No Image

Современная емкость жесткого диска

СОДЕРЖАНИЕ
245 просмотров
10 марта 2020

Такой компонент компьютера, как жесткий диск (HDD), обладает множеством некоторых особенностей, о которых очень полезно будет узнать начинающим пользователям. Да и продвинутым не помешает. Сейчас мы подробнее остановимся на таком параметре, как емкость HDD. Любой пользователь ПК должен это знать. Чуть ниже мы разберем, что такое максимальная, заявленная и реальная емкость HDD. А также нами будут описаны причины, по которым размер жесткого диска может уменьшиться. Также сейчас получают распространение SSD – твердотельные накопители информации, в которых нет подвижных частей, как в привычных «хардах». Но пока что цена на них довольно высока, хоть и намечается тенденция к падению.

Максимальная емкость современных HDD

Когда-то пользователи были рады «винчестерам» с объемом в 40 Гбайт, но эти времена уже канули в Лету. Объем современных HDD измеряется теперь в терабайтах. Один терабайт равен примерно 1000 гигабайт. Согласитесь, это очень много. Но это только на первый взгляд. Постепенно HDD «забивается» фильмами и музыкой, и места катастрофически не хватает. Если вы решили собрать новый ПК, стоит обратить пристальное внимание на объем HDD. Как раз в этом случае – «больше – значит, лучше». В наше время максимальная емкость HDD, доступного для покупки, равняется 8 Тбайт. С таким параметром можно смело качать все, что угодно. А пара таких «винчестеров» в ПК позволят забыть о проблемах со свободным местом на долгое время. Конечно, цена этих монстров заметно отличается от стоимости бюджетных «двухтерабайтников» (коих гораздо больше).

Некоторые проблемы со старыми ПК

Владельцам старых ПК полезно будет узнать, что если они захотят заменить свой старенький «винчестер» на что-либо большего объема, то могут возникнуть некоторые проблемы. Дело в том, что некоторые старые материнские платы категорически отказываются поддерживать HDD объемом более 138 Гбайт. Это связано с ошибкой популярного для таких плат BIOS Award. В такой ситуации можно попробовать обновить BIOS. Award давно выпустили патч для этой ошибки. В любом случае пропускная способность интерфейса ATA не сможет поддерживать HDD большой емкости (терабайт и выше). Здесь понадобится замена всей материнской платы. А если менять нужно «материнку», то придется обновлять и все остальные компоненты ПК, включая корпус и блок питания. Так что проще купить сразу новый «системник».

HDD для ноутбуков

С ноутбуками получается не такая радужная ситуация, как с ПК. Установить на лэптоп жесткий диск большего объема, конечно, можно. Но особого прироста свободного места вы не заметите. Дело в том, что на данном этапе максимальная емкость HDD для ноутбука составляет всего 2 Тбайт. Материнские мини-платы ноутбуков попросту не поддерживают тех емкостей, которые доступны пользователям ПК с полноразмерными «материнками». Здесь может спасти только покупка внешнего HDD. Конечно, по скорости чтения ему далеко до внутренних. Но все же какой-никакой прирост свободного места.

Уменьшение емкости HDD

В силу некоторых причин максимальная емкость жесткого диска со временем может уменьшиться. Это связано в основном со внешними факторами. Сторонники популярного мифа о том, что от частого форматирования объем диска может уменьшиться, неправы. Емкость HDD может падать только от физического воздействия. К таким относятся удар, сильная встряска (только при работе), скачок напряжения от блока питания. Из-за воздействия этих факторов на поверхности диска появляются «битые» кластеры. Конечно, чтобы потеря объема была заметна, придется «убить» немалое их количество. Но в этом случае диск просто прекратит работать. Его можно будет выкидывать, так как «оживить» такое устройство совершенно невозможно.

Заявленный и реальный объем HDD

Производители жестких дисков обычно гордо пишут на своих устройствах объем пространства для хранения данных в целых числах. Однако реальная емкость HDD зачастую отличается от заявленной. С чем это связано?

Во-первых, производители заявляют максимальный объем «на глазок», руководствуясь тем, что в таблице международной системы измерений 1 Гбайт равен 1 миллиарду байт. На самом же деле гигабайт равен 107 миллиардам. Чем больше максимальный объем HDD, тем больше «гигов» в нем не хватает. К примеру, если у вас «винчестер» с заявленной емкостью в 200 Гбайт, то реальная его емкость составит 186 Гбайт. И с этим уже ничего сделать нельзя. Таблица измерений заверена ГОСТом.

