Что такое винчестер в ноутбуке
Как работает жесткий диск и основы диагностики на примере HDDScan
Содержание
Содержание
Низкая производительность компьютера не всегда исчисляется возрастом процессора или видеокарты. На мощность сборки могут влиять и другие комплектующие. Например, отзывчивость компьютера сильно зависит от качества дисков. Пусть в нем будет хоть дюжина ядер — если диск не может «прокормить» столько ртов, то комфортной работы в таких условиях не добиться. Эту проблему полностью решили с помощью твердотельных накопителей с высокими скоростями, но основной сегмент объемных накопителей все еще населяют старые добрые винчестеры. Их особенность такова, что со временем они начинают «сыпаться» и значительно снижают производительность. Чтобы отловить подлеца и вернуть свежесть рабочей лошадке, положимся на специальный софт. В нашем примере это утилита HDDScan. Заодно посмотрим, что она умеет делать с SSD.
Скорость работы диска прямо пропорционально влияет на производительность компьютера. Все потому, что на диске хранятся не только фотографии и музыка, но и тысячи мелких системных файлов, к которым бесконечно обращается процессор во время работы. Соответственно, чем быстрее он получает необходимые данные, тем счастливее пользователь.
Вообще, специфику доставки файлов с диска можно сравнить с работой курьера. Если дорога ровная, пустая и без пробок, то товар доберется до покупателя мгновенно. Когда курьер каждый раз попадает на красный сигнал светофора или просто физически не может ехать быстрее из-за ям и кочек, доставка пиццы или видеокарты затягивается.
Так и со скоростью работы диска: чем меньше препятствий найдется на пути к оперативной памяти и процессору, тем быстрее работает компьютер. Только вместо светофоров и дорог здесь свои нюансы, а такое примитивное сравнение помогает легко разобраться в том, как работают накопители, и для чего нужно проверять диски на битые секторы. Начнем с классики.
Как работает жесткий диск
Обойдем дебри радиоэлектроники стороной и поверхностно рассмотрим конструкцию жесткого диска. Обычный винчестер состоит из четырех основных деталей:
На пластинах содержится информация в виде намагниченных секторов. Каждый сектор может содержать от 512 байт данных. Он находится в связке с другими на треке. Треков у пластины тоже несколько, их количество зависит от плотности. Для чтения информации используются магнитные «головки», которые молниеносно двигаются по всей поверхности пластины и считывают сектор за сектором.
В идеальных условиях головка должна последовательно считывать каждый сектор в одном треке и плавно переезжать на следующий по мере чтения информации, как это происходит при проигрывании виниловых пластинок. Но дело в том, что информация на диске раскидана по всей поверхности, что значительно усложняет скорость доступа к определенным секторам.
Представим, что нужно собрать 100 яблок. В саду растет 100 деревьев и между ними расстояние 100 метров. Условие такое: один человек собирает яблоки только с одного дерева, другой собирает только по одному с каждого. Конечно, первый наберет нужное количество в несколько раз быстрее, потому что не будет затрачивать время на беготню между деревьями.
То же самое происходит и в жестком диске — только вместо людей там магнитные головки, вместо яблок — секторы, а за стометровку принят трек. Впрочем, работу диска лучше посмотреть вживую:
Так работает подвижная часть устройства, которая управляется материнской платой. На ней расположены основные элементы:
Система управления диском работает подобно настоящему компьютеру: чем мощнее процессор и больше оперативной памяти у диска, тем быстрее он обрабатывает данные с магнитных пластин. Соответственно, у таких устройств бывают сбои и проблемы аппаратного характера.
Как ломается жесткий диск
Бить нельзя ронять
А пластина в это время вращается со скоростью 7200 об/мин. После такого «касания» диск можно выкидывать:
Чтобы исключить случаи с «запилами» на пластинах, производители научили головки парковаться. Теперь считывающее устройство при отсутствии задания на чтение и запись отъезжает в безопасное место и не «нависает» над вращающимся диском. И тогда бей, пинай — диску все равно (шутка).
