O que é um disco rígido e por que é necessário? Disco rígido, o que é isso? Em que consiste um disco rígido e como funciona?

Quando o computador é inicializado, um conjunto de firmware armazenado no chip do BIOS verifica o hardware. Se tudo estiver bem, ele transfere o controle para o bootloader do sistema operacional. Em seguida, o sistema operacional é carregado e você começa a usar o computador. Ao mesmo tempo, onde estava armazenado o sistema operacional antes de ligar o computador? Como sua redação, que você escreveu a noite toda, permaneceu intacta depois que o PC foi desligado? Novamente, onde ele está armazenado?

Ok, provavelmente fui longe demais e todos vocês sabem muito bem que os dados do computador são armazenados no disco rígido. Porém, nem todo mundo sabe o que é e como funciona, e já que você está aqui, concluímos que gostaríamos de saber. Bem, vamos descobrir!

O que é um disco rígido

Por tradição, vejamos a definição de disco rígido na Wikipedia:

Disco rígido (parafuso, disco rígido, unidade de disco magnético rígido, HDD, HDD, HMDD) - um dispositivo de armazenamento de acesso aleatório baseado no princípio da gravação magnética.

Eles são usados ​​na grande maioria dos computadores e também como dispositivos conectados separadamente para armazenar cópias de backup de dados, como armazenamento de arquivos, etc.

Vamos descobrir um pouco. Eu gosto do termo " drive de disco rígido ". Estas cinco palavras transmitem a essência. HDD é um dispositivo cuja finalidade é armazenar dados nele gravados por um longo período. A base dos HDDs são discos rígidos (alumínio) com revestimento especial, nos quais as informações são gravadas por meio de cabeçotes especiais.

Não considerarei o processo de gravação em detalhes - essencialmente, esta é a física das últimas séries da escola, e tenho certeza de que você não deseja se aprofundar nisso, e não é disso que trata o artigo.

Prestemos atenção também à frase: “ acesso aleatório “O que, grosso modo, significa que nós (o computador) podemos ler informações de qualquer trecho da ferrovia a qualquer momento.

Um fato importante é que a memória do HDD não é volátil, ou seja, esteja a energia conectada ou não, as informações gravadas no aparelho não desaparecerão em lugar nenhum. Esta é uma diferença importante entre a memória permanente e a memória temporária de um computador ().

Olhando para o disco rígido de um computador na vida real, você não verá discos nem cabeçotes, pois tudo isso está escondido em uma caixa lacrada (zona hermética). Externamente, o disco rígido se parece com isto:

Por que um computador precisa de um disco rígido?

Vejamos o que é um HDD em um computador, ou seja, qual o papel que ele desempenha em um PC. É claro que armazena dados, mas como e o quê. Aqui destacamos as seguintes funções do HDD:

• Armazenamento de SO, software do usuário e suas configurações;
• Armazenamento de arquivos do usuário: músicas, vídeos, imagens, documentos, etc.;
• Utilizar parte do espaço do disco rígido para armazenar dados que não cabem na RAM (arquivo de troca) ou armazenar o conteúdo da RAM durante o uso do modo sleep;

Como você pode ver, o disco rígido do computador não é apenas um depósito de fotos, músicas e vídeos. Nele fica armazenado todo o sistema operacional e, além disso, o disco rígido ajuda a lidar com a carga da RAM, assumindo algumas de suas funções.

Em que consiste um disco rígido?

Mencionamos parcialmente os componentes de um disco rígido, agora veremos isso com mais detalhes. Então, os principais componentes do HDD:

• Quadro — protege os mecanismos do disco rígido contra poeira e umidade. Via de regra, é vedado para que não entre umidade e poeira;
• Discos (panquecas) - placas feitas de uma determinada liga metálica, revestidas nas duas faces, nas quais são registrados os dados. O número de pratos pode ser diferente - de um (nas opções orçamentárias) a vários;
• Motor — em cujo eixo são fixadas as panquecas;
• Bloco de cabeça - um projeto de alavancas interconectadas (balancins) e cabeças. A parte do disco rígido que lê e grava informações nele. Para uma panqueca, utiliza-se um par de cabeças, já que tanto a parte superior quanto a inferior funcionam;
• Dispositivo de posicionamento (atuador do ) - um mecanismo que aciona o bloco principal. Consiste em um par de ímãs permanentes de neodímio e uma bobina localizada na extremidade do bloco principal;
• Controlador — um microcircuito eletrônico que controla o funcionamento do HDD;
• Zona de estacionamento - um local dentro do disco rígido próximo aos discos ou em sua parte interna, onde os cabeçotes ficam abaixados (estacionados) durante o tempo de inatividade, para não danificar a superfície de trabalho das panquecas.

Este é um dispositivo de disco rígido simples. Foi formado há muitos anos e há muito tempo não foram feitas alterações fundamentais. E seguimos em frente.

Como funciona um disco rígido?

Depois que a energia é fornecida ao HDD, o motor, no eixo ao qual as panquecas estão fixadas, começa a girar. Tendo atingido a velocidade com que um fluxo constante de ar se forma na superfície dos discos, as cabeças começam a se mover.

Essa sequência (primeiro os discos giram e depois os cabeçotes começam a funcionar) é necessária para que, devido ao fluxo de ar resultante, os cabeçotes flutuem acima das placas. Sim, nunca tocam a superfície dos discos, caso contrário estes seriam danificados instantaneamente. No entanto, a distância da superfície das placas magnéticas às cabeças é tão pequena (~10 nm) que não é possível vê-la a olho nu.

