В этой статье мы рассмотрим тенденцию накопителей на текущий момент, а точнее, их виды – магнитные и твердотельные, плюс, будут рассмотрены самые распространенные интерфейсы подключения жестких дисков. Но прежде, начнем с небольшого вступления.

Тенденция современных IT технологий такова, что можно купить любые технологические новинки или компоненты за вполне доступную цену, да и выбор по сравнению с прошлыми временами намного больше. Для сравнения, мой первый компьютер содержал в себе магнитный накопитель объемом в 2,3 ГБ. Конечно, на данный момент это смешно, поскольку даже простые карты памяти и то больше могут предложить. Но, суть не в этом…

В связи с отсутствием большого выбора, приходилось ориентироваться лишь на размер пространства при покупке носиеля. Со временем, начали появляться для компьютера большей емкости (100, 200, 500 и даже 1000 ГБ), с новыми разъемами (на смену ATA пришла SATA и внешние USB) и технологическими принципами работы.

Если ориентироваться на нынешнюю ситуацию, то выбор уже не стоит за объемом, но за скоростью доступа к данным и временем жизни накопителя.

Виды жестких дисков - магнитные

содержимое магнитного жесткого диска

Полагаю, многие энтузиасты пробовали разобрать такой вид жесткого диска для компьютера, как магнитный, чтобы посмотреть на его содержимое (благо, если он уже был не рабочим, в противном случае – кто-то мог получить по шапке). Если не вдаваться во все технические детали, то принцип работы магнитных видов жестких дисков можно описать следующим образом:

Внутри магнитных носителей находятся алюминиевые диски, которые покрыты магнитной пленкой. Использование нескольких магнитных дисков намного лучше, чем одного, поскольку позволяет увеличить скорость доступа к данным. Информация с носителя считывается с помощью магнитных головок, сами диски вращаются с огромной скоростью. Благодаря магнитным головкам происходит не только считывание, но и запись информации на участки (сектора). Важно понимать, что головки и сами пластины являются механизмом, который со временем может прийти в негодность – про это может свидетельствовать характерный скрип при работе накопителя.

Эта информация может помочь вам понять, как работает функция выбора кабеля. Контакт 20 используется в качестве ключевого штыря для ориентации кабеля и не подключен к интерфейсу. Во время инициализации при включении питания этот сигнал указывает, присутствует ли ведомый диск на интерфейсе. После этого каждый диск сигнализирует, что он активен. Ранние диски не могли мультиплексировать эти функции и требовали специальных настроек перемычек для работы с другими дисками. Вот почему некоторым дискам требуется подчиненная перемычка, а другие нет.

Важно отметить, что аналогичная технология применяется и во внешних видах жестких USB дисках, хотя их размеры и меньше чем у внутренних накопителей. Так, если открыть кармашек внешнего накопителя, то там будет простой носитель с разъемами SATA, который можно легко сделать внутренним. К сожалению, используемую микросхему (служит как переходник SATA-USB) нельзя применить к большим внутренним (3,5 дюйма) SATA носителям, поскольку для них требуется дополнительное питание. Можно купить кармашек для 3,5 дюймовых дисков, и подключить их к ноутбуку как USB накопитель.

старый добрый ATA диск

В традиционных HDD, подвижная головка записывает данные на магнитных пластинах. Жесткие виды дисков по-прежнему популярны благодаря своей низкой цене, относительно хорошей производительности и очень большому объему. В настоящее время по цене одного HDD можно купить SSD даже в четыре раза меньшей емкости. А в оборудовании типа смартфон или планшет используется только флеш-память, то есть твердотельный SSD.

В отличие от твердотельных видов жестких дисков, магнитные значительно им уступают. Так, скорость доступа к данным зависит от скорости вращения дисков, и может значительно упасть при механических встрясках и не только.

Твердотельные виды SSD жестких дисков

разобранный твердотельный SDD диск

В отличие от магнитных видов жестких дисков для компьютера, твердотельные SSD обладают рядом преимуществ. В первую очередь, отсутствие механических частей в середине, делает их более устойчивыми к внешним встряскам. Они, по сути, представляют собой большие флэшки с энергонезависимой памятью. Принципы подключения аналогичны магнитным видам жестких дисков, но, SSD являются более экономными в плане потребления энергии и более быстрыми при доступе к данным.

Изначально твердотельные жесткие диски SSD были предназначены для компьютеров, для которых классические HDD оказывались слишком свободные или слишком подвержены механическим повреждениям. Применяли их в очень мощных серверах и оборудовании военных. Первоначально твердотельный SSD состоял из классических модулей памяти, имели небольшую емкость, а буферная батарея отвечала за сохранность данных на носителе при выключении компьютера.