Во-вторых, на каждом HDD имеется системный раздел для записи отладочной информации. Он тоже несколько ограничивает максимальную емкость HDD, хоть и не намного.

Заключение

Вообще, вопрос о максимальном объеме жесткого диска довольно обширен и одной статьи здесь не хватит. И все же некоторые общие аспекты были рассмотрены. Теперь гораздо легче понять, от чего зависит максимальный объем. Также многих интересовал вопрос о том, чем отличается реальный объем от заявленного и по каким причинам может уменьшиться емкость HDD. Что это за причины, мы разобрали. Следите за своим HDD и все с ним будет в порядке, пока он не «умрет» своей смертью.

Объём жёсткого диска (также используются термины размер, ёмкость) — максимальное количество информации, которое способен вместить жёсткий магнитный диск.

Содержание

Ограничения ёмкости [ править | править код ]

По мере развития жёстких дисков их максимальная ёмкость стремительно увеличивалась. На пути этого увеличения время от времени возникали препятствия — ограничения широко используемых программных и аппаратных интерфейсов, используемых способов адресации, а также характеристики ПО. В этом списке приводятся ограничения (большей частью исторические) существующие или существовавшие в персональных компьютерах на размер жёстких дисков, разделов и/или файловых систем.

Ограничение Описание
8 МБ Ограничение на диск в ОС CP/M (при общем числе не более 16 дисков).
10,4 МБ Фиксированный размер диска в PC/XT: 306 цилиндров, 4 головки, 17 секторов на дорожку.
15 MБ Максимальный размер раздела для MS-DOS 1 и 2 при стандартном размере сектора. [1]
16 МБ Предельный размер для FAT12. [2]
32 МБ Ограничение на размер раздела для MS-DOS 3 для файловой системы FAT16: размер кластера 2 КБ, не более 16 384 кластеров. [2]
128 МБ Ограничение на размер FAT16 в MS-DOS 4: число кластеров до 65 526, размер кластера 2 КБ. [2]
504 МБ Ограничение схемы адресации CHS (см. ниже).
2 ГБ Максимальный размер файловой системы FAT16 при 32-КБ кластере. Для Windows NT это величина за счёт 64-КБ кластеров равна 4 ГБ. [3]
2,1 ГБ Некоторые материнские платы выделяли 12 битов на хранение числа цилиндров (4095 × 16б × 63 → 2,1 ГБ). [4]
3,2 ГБ Ошибка некоторых биосов Phoenix (4.03 и 4.04), приводящая к зависанию в CMOS setup, если диск превышает в размере 3277 МБ. [4]
4 ГБ Лимит на размер FAT16 раздела в Windows NT.
Лимит раздела, создаваемого Windows NT 3.51/4.0 Workstation при установке [5] (связано с тем, что при установке создаётся раздел FAT16, который конвертируется потом в NTFS).
4,2 ГБ Прямая трансляция числа секторов/головок методом последовательного уменьшения в 2 раза числа цилиндров и удвоения числа головок (т. н. Large или ECHS (Extended CHS)) приводила к лимиту в 1024 головки: 1024 × 128 × 63 × 512 → 4,2 ГБ. [4]
7,8 ГБ Лимит на размер системного диска Windows NT 4.0. [6]
7,9 ГБ При уменьшении числа головок до 15 режим ECHS (revised ECHS) позволял методом удвоения получить конфигурацию с 15 × 2 × 2 × 2 = 240 головками, что давало предел в 7,9 ГБ.
8,4 ГБ Ограничение BIOS (см. ниже).
32 ГБ Искусственное ограничение на размер раздела FAT32 в Windows 2000, XP. Разделы большего размера форматировать система отказывалась. [7] [8] Причиной является рациональное использование ресурсов: FAT32 при большем размере раздела теряет производительность, а NTFS, напротив, при малом размере раздела (