Após a inicialização, em primeiro lugar, são lidas as informações de serviço sobre o estado do disco rígido e outras informações necessárias sobre ele, localizadas na chamada trilha zero. Só então começa o trabalho com os dados.

As informações do disco rígido de um computador são gravadas em trilhas, que, por sua vez, são divididas em setores (como uma pizza cortada em pedaços). Para gravar arquivos, vários setores são combinados em um cluster, que é o menor local onde um arquivo pode ser gravado.

Além desta partição de disco “horizontal”, existe também uma partição “vertical” convencional. Como todos os cabeçotes são combinados, eles são sempre posicionados acima do mesmo número de faixa, cada um acima de seu próprio disco. Assim, durante a operação do HDD, as cabeças parecem desenhar um cilindro:

Enquanto o HDD está em execução, ele executa essencialmente dois comandos: leitura e gravação. Quando é necessário executar um comando de gravação, calcula-se a área do disco onde será executado, a seguir os cabeçotes são posicionados e, de fato, o comando é executado. O resultado é então verificado. Além de gravar os dados diretamente no disco, as informações também vão para o seu cache.

Se o controlador receber um comando de leitura, ele primeiro verifica se as informações necessárias estão no cache. Caso não esteja, são calculadas novamente as coordenadas de posicionamento dos cabeçotes, em seguida os cabeçotes são posicionados e os dados são lidos.

Após a conclusão do trabalho, quando a energia do disco rígido desaparece, os cabeçotes são automaticamente estacionados na zona de estacionamento.

É basicamente assim que funciona o disco rígido de um computador. Na realidade, tudo é muito mais complicado, mas o usuário médio provavelmente não precisa desses detalhes, então vamos terminar esta seção e seguir em frente.

Tipos de discos rígidos e seus fabricantes

Hoje, existem três principais fabricantes de discos rígidos no mercado: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Eles cobrem totalmente a demanda por dispositivos de todos os tipos e requisitos. As restantes empresas faliram, foram absorvidas por uma das três principais ou foram reaproveitadas.

Se falarmos sobre os tipos de HDD, eles podem ser divididos da seguinte forma:

1. Para laptops, o parâmetro principal é o tamanho do dispositivo de 2,5 polegadas. Isso permite que eles sejam colocados de forma compacta no case do laptop;
2. Para PC - neste caso também é possível utilizar discos rígidos de 2,5", mas via de regra são utilizados discos rígidos de 3,5";
3. Discos rígidos externos são dispositivos conectados separadamente a um PC/laptop, geralmente servindo como armazenamento de arquivos.

Existe também um tipo especial de disco rígido - para servidores. Eles são idênticos aos de PC normais, mas podem diferir nas interfaces de conexão e maior desempenho.

Todas as outras divisões de HDD em tipos vêm de suas características, então vamos considerá-las.

Especificações do disco rígido

Então, as principais características de um disco rígido de computador:

• Volume — um indicador da quantidade máxima possível de dados que podem ser armazenados no disco. A primeira coisa que eles costumam observar ao escolher um HDD. Esse número pode chegar a 10 TB, embora para um PC doméstico eles geralmente escolham 500 GB - 1 TB;
• Fator de forma — tamanho do disco rígido. Os mais comuns são 3,5 e 2,5 polegadas. Como mencionado acima, 2,5″ na maioria dos casos são instalados em laptops. Eles também são usados ​​em HDDs externos. 3,5″ é instalado em PCs e servidores. O formato também afeta o volume, já que um disco maior pode acomodar mais dados;
• Velocidade do fuso — a que velocidade as panquecas giram? Os mais comuns são 4200, 5400, 7200 e 10.000 rpm. Essa característica afeta diretamente o desempenho, bem como o preço do aparelho. Quanto maior a velocidade, maiores ambos os valores;
• Interface — método (tipo de conector) de conexão do HDD ao computador. A interface mais popular para discos rígidos internos hoje é SATA (computadores mais antigos usavam IDE). Os discos rígidos externos geralmente são conectados via USB ou FireWire. Além das listadas, existem também interfaces como SCSI, SAS;
• Volume do buffer (memória cache) - um tipo de memória rápida (como RAM) instalada no controlador do disco rígido, projetada para armazenamento temporário de dados acessados ​​com mais frequência. O tamanho do buffer pode ser 16, 32 ou 64 MB;
• Tempo de acesso aleatório — o tempo durante o qual o HDD tem garantia de gravação ou leitura de qualquer parte do disco. Varia de 3 a 15ms;

Além das características acima, você também pode encontrar indicadores como:

Os discos rígidos, ou discos rígidos, como também são chamados, são um dos componentes mais importantes de um sistema de computador. Todo mundo sabe disso. Mas nem todo usuário moderno tem um conhecimento básico de como funciona um disco rígido. O princípio de funcionamento, em geral, é bastante simples para um entendimento básico, mas existem algumas nuances, que serão discutidas mais adiante.

Dúvidas sobre a finalidade e classificação dos discos rígidos?

A questão do propósito é, obviamente, retórica. Qualquer usuário, mesmo o mais iniciante, responderá imediatamente que um disco rígido (também conhecido como disco rígido, também conhecido como disco rígido ou HDD) responderá imediatamente que é usado para armazenar informações.

Em geral, isso é verdade. Não se esqueça que no disco rígido, além do sistema operacional e dos arquivos do usuário, existem setores de boot criados pelo SO, graças aos quais ele inicia, bem como alguns rótulos pelos quais você pode encontrar rapidamente as informações necessárias sobre o disco.