Количество включений и заклинивание шпинделя
На продолжительность безотказной работы диска также влияет количество раскручиваний шпинделя, который вращает магнитные пластины. При включении двигатель потребляет повышенные токи по сравнению с рабочим состоянием, поэтому драйвер, который управляет его скоростью, может запросто вылететь от перегрузки.
Это вряд ли грозит новому диску, но легко может подкосить пожилой накопитель. Поэтому для «послуживших» рекомендуют отключать функции энергосбережения и сна, чтобы не провоцировать технику повышенным потреблением.
Обратная сторона такого подхода — нагрев. Если не следить за рабочими температурами винчестера, можно довести его до ручки и перегреть. Из-за этого уменьшается тепловой зазор в движущихся частях двигателя и, как следствие, выдавливается смазка. Работа без масла и охлаждения приводит к заклиниванию шпинделя.
«Посыпался»
Диск рассыпается, конечно, не в прямом смысле, просто выходят из строя секторы с данными. Те, которые содержат по 512 байт информации и располагаются в треках. Причиной повреждения секторов может быть физическое воздействие на пластины — запилы от головок или попадание и растаскивание грязи по дискам. Также на целостность магнитной поверхности влияет температурный режим накопителя и просто количество часов наработки.
При считывании информации каждому сектору необходимо время, чтобы намагнититься или размагнититься. Свежие и шустрые секторы (блоки) делают это очень быстро, поэтому новый диск всегда работает заметно шустрее. Когда реакция блоков на изменения состояния снижается, то время, которое необходимо для полного считывания информации из сектора, увеличивается. А за ним снижается и скорость.
Модифицируем наш пример с яблоками. фрукты, висящие на нижних ветках, собирать легче и быстрее, а те, которые поспели на верхушке, достать тяжело. Соответственно, чем быстрее достает до яблока сборщик, тем быстрее наберется нужное количество. А тот, кто полезет за фруктом на вершину, будет тормозить весь процесс.
Если блоки не отвечают на запросы считывающих головок, их считают битыми или бэдами (сокращение от bad block — «плохой блок»). Такие блоки появляются на всех винчестерах без исключения и даже попадаются на новых дисках с завода. Это издержки технологии производства магнитных накопителей. Тем не менее, это и единственная частая поломка, которую можно найти самостоятельно в домашних условиях. Для этого существуют специальные утилиты, к одной из которых мы и обратимся за помощью.
Находим и устраняем BADы
Для поиска «плохишей» на поверхности магнитных пластин используется разный софт. Некоторые программы работают только в системе DOS, другие можно запустить в Windows. Одна из таких утилит HDDScan. Это очень простая программа и она заточена под быстрый прогон дисков и поиск битых секторов, чем мы и займемся. Для этого нам нужны добровольцы — это винчестер 3.5 для настольных компьютеров и старый ноутбучный 2.5 диск. Посмотрим, у кого из них завелись «плохиши».
S.M.A.R.T
При первом запуске программы необходимо выбрать, над каким устройством будем ставить эксперименты.
Затем можно перейти во вкладку SMART, чтобы узнать о состоянии диска, которое мониторится с помощью программы самотестирования в прошивке диска. Для этого щелкаем первую кнопку в программе и смотрим на вывод.
Зеленые точки — все классно. Желтые восклицательные знаки обращают внимание на недочеты в работе. Именно в этом диске система SMART говорит о превышении переназначенных секторов и множественных ошибках чтения информации. Коды ошибок — 005, 197 и 198.
Что такое переназначенный сектор — это область, которая выпала из магнитной пластины и была переназначена на дополнительное место, где для таких случаев производитель оставляет некоторое количество запасных секторов. Их запас ограничен, поэтому при исчерпании лимита диск ругается на превышение.
Так выглядит SMART исправного винчестера:
Тест поверхности диска
Отлавливать плохие блоки интересно, но очень долго. Причем длительность проверки поверхности будет зависеть от объема жесткого диска. Хорошо, что для тестов к нам в руки попали модели с небольшим объемом, а один диск — еще и битый до чертиков. Другими словами, то, что нужно для наглядного тестирования. Итак, выбираем нужный накопитель в программе и щелкаем по кнопке «Tests».
Программа предложит четыре варианта тестирования:
Для наших экспериментов достаточно Verify. Щелкаем и запасаемся терпением: спим, гуляем, работаем, играем.