10 GiB) слишком расточителен.

Максимальный поддерживаемый размер диска Windows 95. [9] 33,8 ГБ Большие диски сообщают о себе 16 головок, 63 секторах и 16 383 цилиндрах. При использовании для вычисления реального числа цилиндров (деления ёмкости на 16 × 63) число цилиндров получается больше, чем 65 535, что приводит к зависанию некоторых биосов. Именно из-за этой проблемы на многих дисках того времени присутствовали джамперы ограничения ёмкости до 32 ГБ. 128 ГБ
137 ГБ [4] Ограничение стандартов с ATA-1 по ATA/ATAPI-5 (см. ниже). Лимит в Windows XP SP1 на размер раздела NTFS (исправлено в SP2). Максимальный размер FAT32, создаваемый Windows 98. [7] Максимальный размер SFS в ОС семейства Amiga. 2 ТБ Максимальный размер всего диска (без учёта разделов), поддерживаемый MBR. Ограничения MBR: размер раздела, а также расстояние от начала раздела до контейнера (до начала диска в случае первичного раздела, до начала расширенного раздела в случае логических томов) — 32-битное число секторов, то есть и тот, и другой параметр не может быть больше 2 ТБ. Максимальный размер файловой системы ext3 на 32-битной архитектуре. Максимальный размер раздела для загрузки Windows XP (в силу ограничений MBR). 8 ТБ Предел FAT32. [8] 16 ТБ Максимальный размер ext3 на 64-битной архитектуре (4-КБ блок), на Alpha при 8-КБ блоке может быть до 32 ТБ. Максимальный размер NTFS при 4-КБ кластере. Максимальный размер файловой системы ReiserFS 3.6. [10] Максимальный размер файловой системы ISO 9660 (используемой на оптических дисках). 64 ТБ Лимит на размер spanned-массива дисков в Windows 2003. [11] 256 ТБ Максимальный размер файловой системы NTFS (при 64-КБ кластере) в существующих 32-битных реализациях. [7] [11]
Читайте также:  Efi system partition как удалить acronis

48-bit LBA способно адресовать до 2 48 = 256 × 2 40 <displaystyle 2^<48>=256 imes 2^<40>> байт, что составляет 256 ТиБ. К концу 2011 года на рынке имелись внутренние жёсткие диски объёмом не более 4 ТБ.

512 ТБ Рекомендуемый максимальный размер файловой системы exFAT. [12] 4 ПБ Лимит JFS при 4-КБ блоке. [10] 8 ПБ Лимит NFS. [10] 137 ПБ Лимит адресации секторов ATA-6 (48-bit LBA). 1 ЭБ Максимальный размер ext4. [13] 8 ЭБ Лимит XFS. [10] 16 ЭБ Лимит HFS+. 64 ЭБ Теоретический максимальный размер файловой системы exFAT. [12] 256 ЗиБ Максимальный размер файловой системы ZFS. 1 ЙБ Теоретический предел NTFS при 64-КБ блоках и 64-битной адресации (в настоящий момент используется 32-битная). [7]

504 МБ [ править | править код ]

Ограничение MS-DOS на допустимое число головок — 16 (1024 цилиндра, 63 сектора на дорожку, 16 головок, 512 байт на сектор). [4] [14]

Программное обеспечение времен начала 1990-х годов, такое как MS-DOS, для работы с жёстким диском использовало вызов Int 13h.

Адресация блоков диска в вызове Int 13h выглядит как номера цилиндра (англ. cylinder ), головки ( head ) и сектора ( sector ) — C/H/S. При этом на C отводится 10 бит, на H — 8, на S — 6.

Обработчик Int 13h в BIOS вписывает эти номера в управляющие регистры контроллера IDE. В этих регистрах на C отводится 16 бит, на H — 4, на S — 8.

Совокупность того и другого приводит к общему ограничению C/H/S = 10/4/6 бит (всего 20 бит), что позволяет адресовать 2 10 × 2 4 × ( 2 6 − 1 ) = 1024 × 16 × 63 = 1 032 192 <displaystyle 2^<10> imes 2^<4> imes (2^<6>-1)=1024 imes 16 imes 63=1,032,192> секторов [15] . При размере сектора в 512 байт это даёт 528 482 304 байт (504 МБ).

Максимум BIOS IDE Общее ограничение
Секторов на дорожку 63 255 63
Поверхностей (головок) 256 16 16
Дорожек 1024 65536 1024
Объём 8 064 Мбайт 127,5 Гбайт 504 Мбайт

Данное ограничение стало ощутимым в 1994—1995 годах, примерно во время первых микропроцессоров Pentium. Для его обхода была придумана трансляция значений CHS в коде обработчика Int 13h в BIOS. Среди алгоритмов трансляции был и LBA (англ. Linear Block Addressing ), когда CHS-адрес преобразовывается в линейный адрес, который уже и передаётся в контроллер диска.

Теоретически разные методы трансляции должны давать одинаковый результат, однако из-за особенностей некоторых реализаций трансляции, а также организации структур данных (разделов) на дисках, информация, записанная на диск в одной трансляции, могла быть недоступна в других трансляциях. Для смены режима трансляции диска необходимо было «переразбить» диск (пересоздать таблицу разделов), что означало потерю информации, уже записанной на диск.