Os modelos modernos são bastante diversos: HDDs normais, discos rígidos externos, unidades de estado sólido (SSDs) de alta velocidade, embora geralmente não sejam classificados como discos rígidos. A seguir, propõe-se considerar a estrutura e o princípio de funcionamento de um disco rígido, se não na íntegra, pelo menos de forma que seja suficiente compreender os termos e processos básicos.

Observe que também existe uma classificação especial de HDDs modernos de acordo com alguns critérios básicos, entre os quais estão os seguintes:

• método de armazenamento de informações;
• tipo de mídia;
• forma de organizar o acesso à informação.

Por que um disco rígido é chamado de disco rígido?

Hoje, muitos usuários estão se perguntando por que chamam os discos rígidos de armas pequenas. Ao que parece, o que poderia haver em comum entre esses dois dispositivos?

O próprio termo surgiu em 1973, quando apareceu no mercado o primeiro HDD do mundo, cujo design consistia em dois compartimentos separados em um recipiente selado. A capacidade de cada compartimento era de 30 MB, por isso os engenheiros deram ao disco o codinome “30-30”, que estava em total sintonia com a marca da arma “30-30 Winchester”, popular na época. É verdade que no início dos anos 90, na América e na Europa, esse nome quase caiu em desuso, mas ainda permanece popular no espaço pós-soviético.

A estrutura e princípio de funcionamento de um disco rígido

Mas nós divagamos. O princípio de funcionamento de um disco rígido pode ser descrito resumidamente como os processos de leitura ou gravação de informações. Mas como isso acontece? Para entender o princípio de funcionamento de um disco rígido magnético, primeiro você precisa estudar como ele funciona.

O disco rígido em si é um conjunto de placas, cujo número pode variar de quatro a nove, conectadas entre si por um eixo (eixo) denominado fuso. As placas estão localizadas uma acima da outra. Na maioria das vezes, os materiais para sua fabricação são alumínio, latão, cerâmica, vidro, etc. As próprias placas possuem um revestimento magnético especial na forma de um material denominado prato, à base de óxido de ferrita gama, óxido de cromo, ferrita de bário, etc. Cada uma dessas placas tem cerca de 2 mm de espessura.

As cabeças radiais (uma para cada placa) são responsáveis ​​pela escrita e leitura das informações, e ambas as superfícies são utilizadas nas placas. Para o qual pode variar de 3600 a 7200 rpm, e dois motores elétricos são responsáveis ​​pela movimentação dos cabeçotes.

Nesse caso, o princípio básico de funcionamento de um disco rígido de computador é que as informações não sejam registradas em qualquer lugar, mas em locais estritamente definidos, chamados de setores, que estão localizados em caminhos ou trilhas concêntricas. Para evitar confusão, aplicam-se regras uniformes. Isso significa que os princípios de funcionamento dos discos rígidos, do ponto de vista de sua estrutura lógica, são universais. Por exemplo, o tamanho de um setor, adotado como padrão uniforme em todo o mundo, é de 512 bytes. Por sua vez, os setores são divididos em clusters, que são sequências de setores adjacentes. E as peculiaridades do princípio de funcionamento de um disco rígido nesse sentido são que a troca de informações é realizada por clusters inteiros (um número inteiro de cadeias de setores).

Mas como acontece a leitura da informação? Os princípios de funcionamento de uma unidade de disco magnético rígido são os seguintes: por meio de um suporte especial, o cabeçote de leitura é movido na direção radial (espiral) até a trilha desejada e, quando girado, é posicionado acima de um determinado setor, e todos os cabeçotes pode se mover simultaneamente, lendo as mesmas informações não apenas de trilhas diferentes, mas também de discos (placas) diferentes. Todas as faixas com os mesmos números de série são geralmente chamadas de cilindros.

Nesse caso, mais um princípio de funcionamento do disco rígido pode ser identificado: quanto mais próximo o cabeçote de leitura estiver da superfície magnética (mas não tocá-lo), maior será a densidade de gravação.

Como as informações são escritas e lidas?

Os discos rígidos, ou discos rígidos, foram chamados de magnéticos porque utilizam as leis da física do magnetismo, formuladas por Faraday e Maxwell.

Como já mencionado, as placas feitas de material não magnético sensível são revestidas com um revestimento magnético cuja espessura é de apenas alguns micrômetros. Durante a operação, surge um campo magnético, que possui a chamada estrutura de domínio.

Um domínio magnético é uma região magnetizada de uma ferroliga estritamente limitada por limites. Além disso, o princípio de operação de um disco rígido pode ser brevemente descrito da seguinte forma: quando exposto a um campo magnético externo, o próprio campo do disco começa a ser orientado estritamente ao longo das linhas magnéticas e, quando a influência cessa, aparecem zonas de magnetização residual. nos discos, nos quais são armazenadas as informações que anteriormente estavam contidas no campo principal.

A cabeça de leitura é responsável por criar um campo externo durante a escrita e, durante a leitura, a zona de magnetização residual, localizada em frente à cabeça, cria uma força eletromotriz ou EMF. Além disso, tudo é simples: uma alteração no EMF corresponde a uma no código binário e sua ausência ou terminação corresponde a zero. O tempo de mudança do EMF é geralmente chamado de elemento de bit.