В следующем разделе обсуждаются эти режимы. Если вы установите режим быстрее, чем может управлять диск, результат повреждения данных. Это уменьшает накладные расходы, и результирующие передачи еще быстрее. Это отнимает большую часть работы по передаче данных с процессора, что фактически позволяет процессору делать другие вещи во время передачи.

Существует два различных типа прямого доступа к памяти: одно слово и многословное. В течение многих лет параллельный интерфейс широко используется в системах хранения. Параллельный интерфейс - это канал, способный передавать данные в параллельном режиме - это передача нескольких битов одновременно. Почти все персональные компьютеры поставляются с хотя бы одним параллельным интерфейсом.

Конечно, для SSD имеется и ряд недостатков. Так, они намного дороже механических аналогов и хотя в плане устойчивости к внешним встряскам более надежны, но у них тоже есть один изъян. Как было сказано выше, магнитные виды жестких HDD дисков перед своей смертью (выходом из строя) всячески об этом информируют владельца, издавая подозрительные звуки, тем самым давая возможность успеть перенести данные на другой накопитель. С SSD такой фокус не пройдет, если они умирают, то сразу, без предварительного храпа или писка. Это и не странного, ведь в SSD используются микросхемы, которые могут перегореть, не издав ни звука.

Ещё важной особенностью SSD вида жестких дисков является тот факт, что они не особо нуждаются в дефрагментации, поскольку используют совсем другие методы хранении данных.

Можно ещё слышать про гибридные накопители, которые содержат в себе как элементы магнитного HDD, так и твердотельного SDD. Стоимость гибридного накопителя находится между ценами на магнитные HDD и твердотельные SSD. Надо понимать, что из-за наличия движущихся механических элементов, гибридный диск также подвержен повреждениям.

Переходники для шины SCSI

Эти преимущества включают в себя лучшую производительность, лучшую масштабируемость и лучшую надежность, поскольку параллельные интерфейсы находятся на пределе скорости с надежной передачей данных. Что такое внутренний жесткий диск? Внутренние жесткие диски обеспечивают массивные возможности хранения для всех типов данных, включая изображения, документы, фильмы, музыку, игры. Это означает для вас больше удовольствия и большую функциональность для вашего компьютера и устройств!

Этот тип устройства хранения данных является энергонезависимым, что означает, что он не требует постоянной мощности для хранения данных. Набор компонентов управляет планшетами, а головки выполняют операции с данными на пластинах при их вращении. Большинство приложений для личного хранения не требуют экстремальной производительности, но высокая надежность по-прежнему является необходимой чертой.

Многие комплектующие, которые есть в настоящее время на рынке компьютеров, дают возможность установки двух и более жестких дисков различного вида. Это позволяет нам использовать вычислительные мощности твердотельного SSD, на который устанавливается операционная система, а также емкость магнитного HDD, на котором хранятся данные.

Твердотельные жесткие диски оценили компьютерные игроки. Они являются необходимым дополнением любого компьютера, на котором быстродействие и вычислительная мощность важна (например, графические станции, компьютеры для геймеров).

Для многих ноутбуков, нетбуков и ультрабуков используются карты с памятью SSD с разъемом mSATA. Это расширение функциональности шине SATA, известной из обычных компьютерных дисков.

Интерфейсы подключения жестких дисков

Чтобы подключить носитель к компьютеру, необходимо использовать соответствующее гнездо. Перед покупкой магнитного (HDD) или твердотельного (SSD) жесткого диска, необходимо проверить, какими разъемами оснащен наш компьютер, затем выбрать накопитель, который с ним будет совместим.

Интерфейсы подключения жестких дисков делятся на две категории: внутренние и внешние. Как сами названия показывают, они используются для подключения внутренних и внешних видов жестких дисков. Первые служат, в первую очередь, для хранения наиболее важных данных на компьютере, которые нужно всегда иметь при себе. На внутреннем накопителе будет установлена операционная система и самые нужные программы. В свою очередь, внешний накопитель сможет выполнять роль резервного хранилища данных, на котором находятся, например, музыка, видео и резервные копии документов.