8,4 ГБ [ править | править код ]

Максимально возможная величина для прерывания INT 13 — 1024 цилиндра, 63 сектора, 255 головок. Ограничение многих BIOS того времени (P1-P2), при попытке определить диск с размером больше 8 ГБ такие BIOS зависали, так как число головок обязано быть меньше 256. [4]

В интерфейсе Int 13h для номера цилиндра отведено 10 бит, для номера головки — 8, для номера сектора — 6, всего 24 бита. Это позволяет адресовать 2 10 × 2 8 × ( 2 6 − 1 ) = 1024 × 256 × 63 = 16 515 072 <displaystyle 2^<10> imes 2^<8> imes (2^<6>-1)=1024 imes 256 imes 63=16,515,072> секторов [15] , что при размере сектора в 512 байт даёт 8 455 716 864 байт (8064 МБ, 7,875 ГБ).

К тому времени, когда это стало проблемой — около 1997—1998 годов — стали массово использоваться полноценные многозадачные ОС, такие, как GNU/Linux, FreeBSD и Windows NT. Так как код Int 13h в BIOS никогда не разрабатывался с учётом многозадачности (в частности, он нагружает процессор бесконечным циклом в ожидании прерывания от контроллера), эти ОС не могли пользоваться Int 13h в своей работе. Вместо этого они — как ранее Novell NetWare — включали драйвер IDE, напрямую обращающийся к аппаратуре контроллера. Это снимало связанные с Int 13h ограничения при работе уже загруженной ОС, но проблема с загрузкой (запуском загрузчика системы из раздела диска, расположенного за доступной для BIOS границей) оставалась.

Для решения проблемы разработчики BIOS расширили Int 13h новыми подфункциями, принимавшими номер сектора как 64-битное целое число (LBA) без деления на C/H/S. Разработчики ОС внедрили поддержку этого новшества в загрузчики (в Windows — это один из пакетов обновления для Windows NT 4.0 в 1997 году), после чего проблема перестала существовать.

128 ГБ [ править | править код ]

Аппаратный интерфейс регистров > 2 16 × 2 4 × ( 2 8 − 1 ) = 65536 × 16 × 255 = 267 386 880 <displaystyle 2^<16> imes 2^<4> imes (2^<8>-1)=65536 imes 16 imes 255=267,386,880> секторов [15] , что при размере сектора в 512 байт даёт 136 902 082 560 байт (127,5 ГБ).

Решение проблемы с таким ограничением возможно только на уровне аппаратуры (и обновления драйверов для использования новых возможностей аппаратуры). Оно было принято в стандарте ATA/ATAPI-6 в виде отправки адреса в контроллер дважды в определённой последовательности (48-bit LBA). [16]

В семействе Windows поддержка 48-bit LBA была добавлена в SP4 для Windows 2000 и в SP2 для Windows XP. Кроме того, в Windows 2000 также требуется явно активизировать эту поддержку с помощью редактирования реестра. [17]

Другие ограничения [ править | править код ]

Помимо ограничений интерфейсов IDE и BIOS, имелись и другие барьеры — ошибки и ограничения в программах, ОС и в коде BIOS.

Например, DOS не поддерживает работу с количеством головок больше 255, поэтому в этой операционной системе не приемлема геометрия, в которой количество головок равно 256. Это означает, что в компьютерах, где в BIOS не поддерживалась трансляция с заменой количества головок 256 на 255, доступ к дискам объёмом больше 2 10 × 2 7 × ( 2 6 − 1 ) = 1024 × 128 × 63 = 8 257 536 <displaystyle 2^<10> imes 2^<7> imes (2^<6>-1)=1024 imes 128 imes 63=8,257,536> секторов был под вопросом. При размере сектора в 512 байт это даёт 4 227 858 432 байт (4032 МБ, 3,94 ГБ).

Валерий Косихин

06 января 2019

Честно говоря, у нас были сомнения, стоит ли в этом году подводить итоги развития жестких дисков. Сами по себе механические накопители еще нескоро прекратят свое существование даже в домашних компьютерах, не говоря уже о хранилищах больших объемов информации, но широкая публика уже давно утратила интерес к тому, как производители HDD постепенно наращивают плотность магнитной записи и выпускают устройства все большего объема. Однако по крайней мере пока что, как нам кажется, традицию стоит продолжать. В прошедшем году индустрия освоила одну из ключевых технологий, необходимых для покорения новых рубежей емкости, TDMR (Two Dimensional Magnetic Recording — «двухмерная магнитная запись»), и теперь стоит на пороге значительных преобразований, связанных с внедрением термомагнитной записи.