Além disso, a superfície magnética, puramente por considerações de ciência da computação, pode ser associada como uma certa sequência pontual de bits de informação. Mas, como a localização de tais pontos não pode ser calculada com absoluta precisão, é necessário instalar alguns marcadores pré-projetados no disco que ajudam a determinar o local desejado. A criação de tais marcas é chamada de formatação (grosso modo, divisão do disco em trilhas e setores combinados em clusters).

Estrutura lógica e princípio de funcionamento de um disco rígido em termos de formatação

Quanto à organização lógica do HDD, a formatação vem em primeiro lugar aqui, na qual se distinguem dois tipos principais: baixo nível (físico) e alto nível (lógico). Sem essas etapas, não se fala em colocar o disco rígido em condições de funcionamento. Como inicializar um novo disco rígido será discutido separadamente.

A formatação de baixo nível envolve impacto físico na superfície do HDD, que cria setores localizados ao longo das trilhas. É curioso que o princípio de funcionamento de um disco rígido seja tal que cada setor criado tenha um endereço único, que inclui o número do próprio setor, o número da trilha em que está localizado e o número do lado do prato. Assim, ao organizar o acesso direto, a mesma RAM acessa diretamente um determinado endereço, ao invés de buscar a informação necessária em toda a superfície, conseguindo assim o desempenho (embora isso não seja o mais importante). Observe que ao realizar a formatação de baixo nível, absolutamente todas as informações são apagadas e, na maioria dos casos, não podem ser restauradas.

Outra coisa é a formatação lógica (em sistemas Windows é formatação rápida ou formatação rápida). Além disso, esses processos também são aplicáveis ​​​​à criação de partições lógicas, que são uma determinada área do disco rígido principal que funciona segundo os mesmos princípios.

A formatação lógica afeta principalmente a área do sistema, que consiste no setor de inicialização e nas tabelas de partição (registro de inicialização), na tabela de alocação de arquivos (FAT, NTFS, etc.) e no diretório raiz (Diretório raiz).

As informações são gravadas em setores por meio do cluster em várias partes, e um cluster não pode conter dois objetos (arquivos) idênticos. Na verdade, a criação de uma partição lógica, por assim dizer, separa-a da partição principal do sistema, pelo que a informação nela armazenada não está sujeita a alteração ou eliminação em caso de erros e falhas.

Principais características do HDD

Parece que em termos gerais o princípio de funcionamento de um disco rígido é um pouco claro. Agora vamos passar para as características principais, que fornecem uma visão completa de todas as capacidades (ou deficiências) dos discos rígidos modernos.

O princípio de funcionamento de um disco rígido e suas principais características podem ser completamente diferentes. Para entender do que estamos falando, vamos destacar os parâmetros mais básicos que caracterizam todos os dispositivos de armazenamento de informação conhecidos hoje:

• capacidade (volume);
• desempenho (velocidade de acesso aos dados, leitura e gravação de informações);
• interface (método de conexão, tipo de controlador).

A capacidade representa a quantidade total de informações que podem ser gravadas e armazenadas em um disco rígido. A indústria de produção de HDD está se desenvolvendo tão rapidamente que hoje em dia entraram em uso discos rígidos com capacidades de cerca de 2 TB e superiores. E, como se acredita, este não é o limite.

A interface é a característica mais significativa. Ele determina exatamente como o dispositivo está conectado à placa-mãe, qual controlador é utilizado, como é feita a leitura e escrita, etc. As interfaces principais e mais comuns são IDE, SATA e SCSI.

Os discos com interface IDE são baratos, mas as principais desvantagens incluem um número limitado de dispositivos conectados simultaneamente (máximo quatro) e baixas velocidades de transferência de dados (mesmo que suportem acesso direto à memória Ultra DMA ou protocolos Ultra ATA (Modo 2 e Modo 4) . Embora se acredite que seu uso permite aumentar a velocidade de leitura/gravação para o nível de 16 MB/s, mas na realidade a velocidade é muito menor. Além disso, para usar o modo UDMA, você precisa instalar um especial driver, que, em tese, deveria ser fornecido completo com a placa-mãe.

Ao falar sobre o princípio de funcionamento de um disco rígido e suas características, não podemos ignorar qual é o sucessor da versão IDE ATA. A vantagem desta tecnologia é que a velocidade de leitura/gravação pode ser aumentada para 100 MB/s através do uso do barramento Fireware IEEE-1394 de alta velocidade.

Finalmente, a interface SCSI, comparada às duas anteriores, é a mais flexível e rápida (as velocidades de gravação/leitura chegam a 160 MB/s e superiores). Mas esses discos rígidos custam quase o dobro. Mas o número de dispositivos de armazenamento de informações conectados simultaneamente varia de sete a quinze, a conexão pode ser feita sem desligar o computador e o comprimento do cabo pode ser de cerca de 15 a 30 metros. Na verdade, esse tipo de HDD não é usado principalmente em PCs de usuários, mas em servidores.

O desempenho, que caracteriza a velocidade de transferência e a taxa de transferência de E/S, é geralmente expresso em termos de tempo de transferência e quantidade de dados sequenciais transferidos e expresso em MB/s.

Algumas opções adicionais

Falando sobre qual é o princípio de funcionamento de um disco rígido e quais parâmetros afetam seu funcionamento, não podemos ignorar algumas características adicionais que podem afetar o desempenho ou mesmo a vida útil do dispositivo.

Aqui, o primeiro lugar é a velocidade de rotação, que afeta diretamente o tempo de busca e inicialização (reconhecimento) do setor desejado. Este é o chamado tempo de busca latente - o intervalo durante o qual o setor necessário gira em direção ao cabeçote de leitura. Hoje, vários padrões foram adotados para a velocidade do fuso, expressa em rotações por minuto com tempo de atraso em milissegundos:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

É fácil perceber que quanto maior a velocidade, menos tempo é gasto na busca de setores e, em termos físicos, por revolução do disco antes de colocar o cabeçote no ponto de posicionamento desejado do prato.

