 винчестера Red и один Black. Чтобы не путаться в названиях и годах производства, советуем обращать внимания на артикули.

В отличие от WD, Seagate никогда не скрывала, что давно использует SMR в ноутбучных HDD и архивных Archive. Также Seagate никогда не использовала черепичную запись в линейках IronWolf для NAS, и вообще не рекомендует использовать такие варианты при работе с хранилищами. Впрочем, уехать вдаль на белом коне у них не получилось, про черепичную запись в некоторых десктопных винчестерах Barracuda все же мало кто знал.

Естественно, трясти начали буквально каждого производителя жестких дисков. Кто-то предпочел отмолчаться, кто-то пошел на повинную как Toshiba, впрочем сдавать жетон и пистолет никто не спешил. В итоге силами умельцев в сети собрался довольно внушительный список популярных жестких дисков, использующих черепичную запись.

Действительно ли SMR зло и как его распознать?

Очевидно, что список дисков с SMR со временем будет пополняться, а черепичная запись из-за своей дешевизны имеет большие шансы закрепиться на рынке. Проблемы с ними в первую очередь касается NAS-систем и RAID-массивов. Если же речь идет о бытовом компьютере, перед которым не требуется постоянно выполнять сложные операции чтения и записи, то вы можете даже не заметить, что используете такой накопитель. Особенно, если его получилось урвать по выгодной цене, а он используется чисто как довесок к основному SSD.

Тем не менее, сценарий «установил и забыл» подойдет не многим. В таком случае возникает вопрос, как распознать SMR, если производитель молчит? Тем более, что жесткие диски SMR из-за особенностей архитектуры могут вести себя по разному, усложняя расследование.

Во-первых, можно использовать фильтр SMR у нас на e-katalog. Во-вторых, воспользоваться той самой базой данных (на скрине сверху). Если вы уже купили подозрительный накопитель, то проще всего будет прогнать его через условный CrystalDiskMark и посмотреть на просадки скорости. Если график похож на пилу с множеством просадок-зубьев, то с большой долей вероятности это наш клиент.

Если диск еще не куплен, то советуем смотреть на размер буфера записи. Чем он больше — тем выше вероятность, что тут используется черепичная запись. Второй косвенный признак — это объем самого диска. Пока что «черепицу» нет особого смысла использовать в небольших моделях на 1 ТБ и ниже. Логичнее применять SMR в емких моделях от 4 и выше ТБ.

Впрочем, в списке выше вы можете увидеть модели от WD, Seagate и Toshiba на 1 – 2 ТБ с SMR. Их как бы немного, но они есть. Поэтому третье классическое правило — всегда ищите информацию в свежих обзорах. Судя по всему, официальные сайты в этот раз не помощники.

Битва за память.
HDD vs SSD — какая
разница и что лучше
для ПК и ноутбука?

«Эльдоблог» расскажет, в чём разница HDD- и SSD-дисков — какой из них быстрее, дешевле и надежнее?

Как они работают?

Классический жёсткий диск — винчестер или HDD (Hard Disk Drive) — привод жёстких дисков. Файлы в нём записываются на вращающихся магнитных дисках. Между ними находятся головки, которые считывают информацию в пассивном режиме и записывают при подаче тока.

Разница между HDD- и SSD-дисками заключается в том, что последние устроены намного проще. Solid State Drive или твердотельный накопитель собран из полупроводниковых чипов. В нём нет движущихся частей — чтение, запись и удаление информации происходят при подаче разных электрических сигналов.

Ёмкость

Здесь битву SSD против HDD выигрывают последние. Объём классических жёстких дисков — до 20 ТБ. Эти накопители профессионального класса используются для хранения баз данных, видеонаблюдения и сложных вычислений. Для обычного пользователя хватит 1–2 ТБ — можно установить до 20 игр и приложений, оставив место для 20 часов 4K-видео, 1000 часов музыки и десятков тысяч фотографий. Например, столько вмещает винчестер Seagate Barracuda. Он работает быстро, благодаря большому объёму кэш-памяти — ускоряет загрузку операционной системы и приложений.

Теоретически в битве SSD vs HDD твердотельные накопители могли бы занять первое место. В последние годы производители показывают модели объёмом 20–60 ТБ. Но это штучные экземпляры, которые стоят десятки тысяч долларов — производить чипы с такой плотностью ячеек памяти пока слишком сложно.