2018 год позволил жестким дискам освоить объем в 15 Тбайт с применением черепичной записи данных (SMR — Shingled Magnetic Recording), а устройства на основе стандартной PMR (Perpendicular Magnetic Recording) доступны в конфигурации 14 Тбайт. Кроме того, возобновился прогресс в сфере тонких 2,5-дюймовых HDD с интерфейсом SATA, которые достигли 2 Тбайт без помощи SMR. В то же время ушли на покой целые семейства жестких дисков, которые производились ранее, но уже не соответствуют запросам покупателя, избалованного твердотельной памятью. Рассмотрим более подробно, как выглядит сегодня ландшафт рынка магнитных накопителей.

⇡#Серверные HDD форм-фактора 3,5 дюйма

Жесткие диски класса Nearline стоят на переднем крае борьбы за плотность записи и год за годом достигают новых показателей объема. В конце 2017 года Toshiba покорила отметку в 14 Тбайт за счет серии дисков MG07ACA, но затем ее каталог пополнился лишь аналогичными моделями под маркой MG07SCA объемом 12 и 14 Тбайт, разве что с интерфейсом SAS вместо SATA. Однако Toshiba проложила дорогу на рынок новейшим пластинам Showa Denko полезной емкостью 1,55 Тбайт с использованием стандартной перпендикулярной технологии записи, которые уже нашли применение и в потребительских устройствах.

Эстафету инноваций в этом году приняли Seagate и Western Digital. Так, Seagate представила Nearline-накопитель Exos X14 объемом 14 Тбайт. В отличие от аналогичного предложения Toshiba, герметичный корпус Exos X14, заполненный гелием, содержит восемь пластин емкостью 1,75 Тбайт каждая. Столь высокой плотности хранения данных удалось достигнуть за счет применения так называемой двухмерной магнитной записи, хотя в данном случае более корректно говорить о чтении. TDMR (Two Dimensional Magnetic Recording) — одна из технологий, внедрения которых в коммерческих жестких дисках мы ждали уже несколько лет. Этот прием сам по себе не приводит к увеличению плотности записи, но позволяет сделать более надежным чтение данных с близко расположенных дорожек. TDMR увеличивает соотношение «сигнал — шум» за счет применения массива головок, обрабатывающих одновременно одну или несколько дорожек. В новой модели Seagate она работает «поверх» стандартной перпендикулярной магнитной записи, а более изощренные методы — SMR или HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) — не применяются. Чрезвычайно высокая емкость пластин в сочетании со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин обязана сделать Exos X14 не только самым емким магнитным накопителем Seagate, но и наиболее производительным среди предложений класса Nearline, хотя конкретные спецификации новых моделей производитель пока не разглашает.

Серверные HDD производства Western Digital в минувшем году прошли полный ребрендинг как следствие интеграции наследия Hitachi Global Storage Technologies в объединенную корпорацию. Официально окончена жизнь массы Nearline-моделей небольшой емкости, которые раньше фигурировали на сайте HGST, и даже само упоминание HGST полностью исчезло из названия жестких дисков.

Так, накопители на платформе HelioSeal объемом от 8 до 12 Тбайт теперь сосредоточены под новой маркой WD Ultrastar DC HD500 (за исключением WD Gold, который еще сохраняет отдельный бренд). Компания пополнила эту серию диском DC HC530, который, подобно Exos X14 от Seagate, содержит восемь пластин по 1,75 Тбайт совокупной емкостью 14 Тбайт. Эта модель также обладает технологией TDMR в сочетании с перпендикулярной магнитной записью. В отличие от Seagate, Western Digital опубликовала подробные характеристики передового накопителя. Известно, что двухступенчатый актуатор нового поколения в Ultrastar DC HC530 несет две считывающих головки, а устойчивая скорость линейного чтения/записи достигает 267 Мбайт/с. Для ускорения операций произвольной записи применяется DRAM-буфер объемом 512 Мбайт и так называемая Media Cache — система резервных зон, распределенных по площади пластин.

В то время как Seagate давно охладела к черепичной магнитной записи (самый свежий из таких HDD у Seagate имеет емкость 8 Тбайт), а Toshiba вовсе не производила дисков с SMR, Western Digital продолжает использовать эту технологию для покорения рубежей емкости, пока недоступных в рамках стандартной перпендикулярной записи, пусть и с поддержкой TDMR. Последний SMR-накопитель, несущий имя HGST (Ultrastar Hs14, 14 Тбайт), теперь продается под маркой Ultrastar DC HC620 вместе с новым диском объемом 15 Тбайт. Младшая модель этой серии оснащена восемью пластинами объемом 1,75 Тбайт, а старшая — таким же количеством по 1,875 Тбайт. Максимальное устойчивое быстродействие в операциях линейного чтения/записи у них составляет 233 и 255 Мбайт/с соответственно.

