Скорость вращения шпинделя жесткого диска. Как выбрать HDD? Что необходимо знать о скорости вращения жестких дисков Скорость вращения шпинделя жд на что влияет
Частота вращения шпинделя относится к характеристикам фрезерного станка и имеет обозначение в об/мин. Это скорость, с которой вращается шпиндель вместе с цанговым патроном и фрезой.
Шпиндели принято разделять на ременные и моторшпиндели (электрошпиндели). Первые характеризуются меньшим крутящим моментом. Конструкция классического шпинделя с ременным приводом имеет в составной части шпиндельный вал с подшипниками. Данный вал способен зажимать либо разжимать фрезу. Мощность и динамика передаются шпинделю от наружного мотора, который инсталлирован рядом с приспособлением посредством ременной передачи. Мощность, вращающий момент и скорость шпинделя зависят от характеристик внешнего двигателя и самой ременной передачи. За счет внешней инсталляции можно варьировать размеры мотора, тем самым изменяя обороты и мощность шпинделя, как в меньшую, так и в большую сторону. Применение шпинделей с ременной передачей возможно для задач, где требуемая скорость вращения шпинделя не превышает значение 12 000 – 15 000 об/мин. Из минусов – это ограничение по скорости в сравнении с электрошпинделем. Также натяжение ремня формирует излишнюю нагрузку на задние подшипники шпинделя, тем самым исчерпывая их ресурс.
Электрошпиндель — это приспособление, которое имеет в своей конструкции три ключевых звена: электрический асинхронный двигатель, патрон для зажима фрезы и подшипник. Предельные частоты вращения электрошпинделей - до 180 тысяч об/мин. Эти шпиндели являются более дорогостоящими по сравнению с ременными.
По количеству оборотов, шпиндели подразделяются:
- Высокой мощности от 5 кВт и более : применяются в основном на крупногабаритных станках. Обороты составляют 12000…18000 об/мин. Предназначены для высокопроизводительных работ. Такое количество оборотов является большим минусом при работе с твёрдосплавными фрезами при фрезеровании тонкими фрезами, что существенно снижает общий КПД фрезерного станка.
- Средней мощности 1.2…5 кВт : используются во фрезерных станках средних габаритов. Применяются для фрезерования пластиков, дерева и мягких металлов. Обороты составляют 18000…24000 об/мин. Идеально подходят для мелких гравировальных работ.
- Малой мощности 0.8 кВт и менее : используются во фрезерных станках малых габаритов. Обороты составляют до 60000…70000 об/мин.
Скорость вращения вычисляется по формуле:
d – диаметр режущей части инструмента (мм),
П – число Пи, постоянная величина равная 3.14;
V – скорость резания (м/мин) – это путь, пройденный точкой режущей кромки фрезы в единицу времени.
Если у станка есть преимущество в виде преобразователя частоты (т.е. можно с легкостью варьировать скорость вращения шпинделя), то скорость мотора выбирается исходя из выбора диаметра фрезы и материала заготовки. Но важно знать, что при стремительном снижении скорости вращения потерю момента не миновать. В некоторой степени эта потеря возмещается инвертором благодаря функции поддержания крутящего момента при понижении скорости вращения шпинделя. Можно использовать данные из таблицы при выборе параметров соотношения количества оборотов двигателя к диаметру фрезы:
Опытным путем было установлено, что заявленные максимальные обороты в паспорте шпинделя не являются физической границей – абсолютно все высокоскоростные шпиндели без труда разгоняются до 120% от номинальных оборотов, и даже выше. Но при этом следует помнить, что ресурс подшипников может резко снизиться. И очень быстрое вращение не всегда хорошо, так как, например, дерево при фрезеровании образует мелкую пыль, которая затирается между материалом и режущим инструментом, и начинает подгорать. Как следствие, происходит перегрев фрезы и заготовки.