Массово продают профессиональные SSD ёмкостью до 8 ТБ и пользовательские до 2 ТБ. Но наиболее популярны модели объёмом 500 ГБ — такие как накопитель WD Blue. Он выдерживает до 300 циклов полной перезаписи и работает более 50 лет в режиме ожидания без потери информации. В нём поместится до 5 игр, около 10–15 приложений и 5–10 часов 4K-видео.

Скорость

Разница в скорости работы SSD и HDD колоссальная. Даже бюджетный твердотельный накопитель способен считывать до 500 МБ/с и записывать до 250 МБ/с. У винчестеров премиум-класса эти показатели одинаковы —не больше 125 МБ/с, то есть в 2–4 раза меньше. У SSD среднего класса разница ещё более внушительная. Игровой твердотельный накопитель ADATA Gammix S5 записывает 1400 МБ/с, в 11,2 раза больше винчестера в нашем примере. Он намного лучше раскрывает преимущества мощного компьютерного железа — быстрее передаёт информацию на обработку оперативной памяти и процессору. Премиальные модели записывают до 3000 МБ/с, в 24 раза больше информации.

На практике разница в скорости SSD и HDD видна без установки диагностических приложений вроде SSD Scope или Acronis. Операционная система загружается в 15–20 раз быстрее, за 5–10 секунд против полутора минут. Приложения и игры запускаются примерно в 5 раз быстрее, копирование и перенос файлов занимают намного меньше времени.

Надёжность

Разница жёстких дисков SSD и HDD заметна при долгой непрерывной работе с высокими нагрузками, например, при анализе баз данных, круглосуточной записи видео или размещении сайтов. У винчестеров нет ограничений по объёму записываемых данных — теоретически они могут работать бесконечно. На практике всё упирается в ресурс механических частей: от 5 до 10 лет — у потребительских моделей, от 10 до 25 лет — у профессиональных. Хороший пример — жёсткий диск Seagate SkyHawk Surveillance специально создан для систем видеонаблюдения — годами работает круглосуточно и считывает информацию с 64 HD-камер одновременно.

Если говорить о твердотельных накопителях, разница HDD и SSD не в пользу вторых. Их ресурс сильно ограничен — можно перезаписывать информацию до 200–500 раз. Если вы каждый день используете компьютер на максимум, SSD придётся менять через 2–3 года. При малых нагрузках накопитель проработает до 10–15 лет. Есть также SSD профессионального класса, которые выдержат 10–50 тысяч циклов полной перезаписи. Они используются для самых сложных вычислений, например, для хранения баз данных, с которыми работают тысячи пользователей одновременно. Но эти модели стоят в десятки и сотни раз дороже.

Экономичность

Разница SSD и HDD видна и при установке накопителя в ноутбук. Твердотельные модели потребляют в 5–10 раз меньше электричества по сравнению с винчестерами — всего 0,1–0,5 Вт против 3–5 Вт. Поэтому время работы от батареи, в среднем, больше на 1–1,5 часа. SSD-диск Transcend MTS820 автоматически переходит в режим ожидания, если вы не используете его больше 2 минут. В этом состоянии он экономичнее винчестера в 100 раз — вы можете работать с ноутбуком весь день и не искать розетку. А при любом вашем действии накопитель включается за 0,5 секунды.

Восстановление

Если вы работаете с важными проектами, разница между HDD и SSD может оказаться критичной. Случайно удалённая информация оставляет след на магнитном слое винчестера. Если обнаружить проблему в течение 1–2 дней, её удаётся восстановить в 70–80% случаев. После разрядки транзисторов твердотельного накопителя данные пропадают безвозвратно — спасти их нельзя.

Размеры и совместимость

Разница HDD- и SSD-дисков видна при сборке компьютера. Винчестеры выпускаются в двух размерах:

3,5-дюймовые для стационарных компьютеров — 146×102×25 мм, в среднем 650 г;
2,5-дюймовые универсальные — 100×70×9,5 мм, в среднем 380 г.