Ultrastar DC HC620 объемом 15 Тбайт — это самый «крупный» жесткий диск, который индустрия породила в настоящий момент, но не будем забывать, что технология SMR вызывает чрезвычайно сильное падение производительности при удалении и перезаписи данных из-за необходимости выполнить RMW (Read-Modify-Write). Впрочем, в новейших моделях Western Digital этот фактор в какой-то степени скомпенсирован отсутствием проверочного чтения блока дорожек при каждой операции RMW. Кроме того, Ultrastar DC HC620 является так называемым host-managed-накопителем (в отличие от старых предложений Seagate). Это значит, что операционная система должна организовать поток команд таким образом, чтобы свести к минимуму число операций RMW, но большинство ОС не обладает такими функциями.

Прежде чем WD избавилась от названия HGST в маркировке жестких дисков, на рынок успели попасть накопители HGST Ultrastar 7K6 и Ultrastar 7K8, которые затем были собраны в серию Ultrastar DC HC300. Отличительной чертой этих HDD является чрезвычайно высокая плотность записи, достигнутая с помощью «чистой» PRM без подспорья в виде технологии SMR или TDMR. WD использовала четыре пластины емкостью 1,5 Тбайт в модели объемом 6 Тбайт и пять таких пластин в модели на 8 Тбайт, старшем представителе семейства. За счет сравнительно небольшого числа пластин разработчики Ultrastar DC HC300 обошлись без герметичного корпуса, наполненного гелием, а высокая плотность записи обеспечивает устойчивую скорость линейного доступа к данным на уровне 255 Мбайт/с.

Western Digital очистила каталог HGST от множества устаревших моделей небольшой емкости. В строю осталась только серия Ultrastar DC HC200, представленная в 2016 году под именем Ultrastar 7K2. Она включает HDD с интерфейсом SATA объемом 1 и 2 Тбайт с размером сектора 512 байт — последняя характеристика важна для определенных приложений, не приспособленных к современной разметке блоков по 4 Кбайт.

⇡#Серверные HDD форм-фактора 2,5 дюйма (SFF)

Жесткие диски со скоростью вращения шпинделя 10–15 тыс. об/мин постепенно уходят со сцены под давлением твердотельных накопителей. Накопители HGST Ultrastar C10K1800 и Ultrastar C15K600 исчезли из списка актуальных предложений Western Digital, хотя какие-то остатки все еще можно найти в продаже. В игре остались только Seagate и Toshiba, но за прошедший год ни та ни другая компания не представила новых моделей высокопроизводительных HDD форм-фактора SFF.

Seagate все так же предлагает устройства марки Exos 10E2400 со скоростью вращения шпинделя 10 тыс. об/мин и максимальным объемом 2,4 Тбайт, а также 15-тысячники Exos 15E900 объемом до 900 Гбайт. У Nearline-дисков непрерывно возрастает объем, но пропускная способность в операциях за секунду стоит на месте, а значит, SFF-модели Seagate остаются востребованными, особенно благодаря сложной системе буферов, которая включает Flash-память для кеширования операций чтения и резервные зоны на поверхности пластин для ускорения записи. Кроме того, у Seagate есть семейство 2,5-дюймовых серверных накопителей начального уровня Exos 7E2000: это устройства объемом вплоть до 2 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, которые поставляются только с интерфейсом SATA.

Альтернативой 2,5-дюймовым серверным HDD Seagate являются новинки 2017 года от Toshiba из серий AL15SEB (10,5 тыс. об/мин) и AL14SXB (15 тыс об/мин) с объемом вплоть до 2,4 Тбайт и 900 Гбайт соответственно.

⇡#HDD для настольных ПК и NAS

Потребительские HDD с каждым годом все больше похожи на Nearline-модели соответствующих производителей. Десктопные серии снимаются с производства или давно не обновлялись, а накопители для NAS различного типа процветают и не уступают по основным характеристикам своим серверным прототипам.