Outro parâmetro é a velocidade de transmissão interna. Nas trilhas externas é mínimo, mas aumenta com uma transição gradual para as trilhas internas. Assim, o mesmo processo de desfragmentação, que move dados frequentemente utilizados para as áreas mais rápidas do disco, nada mais é do que movê-los para uma trilha interna com maior velocidade de leitura. A velocidade externa possui valores fixos e depende diretamente da interface utilizada.

Por fim, um dos pontos importantes está relacionado à presença de memória cache ou buffer próprio do disco rígido. Na verdade, o princípio de funcionamento de um disco rígido em termos de uso de buffer é um pouco semelhante ao da RAM ou da memória virtual. Quanto maior a memória cache (128-256 KB), mais rápido o disco rígido funcionará.

Requisitos principais para HDD

Não há tantos requisitos básicos impostos aos discos rígidos na maioria dos casos. O principal é uma longa vida útil e confiabilidade.

O principal padrão para a maioria dos HDDs é uma vida útil de cerca de 5 a 7 anos com um tempo de operação de pelo menos quinhentas mil horas, mas para discos rígidos de última geração esse número é de pelo menos um milhão de horas.

Quanto à confiabilidade, a função de autoteste SMART é responsável por isso, que monitora o estado de elementos individuais do disco rígido, realizando monitoramento constante. Com base nos dados coletados, pode-se até formar uma certa previsão da ocorrência de possíveis avarias no futuro.

Nem é preciso dizer que o usuário não deve ficar à margem. Assim, por exemplo, ao trabalhar com um HDD, é extremamente importante manter o regime de temperatura ideal (0 - 50 ± 10 graus Celsius), evitar tremores, impactos e quedas do disco rígido, entrada de poeira ou outras pequenas partículas nele , etc. A propósito, muitos irão. É interessante saber que as mesmas partículas de fumaça de tabaco estão aproximadamente duas vezes a distância entre a cabeça de leitura e a superfície magnética do disco rígido, e o cabelo humano - 5 a 10 vezes.

Problemas de inicialização no sistema ao substituir um disco rígido

Agora, algumas palavras sobre quais ações precisam ser tomadas se por algum motivo o usuário trocou o disco rígido ou instalou um adicional.

Não descreveremos totalmente esse processo, mas nos concentraremos apenas nas etapas principais. Primeiro você precisa conectar o disco rígido e verificar nas configurações do BIOS se um novo hardware foi detectado, inicializá-lo na seção de administração de disco e criar um registro de inicialização, criar um volume simples, atribuir-lhe um identificador (letra) e formate-o selecionando um sistema de arquivos. Só depois disso o novo “parafuso” estará completamente pronto para funcionar.

Conclusão

Na verdade, isso é tudo o que diz respeito brevemente ao funcionamento básico e às características dos discos rígidos modernos. O princípio de funcionamento de um disco rígido externo não foi considerado fundamentalmente aqui, pois praticamente não difere daquele usado para HDDs estacionários. A única diferença é o método de conectar a unidade adicional a um computador ou laptop. A conexão mais comum é através de uma interface USB, que está diretamente conectada à placa-mãe. Ao mesmo tempo, se você deseja garantir o máximo desempenho, é melhor usar o padrão USB 3.0 (a porta interna é de cor azul), claro, desde que o próprio HDD externo o suporte.

Caso contrário, acho que muitas pessoas entenderam pelo menos um pouco como funciona um disco rígido de qualquer tipo. Talvez muitos tópicos tenham sido dados acima, principalmente até mesmo de um curso escolar de física, porém, sem isso, não será possível compreender plenamente todos os princípios e métodos básicos inerentes às tecnologias de produção e utilização de HDDs.

O que é HDD, disco rígido e disco rígido - essas palavras são termos diferentes e amplamente utilizados para o mesmo dispositivo que faz parte do computador. Devido à necessidade de armazenar informações em um computador, surgiram dispositivos de armazenamento de informações, como o disco rígido, que se tornaram parte integrante de um computador pessoal.

Anteriormente, nos primeiros computadores, as informações eram armazenadas em fitas perfuradas - trata-se de papelão perfurado, o próximo passo no desenvolvimento de um computador foi a gravação magnética, cujo princípio de funcionamento é preservado nos discos rígidos atuais. Ao contrário dos HDDs de terabyte de hoje, as informações armazenadas neles somavam dezenas de kilobytes, o que é insignificante em comparação com as informações atuais.

Por que você precisa de um HDD e sua funcionalidade?

Disco rígidoé um dispositivo de armazenamento permanente de um computador, ou seja, sua principal função é o armazenamento de dados a longo prazo. O HDD, ao contrário da RAM, não é considerado memória volátil, ou seja, após desligar o computador e, consequentemente, do disco rígido, todas as informações anteriormente armazenadas neste disco certamente serão preservadas. Acontece que o disco rígido serve como o melhor local no computador para armazenar informações pessoais: arquivos, fotografias, documentos e vídeos ficarão obviamente armazenados nele por um longo tempo, e as informações armazenadas poderão ser usadas no futuro para o seu precisa.