Твердотельные накопители намного меньше и легче:

корпусные — 100×70×9,5 мм, в среднем 100 г;
M.2 2280 — 80×22×3,5 мм, в среднем 10 г;
M.2 2240 — 40×22×2,5 мм, в среднем 7 г.

SSD вместо жёсткого диска лучше и легче для ноутбука. Но и для ПК есть плюсы. Твердотельный накопитель освобождает место в корпусе и улучшает вентиляцию.

Сегодняшние SSD и винчестеры стандартизованы — вам просто нужно выбрать нужный размер и интерфейс подключения. Их можно устанавливать в компьютеры с операционными системами Windows и Mac OS. Но нужно помнить, что самостоятельная разборка лишает вас гарантии — лучше обращаться в сервисный центр.

Выносливость

В экстремальных ситуациях проявляется ещё одна разница SSD и HDD. В твердотельных накопителях нет сложных механизмов и движущихся частей. Поэтому они стабильно работают при сильных вибрациях и выдерживают серьёзные удары. Кроме того, SSD выделяют намного меньше тепла и лучше переносят перепады температуры. Это полезно для ноутбуков, с которыми планируете работать летом, под палящим солнцем на улице.

У винчестеров тоже есть механизм защиты. Например, жёсткий диск Toshiba P300 распознаёт падение с помощью датчиков ускорения. Он заранее отводит головки от дисков, чтобы они не соприкасались с магнитной поверхностью в момент удара. Но долгая работа при сильных вибрациях и резких перепадах температуры ускоряет износ винчестера. Если вы постоянно пользуетесь ноутбуком в машине, жёсткий диск может выйти из строя всего через 2–3 года.

Стоимость

Несмотря на постепенное снижение цен твердотельных накопителей, разница дисков HDD и SSD всё ещё есть. Сравним две недорогие модели объёмом 500 ГБ.

Жёсткий диск Toshiba P300 обойдётся в 2 990 рублей, а SSD Samsung Evo 860 — в 6 190 рублей — в два раза дороже.

Гибридные системы хранения информации

В большинство компьютеров можно установить и SSD, и классический винчестер. Первый ускорит загрузку операционной системы и работу важнейших приложений, второй подойдёт для хранения мультимедийных файлов.

Если в вашем компьютере всего один разъём для подключения накопителя, выбирайте гибридную модель. SSHD — винчестеры с небольшим твердотельным буфером. По объёму они сопоставимы с обычным жёстким диском, а их скорость примерно в 1,5–2 раза выше.

Что лучше выбрать?

Для геймерского компьютера разница в скорости SSD и HDD выходит на первое место. Твердотельные накопители быстрее загружают локации и помогают показывать плавные естественные движения, но быстрые модели стоят очень дорого. Они незаменимы для топовых игр ААА-класса, а с остальными справляются и винчестеры.

При обработке видео и фотографий, компиляции программ, построении трёхмерных моделей высокая скорость SSD сэкономит немало времени. Твердотельные накопители идеально подходят для дизайнеров, видеомонтажёров, режиссёров, инженеров и архитекторов, но для работы с несколькими проектами одновременно вам не хватит объёма.

При построении систем видеонаблюдения, сборке сервера и создании системы резервного копирования винчестеру нет равных. Он работает по 10 лет при высоких нагрузках без ограничений по объёму записанной информации. Из плюсов — случайно удалённую с жёсткого диска информацию можно восстановить. Минус — если информацию нужно скопировать на другой компьютер, процесс займёт очень много времени.

Для ноутбука SSD лучше винчестера. Он увеличивает время работы от батареи и дольше служит в неблагоприятных условиях: при сильной тряске, частых падениях и резких перепадах температуры. А ещё твердотельный накопитель работает тише.

Если вы используете компьютер для базовых задач и просмотра видео, тогда подойдёт и винчестер. Он дешевле и надёжнее, а объём его памяти больше.

Как выбрать жесткий диск, чтобы точно подошел

Чтобы ничего не потерять, я храню файлы на разных жестких дисках.

Один нужен, чтобы «Виндоус» загружалась за несколько секунд. Второй чуть медленнее, но объемнее — на нем я храню фильмы и архив музыки. Третий диск только для работы. И еще два внешних диска, на которых я храню то, что не влезло на остальные.