Интерфейс внутреннего жесткого диска

SATA

магнитный жесткий диск с разъемом SATA

Безусловно, самым популярным интерфейсом подключения жесткого диска, используемым как в настольных компьютерах, а также ноутбуках, является SATA. Этот кабель имеет вид тонкой ленты, с помощью которой подключается носитель к компьютеру. К сожалению, с его помощью не удалось привести столько же энергии, поэтому необходимо подключение к диску второго провода питания. Интерфейс SATA в настоящее время доступен в двух версиях – SATA II (3 Гбит / с) и SATA III (6 Гбит / с). В случае SATA-II пропускная способность составляет до 375 МБ/сек, в свою очередь, SATA-III, теоретически, могут позволить пропускать данные на уровне 750 МБ/сек. На практике эти значения оказываются намного ниже. Как правильно считать скорость передачи данных, описано в статье .

Оба поколения интерфейса SATA не отличаются между собой с точки зрения изготовления, и они между собой полностью совместимы. Однако, стоит помнить, что для использования в полной мере возможностей жесткого вида диска вида SATA III, необходимо иметь компьютер, оснащенный интерфейсом SATA III. Это условие можно пропустить, если собираетесь купить жесткий диск, который не в состоянии использовать в полной мере потенциал нового интерфейса. Люди, покупающие твердотельные SSD, заметят улучшение производительности компьютера, даже, если они будут иметь старший интерфейс, но лучшие значения передачи данных получат только в новом интерфейсе. Можно добавить, что интерфейс SATA заменил популярный еще несколько лет назад, интерфейс ATA, который был больше, и часто подвергался механическим повреждениям и выглядел не особо эстетично.

SATA Express

Относительно новым, но имеющим большой потенциал, является интерфейс для подключения видов жестких дисков - SATA Express. Он позволяет подключать как SATA, так и PCI-Express. Следовательно, это не совершенно новый интерфейс, а решение для подключения уже существующих накопителей. К порту SATA Express можно подключить один канал PCI-Express или два SATA. Кроме того, при использовании второго решения часть разъема остается неиспользованной. Следует, однако, иметь в виду, что перспектива SATA Express может умереть естественной смертью за несколько лет.

Всё потому, что это интерфейс видов жестких дисков, переходной, обеспечивающий легкий переход с интерфейса SATA на высокоскоростной PCI-Express. Когда SATA в конечном счете умрет, после него быстро уйдет тоже SATA Express. Разъем SATA Express разработан, чтобы сохранить совместимость с новыми стандартами разъемов, которые появятся в будущем.

M. 2

слева интерфейс подключения mSATA, справа - m.2

Миниатюрная разновидность SATA Express интерфейс M. 2. Он позволяет подключить к компьютеру носителей, использующих mini-PCI-Express. Разъем M. 2 возникает в различных конфигурациях, отличающихся между собой типом и количеством поддерживаемых линий PCI-Express. Его самая высокопроизводительная версия позволяет использовать до четырех линий PCI-Express 3.0, что означает максимальную теоретическую пропускную способность в 4 Гбит/сек.

Mini-SATA

пример подключения жестокого дичка через разъем mSATA

Интерфейс mSATA (Mini-SATA) был создан в 2009 году из-за потребности небольших устройств на более эффективные компоненты. Разъем нашел применение в первую очередь в нетбуках, но также ноутбуках и других устройствах. mSATA визуально выглядит так же, как PCI Express Mini Card, тем не менее, они друг с другом совместимы электрически. Сигнал тоже не подается на контроллер PCI Express и SATA. Максимальный трансфер составляет 6 Гбит/сек.

Разъем PCI-Express

разъем Разъем PCI-Express на материнской плате

Гораздо реже используемым интерфейсом для подключения жестких видов дисков является PCI-Express. Производители решились на его использование по нескольким причинам. Наиболее важным из них является то, что SATA III 6 Гбит/с ограничивает возможности новейших накопителей, и этот процесс будет углубляться. Конечно, можно было бы создать другую версию интерфейса SATA, однако, она потреблял бы на 10% больше энергии, чем присутствующая на рынке версия и... будет почти вдвое медленнее, от интерфейса PCI-Express. PCI-Express является также интерфейсом очень энергоэффективным, что в эпоху мобильности является весьма желательным свойством.

Еще одно преимущество PCI-Express - это тот факт, что его производительность можно очень легко изменять путем изменения ширины разъема. Кроме того, PCI-Express очень быстро развивается благодаря тому, что работают на нем и другие устройства, такие как видеокарты. Ожидается, что оно должно обладать в два раза большей пропускной способностью, чем та версия интерфейса, что используется в настоящее время. Недостатком видов жестких дисков интерфейса PCI-Express является то, что они дорогие и несовместимые с разъемом SATA.