Во время теста программа будет рисовать квадраты. Это блоки. Каждый заполняется определенным цветом исходя из скорости отклика: чем быстрее блок, тем меньше времени ему нужно на отклик. Время отзыва измеряется в миллисекундах и указывается справа в окне программы. Там же указано общее количество блоков. Этот диск исправен и блоки в нем довольно отзывчивые, основная часть из них работает быстрее 10 миллисекунд. Три — самые быстрые и еще три отзываются за 20 мс. Такой диск посыпаться не должен.
Теперь проверим другой накопитель, который был снят с ноутбука из-за низкой производительности. Включаем тот же тест:
Вот они, «плохиши». Буквально с самого запуска посыпались бэды. А еще кучка разноцветных блоков. Это самые ленивые точки на поверхности диска, которые очень долго реагируют на команды и скоро превратятся в Bads — блоки, которые вышли из строя полностью и являются фактически пробоинами на поверхности пластин.
Для сравнения, вот что показывает пятилетний SSD в этом же тесте:
Почти все блоки отвечают за 5 мс и меньше. Это не удивительно, ведь SSD-диски твердотельные и не имеют намагниченных пластин. Они менее склонны к деградации от физических воздействий и не реагируют на попадание грязи. Зато у них есть микросхемы памяти, которые непременно начнут терять «банки» после преодоления заводского лимита на перезапись. Для каких-то дисков это 100 терабайт, для каких-то — больше. Этот SSD сыпется из-за большого пробега:
Прочие возможности
Программа умеет показывать температуру накопителей. При тестировании винчестеры работают на износ и ощутимо нагреваются, поэтому необходимо обязательно следить за температурой и создавать хорошие условия для охлаждения дисков:
Поддержка этих функций зависит от накопителя, поэтому некоторые из них могут быть недоступны для регулировки.
Когда нужно подыскивать замену
Программа позволяет быстро проверить состояние накопителей, причем не только HDD, но и современных SSD. Это пока доступно не всем утилитам, а HDDScan в этом плане удобна и интуитивна. Тем более, что утилита запускается из под работающей системы и не требует создания загрузочного диска.
Очевидный вопрос читателя — как понять, что диск скоро начнет сыпаться и когда начинать поиск замены. Для этого ориентируемся на количество разноцветных блоков:
Видно, что диск еще не теряет секторы, но несколько цветных блоков портят картину и указывают на то, что поверхность пластин уже изнашивается. При интенсивном использовании этого накопителя красные и зеленые блоки превратятся в бэды. Эти блоки, между прочим, очень заметны в играх и проявляют себя как фризы или даже вылеты. Так диск начинает сыпаться. Крайне не рекомендуется хранить на нем важную информацию.
Поэтому стоит подумать о замене старого доброго винчестера на новый или переехать на современный твердотельный диск с высокой скоростью. К слову, последние все чаще становятся доступны даже для сборки бюджетных систем.
Выбираем жесткий диск для ноутбука
В этой статье рассказано, какие жесткие диски используются в ноутбуках, об их видах и особенностях. Также приведены рекомендации, как подобрать лучший жесткий диск, исходя из потребностей и требований к персональному компьютеру.
Что такое HDD и SSD
HDD (Hard Disk Drive), или винчестер — устройство для записи информации магнитного типа. Данные записываются на алюминиевые или стеклянные пластины, которые покрыты слоем ферромагнитного материала. Обычно применяется диоксид хрома. На одной оси, которая называется шпиндель, используется одна или пара пластин.
Информация с поверхности дисков считывается при помощи специальных головок. Для вращения используется электромотор с отдельным приводом на каждый диск. Данные записаны в виде тонких дорожек, как на виниловую пластинку, но не от края к центру, а от центра к краю.
Принцип хранения информации основан на двоичном коде, который используют все без исключения ЭВМ. Ненамагниченный сектор кодирует ноль, а намагниченный единицу. Уже с помощью прочих аппаратных и программных средств данные декодируются в вид, понятный для пользователя компьютера.