Так, большая часть потребительских моделей Seagate теперь доступна в объеме 14 Тбайт. Среди них серии BarraCuda Pro, IronWolf (модели объемом от 6 до 14 Тбайт), IronWolf Pro и SkyHawk Pro обладают скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, и только диски SkyHawk без слова Pro в названии довольствуются частотой 5900 об/мин. Нетрудно догадаться, что дебютанты основаны на аппаратной платформе, впервые испытанной в корпоративном жестком диске Exos X14. Они выполнены в герметичном корпусе, заполненном гелием, и содержат по восемь магнитных пластин полезной емкостью 1,75 Тбайт с технологией TDMR. Несмотря на повышенную плотность записи (в сравнении с показателем прошлогодних новинок объемом 12 Тбайт), максимальная устойчивая скорость линейного чтения/записи не возросла и составляет 255 Мбайт/с. Накопители Seagate для NAS и рабочих станций отличаются от серверного прообраза типом хост-интерфейса (SATA вместо SAS), емкостью буфера (256 вместо 512 Мбайт) и отсутствием специфических функций, таких как внутреннее шифрование. Несмотря на общую платформу, потребительские серии дисков Seagate рассчитаны на особенные сценарии использования с разной интенсивностью нагрузки и характеризуются различными данными отказоустойчивости.

HDD базового уровня для настольных ПК (BarraCuda) от Seagate все еще ограничены планкой 8 Тбайт при скорости вращения шпинделя 5400 об/мин, а вот гибридный накопитель FireCuda — явный кандидат на вылет: производитель снял с продажи все модификации этого SSHD (Solid State Hard Drive) объемом выше 2 Тбайт.

Western Digital в 2018 году представила лишь один жесткий диск потребительского класса — WD Purple для систем видеонаблюдения объемом 12 Тбайт (скорость вращения шпинделя 7200 об/мин). Он содержит восемь пластин полезной емкостью 1,5 Тбайт в герметичном корпусе и обеспечивает последовательный доступ к данным на скорости 235 Мбайт/с. Остальные HDD для NAS и DAS (WD Red на 5400 об/мин и Red Pro — 7200 об/мин) по-прежнему доступны в объемах не больше 10 Тбайт. Развитие накопителей для десктопных ПК в сериях WD Blue и WD Black давно заморожено, остановившись на отметке 6 Тбайт. Кроме того, реорганизация модельного ряда, который раньше был доступен под брендом HGST, привела к исчезновению коробочных продуктов Deskstar, включая серию Deskstar NAS на основе WD Red Pro.

Toshiba в последние годы усилила свое присутствие на розничном рынке внутренних накопителей. Взяв за основу серию MG07SCA, которая впервые в индустрии достигла объема 14 Тбайт с применением стандартной технологии PMR, японская компания сперва представила две OEM-модели MN07ACA объемом 12 и 14 Тбайт со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Затем появились аналогичные устройства в семействах X300 и N300, предназначенные для настольных ПК и NAS/DAS соответственно. HDD под марками MN07ACA и N300, как и серверные устройства серии MG07SCA, содержат беспрецедентно крупный стек магнитных пластин (вплоть до девяти пластин полезной емкостью 1,55 Тбайт в 14-терабайтной модели). По сравнению с корпоративными HDD они характеризуются не столь высокой отказоустойчивостью, но по прежнему готовы работать в режиме 24/7. Серия X300 лишена такой возможности. Устойчивая скорость доступа к данным в N300 и X300 достигает 260 Мбайт/с.

Розничное название S300 получили жесткие диски Toshiba для систем видеонаблюдения серии MD06ACA-V. В этом семействе представлены модели объемом вплоть до 10 Тбайт, и, несмотря на большое количество пластин (вплоть до семи, каждая полезной емкостью 1429 Гбайт), все они обходится без гелия. Остальные параметры жестких дисков этого семейства включают скорость вращения шпинделя 7200 об/мин и устойчивую пропускную способность вплоть до 248 Мбайт/с.

Одновременно с S300 японцы представили родственную серию Toshiba V300, которая рассчитана на применение в серверах видеонаблюдения стартового уровня и ТВ-приставках. В нее входят накопители объемом от 500 Гбайт до 3 Тбайт на пластинах полезной емкостью 1 Тбайт, а скорость вращения шпинделя не превышает 5940 об/мин. И наконец, по-прежнему существуют устройства Toshiba P300, готовые работать в качестве загрузочного диска офисной «печатной машинки»: объем в пределах 3 Тбайт и скорость вращения шпинделя 7200 об/мин.

⇡#2,5-дюймовые HDD с интерфейсом SATA

Успехи в повышении плотности данных медленнее всего распространяются на жесткие диски для мобильных ПК и портативных накопителей. Чтобы достигнуть объема 1 Тбайт в «плоских» HDD толщиной 7 мм, прежде было необходимо использовать две пластины, но в устройствах серии L200 (а также их OEM-аналогах под кодом MQ04ABD200) Toshiba обошлась одной благодаря технологиям девятого поколения Showa Denko. Как следствие, двухпластинные модели в корпусах 9,5 мм теперь достигают емкости 2 Тбайт. Шпиндели в этих накопителях вращаются с частотой 5400 об/мин, но данные быстродействия опубликованы не были.