Такое разделение удобно: если сломается операционная система, не придется восстанавливать рабочие файлы, ведь они хранятся на другом физическом диске.

Что мы называем жестким диском

«Жесткий диск» — это устройство, на котором мы храним файлы и программы. Раньше был только один тип таких устройств — HDD. Потом добавились твердотельные накопители — SSD, но многие по привычке и их называют жесткими дисками. В этой статье я рассказываю обо всех основных типах устройств для хранения данных.

Расскажу, как выбрать жесткий диск без советов продавцов и так, чтобы ничего не перепутать.

HDD или SSD

Это два разных типа накопителей. Вот чем они отличаются.

HDD (hard disk drive — «жесткий диск»). Принцип работы основан на магнитной записи. Внутри корпуса размещаются диски из особой смеси металла и стекла с напылением сверху. На верхний слой записывается информация — по сути, тем же способом, что и на виниловых пластинках. Технология энергонезависимая: информация остается на диске и без подключения электричества.

У HDD есть большой минус — хрупкость. Достаточно небольшого удара, и диски сдвинутся с места, напыление повредится, и данные потеряются. Поэтому HDD или используют внутри системного блока или ноутбука, или помещают в специальный корпус и обращаются супернежно. Зато есть небольшая возможность восстановить данные даже с частично неисправного диска.

SSD (solid-state drive — «твердотельный накопитель»). Такой диск состоит из контроллера и набора микросхем, на которых хранится информация.

Мельчайшие элементы внутри микросхем принимают значение «1» либо «0». Дальше процессор считывает эти значения и преобразует их в привычные нам файлы: документы, картинки, видео. SSD можно сравнить с продвинутой и объемной флешкой.

Из минусов SDD обычно называют цену и емкость: в продаже сложно найти SDD с объемом больше 2 Тб. И стоят такие диски обычно дороже, чем HDD.

SSHD (solid-state hybrid drive — «гибридный жесткий диск»). Это устройство, в котором данные хранятся и на дисках, и во флеш-памяти.

Такие устройства повышают производительность компьютера за счет особой архитектуры: они записывают на SSD-часть диска информацию, которая нужна для загрузки операционной системы. Во время следующего включения компьютера система начнет работать быстрее, потому что ее данные расположены на быстрой части диска.

Моментами такие устройства работают быстрее, но по сути остаются теми же HDD со всеми их недостатками.

Например:
�� Жесткий диск HDD на 1 Тб — Seagate за 4036 Р
�� Твердотельный накопитель SSD на 500 Гб — Samsung за 5299 Р
�� Гибридный жесткий диск SSHD на 2 Тб — Seagate за 10 490 Р

Внешний или внутренний диск

Накопители можно устанавливать внутрь компьютера или ноутбука или просто носить с собой как флешку.

Внутренние жесткие диски помещаются внутрь системного блока или ноутбука. Здесь важен форм-фактор — то, какого размера и формы будет жесткий диск. Его указывают обычно в дюймах.

Например, если купить для обычного системного блока жесткий диск шириной 2,5 дюйма, придется думать, куда его положить: стандартные крепления рассчитаны на диски 3,5 дюйма. В ноутбуках обычно используют форм-фактор 2,5 — большей ширины диск вы туда просто не засунете.

Некоторые производители измеряют диски не в дюймах, а в миллиметрах. Пишут так: 2242, 2262 или 2280 мм. Первые две цифры означают длину диска, последние две — ширину. Такие форм-факторы используют для SSD.

Прежде чем выбирать внутренний жесткий диск, проверьте, какой нужен форм-фактор , в инструкции к компьютеру или ноутбуку. Или просто посмотрите на характеристики уже имеющегося жесткого диска.

Чтобы подключить внутренний диск, нужно выключить компьютер или ноутбук, снять крышку, найти нужные разъемы для обмена данными и питания, подсоединить устройство.

Например:
�� Внутренний HDD для системного блока с форм-фактором 3,5 — Seagate за 3669 Р
�� Внутренний HDD для ноутбука с форм-фактором 2,5 — Toshiba за 3904 Р
�� Внутренний SSD с форм-фактором 2280 — A-DATA за 11 990 Р

Внешние жесткие диски можно носить с собой, поэтому от форм-фактора зависит только удобство. Я спокойно пользуюсь большим диском на 2,5 дюйма, а кто-то предпочитает миниатюрные на 1,8 дюйма.