В рабочем режиме считывающие головки не касаются поверхности дисков. Это снижает шум при работе и обеспечивает увеличение продолжительности срока эксплуатации. Падение головки на поверхность магнитного диска — серьезный дефект, для устранения которого следует обратиться в сервисный центр. Как правило, ремонту такой диск не подлежит, но инженеры могут помочь восстановить утерянные данные. За синхронизацию работы компонентов отвечает специальная микросхема.
В 2019 году, несмотря на развитие технологий для хранения данных, винчестер в качестве локального накопителя продолжает удерживать лидирующие позиции. Альтернативу, но никак не конкуренцию, составляют SSD — твердотельные накопители. Принцип работы таких устройств отличается. Это микросхемы памяти, которые используют кристаллы для хранения данных. Принципы записи данных также отличаются, поэтому такие накопители не требуют дефрагментации.
Главное преимущество ССД — гораздо более высокая скорость работы по сравнению с традиционными винчестерами. Но и цена таких носителей данных на порядок дороже.
В основе таких устройств — энергонезависимая память типа NAND. На стоимость ССД влияет конкретный вид используемой памяти. Современные ССД бывают трех типов:
Главным недостатком твердотельных накопителей можно считать то, что срок их жизни существенно меньше по сравнению с традиционными винчестерами. Приближаясь к критической отметке, диск начинает работать с перебоями и глюками, а при ее достижении, как правило, выходит из строя.
Зачем нужны накопители
Винчестер или твердотельный накопитель предназначены для постоянного хранения данных пользователя — фотографий и видеозаписей, фильмов, музыки, документов, установленных программ и игр, а также операционной системы компьютера. Без такого компонента работа компьютера или ноутбука возможна только при подключении к сетевому накопителю с использованием специальной технологии. Такое практикуется в корпоративной среде, что снижает стоимость рабочих станций, а также обеспечивает дополнительную безопасность. Так как конфиденциальная информация хранится на корпоративном сервере, получить к ней доступ невозможно, даже похитив рабочую станцию.
Главное требование к винчестеру или ССД — надежность. Пользователи хранят на компьютерах важные данные, резервных копий которых нет. Потеря такой информации — неприятный сюрприз для каждого.
Среди лучших производителей HDD можно выделить Western Digital, Samsung, Seagate, Hitachi и Toshiba. Среди производителей твердотельных накопителей доверять можно Intel, Kingston, Samsung, Patriot и Goodram.
К остальным техническим характеристикам, которые следует учитывать при покупке нового накопителя, относятся:
Форм-фактор и размеры
Винчестеры разделяют на внешние и внутренние. Внешние, как правило, подключаются через порт USB и используются как автономное хранилище информации — такая себе объемная флешка. Однако ничто не мешает установить на такой накопитель Windows или другую ОС и использовать его как диск-реаниматор или альтернативное устройство для загрузки. Внутренние винчестеры устанавливаются в корпусе ноутбука или настольного ПК, подключаясь непосредственно к материнской плате. Для монтажа предусмотрены специальные стойки.
Жесткий диск для ноутбука имеет размер 2.5 дюйма — из-за компактных размеров, что важно для портативного компьютера. В стационарных компьютерах, как правило, используются винчестеры размером 3.5 дюйма. Можно установить и 2.5-дюймовый, если на шасси предусмотрена стойка такого типоразмера. 3.5-дюймовый в ноутбуке не поместится физически.
Объем HDD
Чтобы выбрать подходящий жесткий диск, исходить следует из области применения устройства. Если это девайс для работы или учебы, достаточно небольшого объема — 320 Гб. Дополнительно для хранения семейного фото- и видеоархива нужно больше места — от 500 до 750 Гб. Геймеру, который не пропустит ни одной игровой новинки, а также видеографу или блогеру требуется больше места на харде — 1-2 Гб.
Обусловлено это тем, что современные игры довольно «тяжелые» — некоторые занимают на диске до 100 Гб. Видео, даже снятое в разрешении HD, что не вполне соответствует современным стандартам качества, также занимает много свободного места на диске.
Также следует учитывать, что сама операционная система на винчестере может занимать до 30 Гб — зависит от версии. Прибавьте сюда программы, которые необходимы для работы — вполне наберется 40-50 Гб чисто под технические нужды.