ATA/PATA (IDE)- esta interface paralela serve não apenas para conectar discos rígidos, mas também dispositivos de leitura de disco - unidades ópticas. Ultra ATA é o representante mais avançado do padrão e tem velocidade possível de uso de dados de até 133 megabytes por segundo. Este método de transferência de dados é considerado muito desatualizado e hoje é usado em computadores desatualizados; os conectores IDE não podem mais ser encontrados nas placas-mãe modernas.

SATA (ATA serial)- é uma interface serial, que se tornou um bom substituto para o desatualizado PATA e, ao contrário dele, é possível conectar apenas um dispositivo, mas em placas-mãe econômicas existem vários conectores para conexão. O padrão é dividido em revisões que possuem diferentes taxas de transferência/troca de dados:

• SATA tem uma velocidade de transferência de dados de até 150 Mb/s. (1,2 Gbit/s);
• SATA rev. 2.0 - nesta revisão, a velocidade de troca de dados em comparação com a primeira interface SATA aumentou 2 vezes para 300 MB/s (2,4 Gbit/s);
• SATA rev. 3.0 - a troca de dados para a revisão ficou ainda maior até 6 Gbit/s (600 MB/s).

Todas as interfaces de conexão da família SATA descritas acima são intercambiáveis, mas se você conectar, por exemplo, um disco rígido com interface SATA 2 a um conector SATA da placa-mãe, a troca de dados com o disco rígido será baseada na revisão mais alta , neste caso SATA revisão 1.0.

Filmes favoritos, músicas, fotos de família, vídeos de acontecimentos importantes da vida, e-books, documentos de trabalho - e isso não é tudo o que está armazenado no computador de uma pessoa moderna. Chega um momento em que há muita informação e a memória interna do PC não aguenta mais um único megabyte. É então que na maioria das vezes surge a necessidade de adquirir um drive externo. escrito em um artigo especial em nosso blog.

Para que serve um disco rígido?

Mas a memória sobrecarregada do computador pessoal está longe de ser o único motivo para comprar um disco rígido. Um disco rígido externo é necessário em muitos outros casos. Quais exatamente - descobriremos mais adiante.

• Para descarregar o computador. Você gosta de salvar todos os seus filmes favoritos? Se não houver mais espaço no seu PC, é hora de adquirir uma unidade externa. Isso aliviará a memória interna do computador. Isto é especialmente importante se o disco rígido do PC estiver completamente carregado de informações. Não é segredo que neste caso o computador perde desempenho. Os jogadores podem usar um disco rígido externo para jogos - instalações, salvamentos, etc.
• Para armazenar informações importantes. Muitos usuários estão familiarizados com a situação em que o disco rígido do computador quebrou e todas as informações que estavam no PC desapareceram sem possibilidade de recuperação. Nenhum equipamento está imune a avarias, por isso é importante proteger-se desse risco. Para fazer isso, você deve transferir todas as informações valiosas para uma unidade externa.
• Para mobilidade da informação. Se você precisa ter acesso constante a uma grande quantidade de informações de diferentes computadores, um drive externo é a opção ideal. Uma unidade externa será especialmente útil para o trabalho. Arquivos de documentos podem ser armazenados em disco, permitindo que você tenha sempre acesso rápido a eles.

Benefícios de usar discos rígidos

Alguns usuários podem se perguntar por que uma pessoa moderna precisa de uma unidade externa se existe armazenamento em nuvem. Mesmo assim, o armazenamento externo tem suas vantagens sobre as “nuvens”:

1. Você sempre terá acesso às informações do seu disco rígido, independentemente do acesso à Internet.
2. A velocidade de trabalho com informações do disco é muito maior do que com recursos da nuvem. Os discos rígidos modernos podem gravar grandes quantidades de dados em velocidades incrivelmente rápidas.
3. O disco garante proteção confiável de dados pessoais. Sempre existe o risco de invasão de contas e vazamento de informações pessoais. Se você não deseja que algumas informações acabem na rede, é melhor armazená-las em uma unidade externa. Mas não se esqueça de cuidar também de proteger seu disco rígido contra acessos indesejados.

Como escolher um disco rígido externo?

Hoje no mercado você pode encontrar discos rígidos de diversos fabricantes com diversas características. Para não se enganar na escolha de um dispositivo, você deve prestar atenção aos seguintes parâmetros:

• Tamanho da memória. A escolha do volume depende da finalidade para a qual você está adquirindo o aparelho. Obviamente, para armazenar filmes, fotos e materiais de vídeo, você deve escolher discos grandes - a partir de um terabyte. Para armazenar arquivos de trabalho, 500 GB podem ser suficientes. Ao mesmo tempo, um dispositivo com essa quantidade de memória será mais compacto e mais leve, o que o torna muito móvel.
• Segurança do dispositivo. Se for usado para armazenar informações importantes ou mesmo confidenciais, você deve escolher dispositivos com maior nível de segurança. A classificação de confiabilidade de discos rígidos externos inclui dispositivos de fabricantes como Hitachi, Seagate, Toshiba, Fujitsu, Western Digita e outros.
• Dimensões. Se você costuma carregar um disco rígido com você, seria aconselhável optar por modelos compactos. Os melhores discos rígidos externos de 2017 são pequenos e com capacidade bastante grande. Mas vale a pena considerar que o custo de tais dispositivos será adequado.

