Жесткий диск - это не просто «коробка с памятью». Внутри собраны тонкая механика с головками, летающими над пластинами на нанометровой высоте, и электроника, которая читает слабейшие магнитные сигналы, исправляет ошибки и управляет позиционированием на скоростях в миллионы операций в секунду.
Коротко
- Механика: пластины, шпиндельный мотор, блок магнитных головок с катушкой привода, парковочная рампа и фильтры.
- Электроника: контроллер, кэш DRAM, ПЗУ с калибровками, датчики вибраций и удара, разъемы SATA или SAS.
- Служебная зона: прошивка, таблицы дефектов, переводчик LBA, SMART.
Актуально: 31 октября 2025
- Пластины, или платтеры. Круглые диски из алюминия или стекла с магнитным слоем. На них нарезаны дорожки и сектора, сгруппированные в зоны для повышения плотности записи.
- Шпиндельный мотор. Крутит пачку пластин с фиксированной скоростью - у потребительских моделей обычно 5400 или 7200 об/мин. Современные моторы на гидродинамических подшипниках для тишины и ресурса.
- Блок магнитных головок (HSA). Рычаги с головками чтения и записи на конце, ось поворота и катушка привода VCM между сильными постоянными магнитами.
- Магнитные головки. Чтение выполняется чувствительным элементом, запись - отдельным элементом. Головка «летит» над поверхностью благодаря воздушной подушке, высота полета - считанные нанометры.
- Парковочная рампа. В нерабочем состоянии головки уводятся на пластиковую рампу за пределы пластин - меньше риск прилипания.
- Фильтры. Внутри диска циркулирует очищенный воздух: стоит рециркуляционный фильтр и «дыхательное» отверстие с мембраной. Это не вакуум - диск «дышит» через фильтр для выравнивания давления.
- Контроллер SoC. Управляет моторами, позиционированием, обработкой сигнала, коррекцией ошибок и интерфейсом SATA или SAS.
- Кэш DRAM. Небольшая оперативная память на плате диска - ускоряет очередь команд, кэш чтения и записи.
- ПЗУ или отдельная флеш. Хранятся адаптивные калибровки конкретной мехники - просто «поменять плату» между дисками обычно нельзя без переноса ПЗУ.
- Датчики. Ускорение, вибрации, температура - помогают держать точность позиционирования и защищать от ударов.
- Разъемы. SATA - два разъема: данные 7 пин и питание 15 пин (5 В и 12 В). В серверных моделях - SAS с комбинированным коннектором.
- Часть прошивки хранится не только на плате, но и на самих пластинах в «service area».
- Таблицы дефектов: заводской список P-list и накопительный G-list для переназначения плохих секторов.
- Переводчик LBA и карты зон - сопоставляют логические адреса с физическими.
- SMART - счетчики ошибок, переназначенных секторов, времени раскрутки и температуры.
- 3.5 дюйма - настольные ПК, NAS и серверы. 2.5 дюйма - ноутбуки и компактные системы. Толщина ноутбучных - 7 или 9.5 мм.
- Серии по задачам. Desktop - для обычной нагрузки. NAS - рассчитаны на круглосуточную работу, есть датчики вибраций и функции быстрой ошибки TLER/ERC. Surveillance - оптимизированы под потоковую запись. Enterprise - повышенная надежность, часто гелиевые.
- Гелий. В некоторых моделях пространство заполнено гелием - меньше турбулентность, больше пластин, ниже нагрев и шум.
- LBA. Операционная система видит диск как последовательность логических блоков одинакового размера.
- Сектора. Современные диски используют 4K-сектора нативно или совместимость 512e.
- Зонная запись. Пластины делятся на концентрические зоны, ближе к краю на одну дорожку приходится больше секторов - растет производительность.
- CMR против SMR. CMR - «классическая» перпендикулярная запись дорожка к дорожке. SMR - дорожки перекрываются как черепица, повышая емкость, но замедляя случайную запись и требуя фоновой перестройки.
- SATA-питание подает 3 напряжения, но 3.3 В обычно не используются потребительскими HDD. В некоторых блоках питания пин 3 может мешать старту диска - используются переходники без 3.3 В.
- Не экономьте на кабелях и портах - плохой контакт вызывает сбои и рост ошибок интерфейса.
- Механика. Щелчки, циклические попытки раскрутки, «цоканье» - возможны проблемы с головками, парковкой, подшипником или сервисной зоной.
- Плата. Сгоревшие защитные TVS-диоды, поврежденный контроллер - диск не определяется или сразу вырубает питание.
- Поверхность. Рост переназначенных секторов, задержки чтения, «заедания» при копировании больших файлов.
- Что нельзя. Не вскрывать диск в бытовых условиях - пыль уничтожит поверхность. Не «замораживать» и не стучать. Не менять плату без переноса ПЗУ.
- Что можно. Снять важные данные, проверить SMART, заменить кабели и порт, обеспечить охлаждение, протестировать питание.
- Охлаждение и вибрации. Держите температуру в разумных пределах и надежно крепите диск - это снижает ошибки позиционирования и шум.
- Нагрузка. Следите за рабочим профилем - диски для NAS и серверов лучше переносят 24/7, вибрации и высокую записываемую нагрузку.
- Резервные копии. HDD - механическое устройство, поломка может быть внезапной. Бэкап важнее любых «тюн-апов».
Мини-FAQ
- Внутри вакуум
Нет. Внутри сухой очищенный воздух или гелий, есть дыхательное отверстие с мембраной. - Можно ли заменить плату на донорскую
Только с переносом ПЗУ и при совпадении ревизий - и то не всегда. - Чем SMR отличается от CMR
SMR дает больше емкость на пластину, но хуже случайную запись и может «подвисать» при фоновой перестройке. Для систем под многопоточные записи лучше CMR. - Почему диск щелкает
Контроллер пытается спозиционировать головки и не находит серворазметку или нужные данные - возможны проблемы HSA, поверхности или SA.
Итог
Жесткий диск - сложный гибрид точной механики и цифровой электроники. Понимание его устройства помогает правильно выбрать модель под задачу, заметить ранние признаки неполадок и грамотно эксплуатировать устройство, но главное правило остается прежним - всегда держите резервные копии.См. также
- Из чего состоит компьютер - простым языком о ключевых узлах ПК и их роли.
- Из чего состоит материнская плата компьютера - сокет, VRM, чипсет, слоты и порты.
- Какой блок питания выбрать - как посчитать мощность, какой стандарт и разъемы нужны.
- Проверка совместимости (Windows): что ставить и как чинить - что делать, если программы не запускаются или вылетают.