Внешние диски чаще всего используют USB-разъемы , поэтому для их подключения нужно просто вставить провод в нужное гнездо — как флешку.

Например:
�� Внешний HDD с форм-фактором 2,5 — Toshiba за 3799 Р
�� Внешний SSD с форм-фактором 2,5 — Samsung за 7599 Р

Интерфейсы

Этим термином обозначают то, каким образом подключается накопитель к компьютеру, — это и физический разъем, и программный метод передачи данных. Современных несколько.

Интерфейс SATA — основной стандарт для подключения жестких дисков. Есть три поколения таких разъемов, различаются они в основном пропускной скоростью:

SATA 1: 1,5 гигабита в секунду. В идеальных условиях фильм весом 8 Гб скачается почти за минуту.
SATA 2: 3 гигабита в секунду. На фильм должно хватить 30 секунд.
SATA 3: 6 гигабит в секунду. Фильм скачивается за 10 секунд.

Производитель указывает максимальную пропускную скорость именно интерфейса: на то, с какой скоростью файлы будут записываться в реальности, влияют сотни факторов — от износа диска до особенностей файлов.

Поэтому для получения реальных данных максимальный показатель скорости нужно делить на 3—5. То есть на высокоскоростном SATA 3 фильм будет скачиваться не 10 секунд, а около минуты. На SATA 1 стоит рассчитывать на несколько минут.

Новые устройства выпускают в основном на базе SATA 3.

PCI-E — этот интерфейс используют в основном для подключения твердотельных дисков — SSD. На базе PCI-E создано несколько разъемов, например M2.

USB — этот интерфейс используют для подключения внешних дисков. Вот популярные версии.

USB 2 — довольно медленный, но распространенный формат для HDD и флешкарт. Максимальная скорость — до 60 мегабайт в секунду. В реальности такие HDD записывают порядка 1—10 мегабайтов в секунду, то есть фильм весом в 8 Гб будет скачиваться около 10 минут.
USB 3.0 — современный стандарт с высокой скоростью, пропускная способность до 4,8 гигабит в секунду. Если смотреть на тесты, то жесткий диск через USB 3.0 может записывать со скоростью 1—15 мегабайт в секунду. Кино скачается за 1—3 минуты.
USB 3.2 Type C — спецификация USB с еще большей скоростью. Пропускная способность до 10 гигабит, в реальности же такой диск может выдавать до нескольких десятков мегабайт в секунду. Кино получится записать буквально за минуту.

Подходящие интерфейсы должны быть не только в жестком диске, но и в самом устройстве, к которому вы будете подключать диск. Поэтому перед покупкой внутреннего жесткого диска проверьте наличие необходимых интерфейсов на материнской плате. Это можно сделать в бесплатной программе HWiNFO в разделе Motherboard.

Если покупаете внешний диск, учитывайте обратную совместимость: вы сможете использовать диск USB 3.0 в старом разъеме USB 2, только скорость будет минимальной. Поэтому покупать дорогой внешний SSD для обычного ноутбука смысла нет.

Например:
�� HDD на SATA 2 — Toshiba за 3090 Р
�� HDD на SATA 3 — Western за 4144 Р
�� SSD на PCI-E, M2 — WD Black за 7399 Р
�� HDD на USB 3.0 — Seagate за 4190 Р

Скорость передачи данных

Хотя некоторые производители указывают скорость передачи данных, это в любом случае относительный, условный показатель. На скорость чтения и записи влияют десятки параметров — от внутренних вроде скорости вращения дисков и особенности конструкции до внешних: интерфейсов подключения, других устройств, материнской платы и прочего.

Если вы планируете купить HDD, то можно ориентироваться на скорость вращения шпинделя — это ось, которая крутит те самые пластинки:

5400 оборотов в минуту — медленнее, меньше шума, меньше тепловыделения, а значит, надежнее;
7200 оборотов в минуту — быстрее, больше шума, чуть меньше надежности.

Лучше же ориентироваться на разные характеристики в зависимости от потребностей.

Если нужен внутренний жесткий диск для операционной системы — выбирайте SSD или HDD на 7200 об/мин. Так компьютер будет загружаться и работать быстрее.