В прошлом такие показатели плотности записи были возможны исключительно с применением технологии SMR. К числу устройств, опирающихся на эту технологию, относятся 7-миллиметровые винчестеры Seagate BarraCuda, FireCuda, а также незаметная новинка 2018 года — WD Blue. Все эти модели содержат по две SMR-пластины полезной емкостью 1 Тбайт и характеризуются скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин. Остальные HDD на рынке в корпусах 7 и 9,5 мм основаны на PMR-пластинах по 500 Гбайт и не превышают 1 Тбайт по номинальному объему.

2,5-дюймовые жесткие диски толщиной 15 мм с применением стандартной перпендикулярной записи данных существуют в конфигурациях вплоть до 4 Тбайт, а самой крупной моделью, которую можно купить отдельно, остается Toshiba из серии MQ03ABB на базе четырех пластин полезной емкостью 750 Гбайт. Более вместительный HDD объемом 5 Тбайт предлагает только Seagate в семействе BarraCuda, но это уже «черепичный» жесткий диск. Кстати, гибридные устройства такого объема толщиной 15 мм под маркой FireCuda производитель уже отправил на покой.

⇡#Планы на ближайшее будущее

С интеграцией TDMR в коммерчески доступные жесткие диски мы можем поставить галочку напротив еще одной технологии в списке инноваций магнитной записи, о которых технические эксперты пишут из года в год. Извлечение данных из близко расположенных дорожек с помощью нескольких считывающих головок уже позволило Seagate и WD увеличить полезную емкость пластины 3,5-дюймового HDD до 1,75 Тбайт. Компания Showa Denko, продуктами которой пользуется Toshiba, в настоящий момент также способна производить пластины объемом вплоть до 1,8 Тбайт. Toshiba уже продемонстрировала возможность упаковывать в корпусе жесткого диска вплоть до девяти пластин, что теоретически позволяет достигнуть объема 16 Тбайт в ближайшее время (с поддержкой TDMR).

Однако двухмерное чтение само по себе не способно радикально увеличить плотность размещения данных. Это лишь подготовка к внедрению более изощренных методов записи на магнитных пластинах. Следующий большой шаг в развитии HDD связан с внедрением технологии HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording), без упоминания которой итоговая статья по жестким дискам не обходится с тех пор, как компании-производители впервые поместили ее на своих дорожных картах. Как мы уже неоднократно писали, HAMR позволяет хранить данные на субстрате, который лучше держит заряд магнитного зерна по сравнению со сплавами, распространенными в настоящее время, а лазерный луч делает участок пластины более восприимчивым к магнетизации в момент прохождения записывающей головки. Теоретический предел плотности данных при использовании HAMR оценивается в 50 Тбит/дюйм 2 , что дает объем 80 Тбайт на пластину жесткого диска форм-фактора 3,5 дюйма.

В декабре 2018 года Seagate объявила о начале внутреннего тестирования накопителей с поддержкой HAMR. Опытные модели обладают емкостью 16 Тбайт, но прочие параметры (в первую очередь количество пластин) компания держит в секрете. Вопреки опасениям насчет высокой мощности устройств, постоянно использующих лазер, Seagate сообщает, что они являются взаимозаменяемыми с типичными HDD. После того как внутренние тесты дадут удовлетворительный результат, Seagate планирует начать коммерческие поставки в 2020 году, но к тому времени HAMR позволит довести объем диска уже до 20 Тбайт. Дальнейшие планы предполагают ежегодное увеличение плотности записи на 30 % — вплоть до 6 Тбит/дюйм 2 . Для сравнения: в современных HDD с пластинами полезной емкости 1,5 Тбайт плотность записи составляет 923 Гбит/дюйм 2 .

В то же время Western Digital работает над альтернативной технологией под названием MAMR (Microwave-Assisted Magnetic Recording). По мнению компании, ее подход имеет ряд преимуществ по сравнению с решением конкурента: MAMR дешевле внедрить в производство, а микроволны не вызывают столь же сильного нагрева пластины, как лазер. К слову, последнее обстоятельство не только сказывается на энергопотреблении дисков с HAMR, но и вызывает необходимость в использовании механизмов выравнивания износа. Согласно последним планам WD, о которых нам известно, начало производства дисков с применением MAMR намечено на 2019 год, а плотностью записи, достижимой в обозримом будущем, считается 4 Тбит/дюйм 2 .

Комментировать
245 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock
detector