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Disco rígido: por que precisamos de partições? Muitas vezes as pessoas me perguntam: por que precisamos de duas, três ou mais seções e com base em que devemos escolher seu número e tamanho? Provavelmente não existe uma resposta universal para esta questão, mas algumas recomendações podem ser dadas. Vamos considerar duas opções:
Opção 1. Existe uma partição lógica para tudo.
Prós:
- O espaço livre é usado da maneira mais eficiente possível (tabelas FAT muito inchadas podem ser negligenciadas).
- Se um amigo vier até você com seu disco rígido, depois de conectar sua primeira partição não “interferirá” entre seu C e D, mudando seu D para E, E para F..., criando problemas de software em todas as unidades lógicas, exceto primeiro.
Desvantagens:
- Restaurar arquivos excluídos torna-se extremamente problemático (o principal problema é o sistema operacional e, principalmente, seu arquivo de paginação), pois O Windows redimensiona constantemente o arquivo de paginação e cria e exclui arquivos temporários, o que faz com que os setores ocupados pelo arquivo excluído sejam sobrescritos fisicamente.
- Muito rapidamente (especialmente graças a um sistema operacional ou vários sistemas operacionais) arquivos e pastas tornam-se extremamente fragmentados.

Vamos considerar um exemplo de tarefa: Precisamos determinar quantas vezes (vamos chamá-la de k) a velocidade de leitura cai se o arquivo estiver fragmentado. Solução: Existe uma partição lógica com tamanho de cluster de 32 KB e um arquivo de 20 MB com fragmentação de 20%.
Suponhamos também que a velocidade de leitura sequencial seja de 20 MB/s e o tempo de posicionamento seja de 10 ms (na realidade esse tempo é bem maior, o que aumenta k, mas esse tempo é conveniente para cálculos). Assim, o arquivo ocupa 640 clusters, dos quais 128 estão fragmentados e para lê-los é preciso gastar tempo no posicionamento: 1280 ms no total.
Acontece que a leitura de tal arquivo levará 1 + 1,28 segundos (tempo de leitura sequencial + tempo de posicionamento), o que é 2,28 vezes mais do que a leitura de um arquivo não fragmentado.

Em uma nota (!):
- Com tamanho de cluster de 16 ou 8 KB, o tempo total de busca aumenta 2 ou 4 vezes, respectivamente (devido ao aumento do número de setores, inclusive aqueles que requerem posicionamento para acesso).
- À medida que a velocidade de leitura linear aumenta, o fator de perda de desempenho aumenta (ao passar da leitura não fragmentada para a fragmentada), embora o desempenho total aumente.
Em outras palavras, quanto mais rápida for a velocidade de leitura linear, mais você poderá se beneficiar com leituras não fragmentadas.
- Com fragmentação de 40(10)%, o tempo total de busca aumenta (diminui) em 2 vezes.
- Em geral, ao estimar parâmetros de velocidade dentro de limites razoáveis, você pode usar a seguinte fórmula:

k é o fator de redução da velocidade de leitura/gravação de um arquivo fragmentado em comparação com um arquivo não fragmentado.
Opção 2: Existem várias unidades lógicas.
Desvantagens:
Se você particionar e usar unidades lógicas incorretamente, na melhor das hipóteses você não ganhará nada em comparação com a opção 1.
Torna-se mais difícil utilizar plenamente todo o espaço disponível.

Vejamos um exemplo. Existem 4 unidades lógicas e cada uma tem 180 MB livres. Há um total de 720 MB, mas é impossível gravar um filme de 650 MB.
Prós: (quando dividido e usado corretamente!)
- Baixa taxa de fragmentação do sistema e, como resultado, o desempenho máximo do HDD é mantido por muito mais tempo do que no caso de uma única partição.
- Desfragmentação em alta velocidade(!) do sistema. A desfragmentação do sistema pode ser dividida em várias partes.
- Torna-se possível utilizar corretamente programas para recuperar arquivos excluídos. Aqueles. O arquivo de reversão (e a versão do arquivo recuperado) é gravado em outra partição. Um programa que não consegue recuperar um arquivo pelo menos não piorará a situação. A probabilidade de recuperação está se aproximando de 100%.
- Cada sistema operacional pode (e deve) ser instalado em uma partição separada.
Assim, a consideração dos prós e contras acabou.
Darei uma possível opção de particionamento em discos lógicos, que qualquer um pode refazer “para si”.

Disco C: Partição para o 1º sistema operacional. Se for o Windows 98, 1 GB é mais que suficiente, mesmo se você definir o tamanho mínimo do arquivo de paginação para 256 MB. Com 128 MB de RAM, é extremamente difícil imaginar uma situação em que o Swap (arquivo de troca) seja maior que 256 MB. É útil (e altamente desejável) desfragmentá-lo e colocá-lo no início da unidade C.
O sistema ficará mais rápido se você mudar de FAT32 para FAT (FAT16).
Ao usar FAT em uma partição de 1 GB, você poderá usar melhor o espaço em disco se definir o tamanho do cluster para 16 KB, o que requer a configuração do tamanho da unidade C para pouco menos de 1 GB, por exemplo, 988 MB.

Disco D: Mesmo que você não vá instalar um 2º sistema operacional, é aconselhável disponibilizar espaço para ele imediatamente, pois então você terá que mexer muito no Partition Magic. Se a segunda partição não for alocada para o Windows XP, 1 GB será suficiente mesmo para o Windows 2000.
Naturalmente, isso está sujeito à condição de que seu arquivo de paginação seja colocado em outra partição.
É extremamente útil combiná-lo com o arquivo de paginação do Windows 98, para o qual você precisa definir o mesmo tamanho mínimo e renomear (D:\)pagefile.sys (Swap Windows 2000) para (C:\)Win386.Swp (Swap Janelas 98).
Isso pode ser feito usando Regedit.exe no Windows 2000. Não vou falar sobre a tecnologia de trabalho com o registro, apenas direi que você precisará renomear 4 locais no registro se isso for feito imediatamente após a instalação do Windows 2000 , e em 6 locais se esta operação for realizada posteriormente.
Tal como acontece com a unidade C, você pode aumentar o tamanho do disco para 988 MB e usar FAT.