Для хранилища данных подойдет HDD на 5400 об/мин. Работает тихо, надежно.

В качестве внешнего жесткого диска удобен HDD с интерфейсом USB 3.0. Такой интерфейс будет у большинства ноутбуков, компьютеров и даже телевизоров.

Например:
�� SSD на 500 Гб — Samsung за 5299 Р
�� HDD на 4 Тб — Western за 8714 Р
�� Внешний HDD на 2 Тб — Seagate за 4190 Р

Объем памяти

У HDD-дисков в основном объем памяти от 500 Гб до 10 Тб, у SSD-накопителей — от 128 Гб до 2 Тб. Сколько именно вам нужно памяти, зависит от задач, но есть несколько особенностей:

Цены на HDD с объемом до 2 Тб будут практически одинаковыми: нет смысла экономить и покупать диск на 500 Гб, если за ту же сумму можно купить 2 Тб.
У дисков с объемом памяти 4 Тб и выше ценник растет пропорционально: проще купить пять дисков по 2 Тб, чем один диск на 10 Тб.

Например:
�� HDD на 500 Гб — Western за 4090 Р
�� HDD на 2 Тб — Seagate за 4879 Р
�� SSD на 250 Гб — Samsung за 3760 Р
�� SSD на 1 Тб — Samsung за 10 494 Р

На что обратить внимание при выборе жесткого диска

Решите, для чего вам нужен жесткий диск: чтобы быстро загружался компьютер или чтобы хранить коллекцию файлов.
Когда выбираете внутренний жесткий диск, обязательно проверьте наличие нужных разъемов в материнской плате.
Если нужен внешний диск, не переплачивайте за новомодные интерфейсы: все равно они не будут работать, если в вашем ноутбуке старый USB 3.0.
Памяти бывает много — подумайте, действительно ли вам нужен огромный диск на 4 Тб. Скорее всего, быстрого SSD на 500 Гб и хранилища на 1 Тб будет достаточно.

Дмитрий Кузьмин

Настаиваю, что акценты в статье расставлены неправильно) Да, критиковать проще, чем творить — поэтому критикую)))

Сейчас, когда цены на SSD спустились с небес на землю, всем далёким от компьютеров людям можно и нужно советовать следующее — покупать и по возможности пользоваться только такими компьютерами, где операционная система на букву W установлена на SSD диск, и чтобы он был не менее 256 (+-) гигабайт (в 128 рано или поздно будет очень тесно).

Те люди, которым нужен большой внутренний HDD, разберутся и без наших советов)

Обычным пользователям лучше пользоваться внешним винчестером. Т.к. если сломается основной компьютер, у них будут сложности вытащить информацию с внутреннего винчестера. И внешний именно SSD — при всех уже спорных мнениях о ненадежности его в долговременном хранении инфы — что было справедливо несколько лет назад — сейчас он превосходит HDD в надёжности, т.к. рядовой пользователь не сможет так легко его укокошить уронив или грубо двинув во время его работы.
И да, все эти советы не отменяют необходимость банально резервировать данные.
И последнее — хватит хранить мегаценную инфу на флешках) Флешка — это всегда лотерея надёжности.

chitatel,Сломается компьютер, но не винчестер, и не будет сложности вытащить информацию

Начнем с того, что автор не разбирается в дисках.
1. "На верхний слой записывается информация — по сути, тем же способом, что и на виниловых пластинках"
Автор, срочно учить, что такое продольная и поперечная запись, методы черепичной записи, что такое сектора и дорожки!

2. "Например, если купить для обычного системного блока жесткий диск шириной 2,5 дюйма, придется думать, куда его положить: стандартные крепления рассчитаны на диски 3,5 дюйма".
Ложь! Все современные корпуса, уже года 4, имеют от 2 до 4 креплений для дисков формата 2,5 либо имеют салазки для крепления таких дисков.

3. "Некоторые производители измеряют диски не в дюймах, а в миллиметрах. Пишут так: 2242, 2262 или 2280 мм. Первые две цифры означают длину диска, последние две — ширину".
Во первых, наоборот, а в вторых это называется формат M2, который еще имеет два типа ключей — В и К.