Много места на харде занимает музыка в качестве FLAC или фильмы в разрешении от Full HD и выше. Аудио формата MP3, даже с битрейтом 320 кбит/с, и фильмы в разрешении HD «весят» существенно меньше. Сегодня в таком качестве музыку и фильмы можно найти на многих интернет-площадках и смотреть или слушать онлайн, поэтому нет необходимости хранить этот контент на локальном диске.
Объем SSD
Так как стоят накопители такого объема на порядок дороже, слишком сильно разогнаться не получится — пыл пользователя может умерить слишком высокая цена. На текущий момент лучший вариант для ноутбука — комбинация SSD под операционную систему и приложения и подходящего по объему HDD.
Такая сборка обеспечивает быструю загрузку и запуск всех необходимых программ и достаточный объем памяти для хранения всех важных данных. Вариант для геймеров — приобрести ССД объемом побольше и установить на него пару любимых игр. Это снизит вероятность появления лагов из-за медленной работы накопителя, где хранятся все игровые файлы. 256 Гб в этом случае вполне достаточно.
Интерфейс подключения
Современные винчестеры подключаются через интерфейс SATA 3. Скорость передачи данных посредством этой шины достигает 6 Гбит/с. Такой диск модно подключить к более старой материнской плате, у которой старше версия шины, однако и скорость передачи будет меньше. Таким же способом могут подключаться некоторые SSD.
Более продвинутый вариант — порт М.2, созданный специально для карт расширения, которой с некоторой натяжкой можно считать и твердотельный накопитель. Скорость передачи данных при этом гораздо выше. Накопитель подключается непосредственно к материнской плате.
При покупке SSD M.2 следует учитывать маркировку — например, 2260. Здесь 22 — ширина платы, а 60 — ее длина в миллиметрах. Ширина накопителей ССД всегда 22 мм, а вот длина может быть 42, 60 или 80 мм. Следует убедиться, что внутри корпуса есть свободное место для монтажа детали. Также нужно помнить о так называемых ключах — как именно на слоте расположены коннекторы. Существует 3 типа ключей для твердотельных накопителей — В, М и В&М. Они не являются взаимозаменяемыми.
Скорость вращения шпинделя
Для ССД этот параметр неактуален, так как в таком типе накопителей нет движущихся элементов. У жесткого диска скорость вращения шпинделя зависит от электропривода. Наблюдается такая закономерность: чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация с магнитной поверхности, однако и больше шума при этом возникает.
В старых HDD для ноутбуков скорость вращения шпинделя была 5400 об/мин. (в маркировке указывается как RPM). Почти все современные ноутбуки имеют скорость вращения 7200 об/мин. Меньше — только у некачественных бюджетных устройств. Скорость 10 000 и 15 000 имеют только высококлассные винчестеры для серверных станций. Стоят такие диски очень дорого. В домашних условиях почти не используются.
Объем буфера
Кеш — хранилище, куда записываются все промежуточные данные. Так как процессор и оперативная память во время работы постоянно обращаются к винчестеру для чтения необходимой информации, от скорости процедуры зависит быстродействие всей системы. По этой причине данные, к которым компьютер обращается чаще всего, хранятся в кеше. Его скорость работы в несколько раз выше, чем HDD в целом.
Для современного жесткого диска для ноутбука достаточно кеша объемом от 128 до 256 Мб. Твердотельные накопители в таких «костылях» не нуждаются — со скоростью записи/чтения у них все в порядке.
Время непрерывной работы
MTBF (время наработки на отказ) — характеристика, по которой можно спрогнозировать приблизительный срок эксплуатации накопителя. Однако это отнюдь не гарантирует, что уже через месяц не появятся плохие сектора и прочие глюки в работе. Это — скорее прогнозируемый период, чем гарантированный производителем.
В среднем, у винчестеров этот период 300 000 часов. Однако столько девайс прослужит в условиях, близких к идеальным. Пыль, механические повреждения, скачки напряжения и прочие факторы уменьшают время его эксплуатации. У самых качественных жестких дисков заявленное время непрерывной работы составляет 1 000 000 часов.