Интерфейс подключения внешнего жесткого диска

eSATA

интерфейс кабеля SATA (слева) и eSATA (справа)

eSATA (external SATA) - это внешний порт SATA. Это просто версия SATA, предназначенная для внешних накопителей. Его пропускная способность, в зависимости от версии составляет 375 или 750 МБ/сек. Стоит помнить, что кабели SATA и eSATA не совместимы друг с другом. Этот интерфейс когда-то был использован из-за большой производительности, чем при использовании интерфейса USB 2.0. С момента появления USB 3.0, его популярность всё время падает.

USB

USB – безусловно, самый популярный тип интерфейса подключения внешних жестких дисков и используется в различного рода устройствах. Даже полный дилетант понимает, как выглядит USB и что можно к нему подключить. Всё потому, что этот интерфейс доступен на рынке 15 лет, и его создатели, внедряя очередные версии USB, заботились об их обратной совместимости. Хотя на протяжении многих лет внешний вид USB интерфейса не изменился, но в настоящее время мы используем уже третье поколение этого интерфейса, а вскоре на рынке появится еще одна версия. Безусловно, наиболее часто используется интерфейс USB 2.0. для подключения внешнего жесткого твердотельного вида диска. Характеризуется очень низкой скоростью передачи данных составляет 60 МБ/сек, для передачи больших файлов это очень медленно.

Гораздо лучше в этом плане представляет себя USB 3.0, чья максимальная пропускная способность составляет 640 MB/s. Это по-прежнему меньше, чем в случае самого быстрого SATA, но эта скорость достаточная для передачи данных между компьютером и внешним видом жесткого диска. В настоящее время практически каждый внешний жесткий диск использует этот стандарт. Конечно, жесткий диск вида USB 2.0 можно подключить к порту 3.0, так же всё работает в другую сторону. Однако стоит знать, что для использования всех возможностей интерфейса USB 3.0 необходимо, чтобы и компьютер, кабель, а также диск его поддерживали.

Thunderbolt

Thunderbolt представляет собой сочетание двух других интерфейсов подключения внешних жестких дисков, магнитных и твердотельных, и, в частности, PCI-Express и Display Port. Благодаря этому он имеет возможность передачи не только данных, но и изображения. Дальнейшие возможности этого интерфейса - это пропускная способность до 1250 Мбит/с и возможность подключения до 6 устройств, одного или разного типа. Кроме того, данный интерфейс подключения способен обеспечить устройству до 10В энергии. Надо признать, что это результаты не менее впечатляющие, так как USB 3.0 может передавать до двух раз меньше данных, в то же время и доставить только 4,5 вт мощности. Thunderbolt, в основном используется в компьютерах Apple, но медленно входит также для использования в оборудовании других производителей.

Как будто этого было мало, на рынок выходит уже второе поколение Thunderbolta. Его наиболее важной особенностью является в два раза большая пропускная способность, чем в случае первого Thunderbolta и составлять до 20 Гб/сек. Благодаря этому можно будет без проблем передавать с его помощью изображения с разрешением 4K, который занимает в четыре раза большую площадь, чем аналогичные файлы в разрешении 1080p.

SATA (Serial — ATA , Serial Advanced Technology Attachment ) – разновидность интерфейса компьютерной шины, предназначенный для подключения к шине устройств, оптических приводов, и других.

Был разработан и представлен в 2003 году, как замена ныне устаревшему интерфейсу ATA (AT Attachment ), также известный как IDE . Позже, ATA был переименован в PATA (Parallel ATA , для лучшей узнаваемости и избегания путаницы.

Была создана организация под названием SATA —IO (Sata International Organization ), которая отвечает за развитие, поддержку, и публикацию новых спецификаций как для SATA , так и для SAS (Serial Attached SCSI ).

Преимущества нового интерфейса в сравнении со старым были как физические :уменьшенные габариты разъёмов, шлейфов и меньшее количество контактных ножек (7 против 40 ); так и технические : нативная поддержка «горячей замены » (замена не активного устройства), более быстрая передача данных на более высоких скоростях , увеличенная эффективность очереди команд вводавывода (I O ). Позже, с приходом режима , появилась поддержка технологии .

Теоретически, последовательный порт медленнее параллельного, но повышения скорости удалось добиться благодаря высокой частоте функционирования . Частоту удалось поднять благодаря отсутствию необходимости синхронизации данных, а также большей защищённости кабеля от помех (толще проводник, меньше помех).