4. "Чтобы подключить внутренний диск, нужно выключить компьютер или ноутбук, снять крышку, найти нужные разъемы для обмена данными и питания, подсоединить устройство."
А крепить к месту его что, не надо? И ничего, что даже SATA разъемы в ноуте двух типов и могут понадобится переходники?

5. А еще есть, помимо SATA, такой интерфейс, как SAS. И тут засада — SAS обратно совместим с интерфейсом SATA: устройства 3 Гбит/с и 6 Гбит/с SATA могут быть подключены к контроллеру SAS, но не наоборот. То есть, купили диск SAS, а контроллера нет. Как правило, в магазинах появляется немного реже и стоит дороже, но покупатель может повестись на скорость до 12 Гбит/сек и на желании консультанта втюхать железку подороже.

6. PCI-E — это шина. А вот М2 — разъем, который работает через PCI-E, как и разъемы ExpressCard, Mini PCI, МХМ и другие. И снова — не указано, что есть два типа ключей, и даже если разъем М2, но ключи разные — велик риск, что диск не получится подключить. Хотя все чаще появляются модели с двумя ключами.

7. Диски существуют с оборотами 5400, 7200, 10000 и 15000 оборотов в минуту. Так же есть диски (их можно встретить в сборках иностранных брендов) со скоростью 5900 и 5700 оборотов. Ну и специализированнные диски IntelliPower, где нет фиксированной скорости. Такие версии редко встретишь в рядовой домашней системе, но они есть в магазинах, и часто их берут для домашних NAS систем.

Более скоростные диски дают чуть лучше показатели времени доступа и поиска. Но на практике — это крайне редко заметно, особенно, если регулярно делать дефрагментацию — при последовательном чтении скорость доступа к данным будет одинакова. Также на время доступа влияет еще такой параметр, как диаметр диска.

8."Если нужен внешний диск, не переплачивайте за новомодные интерфейсы: все равно они не будут работать, если в вашем ноутбуке старый USB 3.0."
Если покупается на сечас и завтра будет выброшен — то да, не стоит покупать более новую модель. Но скоро будет новый ноутбук или настольный ПК — и мучиться, что купил когда-то дешевый диск, сэкономил 200 рублей? А ведь часто внешние диски берут для хранения фото, документов или фильмов для хранения годами.

Ну и в довесок. На скорость работы диска, если это именно HDD, еще влияет размер буфера или кэш памяти, сейчас он может быть от 32 до 256 мегабайт, что несколько улучшает работу, например, с множеством мелких файлов. Также, для улучшения характеристик, производители добавляют вместо воздуха внутрь диска гелий. Он немного повышает надежность и вроде как скорость, но это больше маркетинг.

Еще важно учитывать при покупке SSD — его кэш, он более важен, чем в HDD. Чем больше SSD по объему, тем он быстрее. Как раз из-за кэша. Например, размер файла 10 Мб, и есть два диска с кэшем 5 и 15 Мб. В первом случае часть файла скопируется быстро, а часть в разы медленнее. Во втором — размер кэша позволяет скопировать файл целиком на полной скорости.

Стоит упомянуть, как подключается шнур к самому диску (речь о внешних). Коннектор для компа может быть USB, а вот другой конец может быть любым — от обычного mini-USB до экзотических проприетарных разъемов, которые потом не найти даже на Али.
Ну и плюс внешние диски могут иметь два коннектора USB — один для передачи данных, второй для питания. Обычно этим грешат модели высокой емкости.

И если вы не видели, как меняют диски, лучше не рискуйте — попросите профи. Потому как просто подключил и пользуешься — это не про диски.
Что я встречал:
— упал один мелкий болтик и замкнул материнку, привет новая мать;
— немного силы и кабель питания воткнут в разъем для SATA кабеля, диск в мусор;
— ноутбук был залочен от подключения других носителей (а разлочить только в BIOS), в итоге слетело все, что могло слететь;
— вместо болтов прикрутили саморезом, да еще и шуруповертом, ессно, пробили все, что можно;
— не расчитали мощность блока питания и поставили два емких диска, скачек напряжения и груда металла, выжили только процессор и DVD привод;
— выломанный/выдранный MOLEX с диска — не смогли инициализировать в ОС и пытались переподключить.