Среднее время ожидания
Считывающей головке требуется небольшой промежуток времени, чтоб переместиться в нужный сектор над поверхностью магнитного диска. Этим обусловлены незначительные задержки при записи и чтении данных. У современного HDD время задержки составляет от 7 до 40 миллисекунд.
Из-за этой особенности следует периодически проводить дефрагментацию содержимого накопителя — собирать «в кучу» разрозненные данные, которые раскиданы по всей магнитной поверхности, но которые относятся к одному файлу или библиотеке. Постоянное перемещение для чтения разбитого на несколько частей файла—снижает быстродействие компьютера.
Потребление энергии, выделение тепла и уровень шума
В среднем винчестер в ноутбуке потребляет от 4 до 6 Вт энергии — зависит от его модели и режима работы. Чем выше энергопотребление, тем быстрее будет разряжаться батарея в режиме автономной работы. Однако винчестер в этом плане не самый «прожорливый» — например, процессор потребляет от 60 до 80 Вт.
TDP — расчетная тепловая мощность. Это количество тепла, которые дисковый накопитель выделяет во время работы. У винчестеров этот показатель крайне низок, поэтому даже производитель не всегда указывает его в характеристиках товара на официальном сайте. В сравнении с прочими компонентами, которые сильно греются — чипсетом, видеокартой и процессором, жесткий диск или твердотельный накопитель имеют явное преимущество.
Уровень шума измеряется в децибелах. Для современного жесткого диска нормой считает 15-20 Дб. Для его снижения можно использовать специальный бокс, в который помещается изделие. Уровень шума винчестера ниже, чем у кулера малого диаметра, в том числе процессорного.
Как узнать характеристики жесткого диска ноутбука
Существует несколько способов, с помощью которых можно узнать характеристики винчестера. Рассмотрим их все.
Визуальный осмотр
Оптимальный вариант при покупке новых комплектующих. Согласно принятым стандартам, на верхней крышке винчестера должен быть наклеен шильдик, на котором указываются:
Также здесь должны быть нанесены логотипы сертификатов, которые получило устройство. Опционально производитель может указать дополнительные данные. Но это уже необязательно. Также характеристики указаны в артикуле изделия. Для примера — Western Digital Purple 4TB 64MB 5400rpm WD40PURZ 3.5 SATA III. Расшифровка:
Таких данных хватит, чтобы помочь определиться с выбором. Другие характеристики, которые упоминались выше, считаются второстепенными.
С помощью Диспетчера устройств
Какой жесткий диск стоит в ноутбуке, также можно посмотреть с помощью штатных средств Windows. Для этого нужно нажать кнопку «Пуск», перейти на панель управления и найти там Диспетчер устройств. Винчестер отображается в разделе «Дисковые устройства». Драйвера для нормальной работы дискового накопителя устанавливать не нужно, поэтому проблем с поиском и идентификацией устройства операционной системой не будет. Далее, по названию модели можно найти технические параметры жесткого диска — например, на сайте производителя или в интернет-магазине.
С помощью сведений о компьютере
Для этого нужно нажать комбинацию клавиш Win + R и в открывшейся поисковой строке ввести msinfo32. В открывшемся окне следует перейти в категорию «Компоненты», раздел «Запоминающие устройства», вкладку «Диски». Здесь две одноименных вкладки. Верхняя отображает логические разделы, нижняя физические HDD, установленные в ноутбуке. Можно просмотреть детальную информацию по устройству, включая производителя, модель и серийный номер.
С помощью свойств диска
Необходимо нажать кнопку «Пуск» и кликнуть по значку «Компьютер».
В открывшемся окне будет отображаться список логических разделов. Нужно кликнуть по интересующему устройству правой кнопкой мыши и выбрать пункт «Свойства». Модель винчестера указана в разделе «Оборудование».
Специализированный софт
Нужную информацию можно получить с помощью специальных утилит от сторонних разработчиков:
Собирая сведения о компонентах компьютера со встроенных датчиков, эти приложения выводят полную информацию по каждому из них.
Выбрать жесткий диск для ноутбука несложно. Главное знать, что пользователю нужно от такого компонента компьютера, и рассматривать доступные на рынке модели исходя из собственных потребностей.