В 2008 году, более 90% новых настольных компьютеров использовали для подключения периферии SATA разъём. PATA всё ещё можно приобрести, но продаются они лишь для сохранения совместимости со старыми дисками и материнскими платами.

Ревизии SATA :

SATA 1. x

Первая ревизияинтерфейса предусматривает частоту функционирования 1.5 Ггц , что обеспечивает полосу пропускания 1.5 Гбит/с . Около 20% отнимается на нужды системы кодирования типа 8 b 10 b , где в каждые 10 бит вкладывается ещё 2 бита служебной информации. Таким образом, максимальная скорость равняется 1.2 Гбит/с (150 Мб/с ). Это совсем немного быстрее самой быстрой PATA /133 , но намного лучшее быстродействие достигается в режиме AHCI , где работает поддержка NCQ (Native Command Queuing ). Это значительно улучшает производительность в много-поточных задачах, но не все контроллёры поддерживают AHCI на первой версии SATA .

SATA 2. x

Частота функционирования была увеличена до 3.0 Ггц , что увеличило пропускную способность до 3.0 Гбит/с . Эффективная пропускная способность равняется 2.4Гбит/с (300Мб/ c ), то есть в 2 раза выше чем у SATA 1 . Совместимость между первой и второй ревизией сохранилась. Интерфейсные кабели тоже были сохранены прежние и полностью совместимы между собой.

SATA 3.0

В июле 2008 года, SATA — IO представила спецификации SATA 3.0 , с пропускной способностью 6 Гбит / с . Полный 3.0 стандарт был выпущен в Мае 2009 года.

Эффективная пропускная способность составила 600Мб/с , а частота функционирования 6.0Ггц (то есть поднята только частота). Совместимость сохранилась как в методе передачи данных, так и в разъёмах и проводах; улучшено управление питанием.

Основной сферой применения, где требовалась такая пропускная способность – SSD (твёрдотельные) накопители. Для жёстких дисков, такая пропускная способность не требовалась. Выигрыш для них был в более высокой скорости передачи данных из кэш (DRAM — cache ) памяти диска.

SATA 3.1

Изменения:

• · Появился mSATA , подобный (и совместимый) разъём для твёрдотельных накопителей и устройств ноутбуков, совмещённый с питающей линией малой мощности.
• · Оптические приводы, поддерживающие стандарт, больше не потребляют энергии (совсем) в режиме простоя .
• · Добавлена аппаратная команда очереди , улучшающая производительность и долговечность SSD .
• · Аппаратные функции идентификации , определяющие возможности устройства.
• · Расширенный менеджмент питания , позволяющий устройствам подключенным через SATA 3.1 потреблять меньше энергии .

A dvanced H ost C ontroller I nterface

Открытый хост-интерфейс, предложенный Intel , ставший стандартом. Является более предпочтительным интерфейсом для устройств SATA . Позволяет использовать такие команды SATA как Hot plug (горячая замена), NCQ (Native Command Queuing ). Если в настройках материнской платы не выставлен режим AHCI , то используется «эмуляция IDE » и не поддерживаются новые функции SATA . Версии Windows (практически все) установленные в режиме IDE , не смогут запуститься, если запустить систему с установками AHCI . Для этого потребуются специальные драйвера AHCI , установленные в системе. 2.0 и IEEE 1394 .

Основные изменения в сравнении с SATA :

• · Разъёмы экранированы и более стойкие для многоразового подключения.
• · Изменена компенсация потерь сигналов, что позволило увеличить максимальную длину кабеля до 2-х метров.
• · Требует подключения 2-х разъёмов, один питания , второй интерфейсный .

eSATAp

– усовершенствованный разъём e — Sata , но с питанием от разъёма. Благодаря этому, e — Sata становится полноценным портативным и универсальным интерфейсом. С выходом USB 3.0 , оказался обделён вниманием, так как USB предлагает более простую реализацию .

mSATA

– PCI — e подобный интерфейс, представленный в Сентябре 2009 года. Предназначен для миниатюрных устройств (твёрдотельных накопителей, портативных жёстких дисков). Также планируется использование в таких портативных устройствах как ноутбуки, и других . Устройства с данным интерфейсом, могут иметь очень миниатюрные размеры , сходные с картами расширения для ноутбуков (к примеру).

Существуют переходники Pata — Sata , Sata — Pata .

Они позволяют подключать устройства с разными интерфейсами, которые эмулируются специальным контроллёром на переходнике. Абсолютное большинство переходников требуют дополнительного питания с блока питания (обычно типа «molex » или 5V разъём для дисководов).