Disco E: Se dois sistemas operacionais forem suficientes para você, o disco E poderá ser usado para vários programas que você usa. Deve-se enfatizar que os tamanhos dos discos do sistema foram escolhidos com base no fato de que você não instalará nada neles, exceto o próprio sistema operacional.
Porque programas adicionais serão instalados em uma partição separada e, quando o Windows for demolido e todos os programas forem reinstalados posteriormente, todos eles serão desfragmentados (a menos, é claro, que estivessem neste estado antes da demolição). Além disso, muitos programas (mas não todos) não precisarão ser mantidos em duas cópias: para Windows 2000 e Windows 98.
Alguns programas funcionarão sem reinstalação. Com essa abordagem, os programas mais usados ​​cabem em programas de mais de 1 GB específicos para você.
Se você não instalar jogos aqui, não poderá adicionar mais do que 1–1,5 GB. Se dois sistemas operacionais não forem suficientes, então o Disco E, F... será reservado para os sistemas necessários, e o que for dito sobre o Disco E será aplicado à próxima seção (ou seja, para todos os sistemas do sistema).

Disco F, G... então você pode fazer um disco para jogos e filmes. Um disco de jogo conterá um número médio de arquivos, portanto não é aconselhável criar clusters de 16 ou 32 KB nele. Na partição de filmes (e músicas), ao contrário, é aconselhável forçar o tamanho do cluster para 32 KB.
Se você usar um disco rígido de 20 GB, depois de criar as partições listadas acima, você terá cerca de 16 a 17 GB restantes para essas duas partições. É improvável que você jogue tantos jogos simultaneamente que não cabem em 1–3 GB.
Portanto, 14-16 GB podem ser alocados para filmes. A desfragmentação de todas as partições criadas, com quase qualquer grau de fragmentação, levará cerca de 10 a 15 minutos, com exceção da partição maior, no entanto, se você armazenar apenas arquivos grandes lá (e é para isso que tudo estava indo), então a desfragmentação lá, se necessária, não acontecerá em breve.
Além disso, não levará mais de uma hora para ser concluído.
Em princípio, você não precisa criar seções separadas para jogos e filmes (arquivos grandes), mas ainda assim, ao trocar de jogo com frequência, seria bom poder desfragmentá-los rapidamente.
Este último pode ser usado para criar uma partição para um grande número de arquivos muito pequenos, que também mudam frequentemente de tamanho (por exemplo, para documentos ou programas). É improvável que você precise de mais de 100–120 MB para essas necessidades.
Ao usar FAT, o tamanho do cluster pode ser definido para 2 KB, e ao usar FAT32 - 512 bytes (para uso mais completo do espaço em disco). A vantagem de colocar esta partição por último nesta configuração é que você pode aumentar rapidamente o tamanho desta partição a qualquer momento.
- Lembre-se de que existem muito mais utilitários para recuperação de FAT do que para recuperação de FAT32.
- Você pode estimar a perda de espaço em disco devido ao fato de o tamanho do arquivo não ser um múltiplo do tamanho do cluster usando a fórmula:

- Já ao usar um disco de 6 a 15 GB, a eficiência da opção de particionamento acima torna-se significativamente menos eficaz.
Ao usar discos rígidos com capacidade de 30, 40 ou mais GB, a situação é oposta. Capacidade adicional pode ser gasta no aumento da partição para arquivos grandes.
Em discos desses tamanhos, ter uma partição é extremamente ineficaz (já que o sistema operacional mantém na memória o FAT XX das partições com as quais trabalha; no caso de uma partição grande, um FAT32 muito “inchado” estará constantemente presente na memória).

Sobre utilitários para manipulação de partições. Você pode usar o programa DOS FDisk.Exe, que pode ser encontrado no diretório C:\Windows\Command ou Partition Magic (a versão mínima que conheço é 5.0, atualmente existe a versão 7.0).
Para usar o segundo programa, você precisa instalar o Windows.

Como usar esses utilitários. Aqueles que tiveram que particionar e formatar discos de 20 GB ou mais sabem o quão mais rápido o Partition Magic faz isso com a verificação de setor defeituoso desativada (para equalizar as condições de trabalho com o FDisk).
Além disso, o FDisk funciona com perda total de todos os dados, e o Partition Magic permite que você não perca nada (tudo depende de suas mãos).
Portanto, se você já possui alguma partição, use o Partition Magic. Se o disco rígido for “novo”, primeiro você precisa criar uma partição grande usando FDisk.Exe.
Formate-o usando o Format.com, instale o Windows 9X/Me/NT/2000 (não todos, claro, mas o que você escolher) e o Partition Magic e crie partições literalmente instantaneamente no Windows, porque... Quanto menos dados houver para perder, mais rápido o Partition Magic funcionará.
Concluindo, gostaria de dizer que o objetivo principal do artigo é propor uma opção de particionamento de um disco rígido em partições e mostrar por que isso é necessário e o que oferece.
É por isso que prestei muito menos atenção às questões “como” fazer isso, em contraste com as questões “o que” e “o que” fazer, porque Este é um tópico para um artigo separado.

Vadim Shutko,