Пример влияния количества оборотов шпинделя при фрезеровании заготовки:
Исходя из вышеизложенного, подытожим, что многоцелевого шпинделя с большим диапазоном оборотов, увы, не существует. И важно оптимальное соотношение размера, мощности и максимальных оборотов шпинделя для решения той или иной задачи. Скорость подачи важно распределять равномерно, так как это существенно влияет на качество обработки. При вычислении оборотов шпинделя для того или иного материала необходимо обращать внимание на скорость резания и диаметр режущей части фрезы для оптимальной работы станка без погрешностей. При «закрытом» фрезеровании, где отвод стружки затруднен (пазы, шпунты, гнезда), миновать прижогов возможно, если на порядок уменьшить частоту вращения. Также необходимо учитывать ресурс подшипников при фрезеровании и искусственно не увеличивать число оборотов шпинделя, в зависимости от номинальных, с целью получения большей производительности.
Это устройство, на котором хранятся данные компьютера, а именно: операционная система и прочие файлы, например, фильмы, игры, музыка и так далее. В статье будут представлены устройство жесткого диска и скорость вращения шпинделя.
Устройство механического накопителя
Физическое устройство жесткого накопителя достаточно сложное, но в то же время вполне понятное.
Начать перечисление частей жесткого диска стоит со считывающей головки, расположенной прямо над поверхностью диска, которая является магнитной. Ее задача состоит в том, чтобы определять изменения магнитного потока, что производят нулевые и единичные биты.
Следующая часть жесткого диска - это соленоидный привод, который отвечает за доступ к данным путем передвижения головок к разным трекам магнитной пластины. Именно эта часть жесткого диска считается особо уязвимой, так как точность ее движений напрямую зависит от воздействия на нее внешних физических факторов.
Четвертая часть винчестера - это магнитные пластины. Они закрепляются на шпинделе, их количество всегда разное, и они расположены друг на друге.
Следующая часть жесткого диска - это его питание, которое осуществляется с помощью специального кабеля, что ведет к блоку питания.
Интерфейс подключения необходим для интеграции с материнской платой и дальнейшей идентификации жесткого диска в системе.
Роль постоянного магнита тоже важна - он удерживает в постоянной фиксации головки жесткого диска.
Поворотник позиционера отвечает за возможность устройства доступа к любой информации путем смены позиции и ее фиксации.
Последняя часть - это предусилитель головок, который необходим для усиления сигнала, поступающего от накопителя к системной плате и наоборот. Дело в том, что изначально сигнал, исходящий из винчестера, очень слабый, поэтому данная микросхема просто необходима для корректной работы и передачи данных между оборудованием.
Обороты жесткого диска
В современном мире многие пользуются усовершенствованными видами накопителей - SSD. Однако по многим причинам большинство пользователей не желают расставаться со старыми жесткими дисками, оставляя их в качестве хранилища переменных данных вроде игр, фильмов и так далее.
На производительность механического накопителя напрямую влияет скорость вращения шпинделя, которая отвечает за передачу данных. Однако и данный параметр во многом зависит от нескольких переменных:
- Интерфейс, через который осуществляется подключение к материнской плате. На данный момент существует интерфейс, способный передавать данные со скоростью до 600 мегабайт в секунду.
- Буфер обмена данными необходим для передачи кратковременного содержания, поэтому его показатели должны быть максимальными.
- Многие алгоритмы способны влиять на скорость обмена информацией, поэтому поддержка многих алгоритмов необходима.
- Объем жесткого диска тоже немаловажен, так как от его размера зависит то, насколько быстро жесткий диск сможет определить и обнаружить нужный сектор, чтобы дать к нему доступ.
- Обороты шпинделя. Этот показатель - один из основных, так как количество оборотов в минуту напрямую влияет на быстродействие системы в дальнейшей работе. Жесткие диски с разной скоростью вращения шпинделя работают в разных скоростных диапазонах.
Определение
Скорость вращения шпинделя жесткого диска - это показатель, который демонстрирует максимальное количество оборотов при стандартной работе. Данный параметр необходим для предоставления максимальной возможности для передачи информации от винчестера к остальным комплектующим ПК. Вот на что влияет скорость вращения шпинделя.
Где находится шпиндель и какова его задача
Шпиндель находится внутри винчестера и играет роль оси, на которой находятся магнитные пластины. Пластины закрепляются на шпинделе таким образом, чтобы при считывании головки могли выполнять функцию чтения/записи, исключая соприкосновение с пластинами.
Для корректной работоспособности жесткого диска необходим исправный двигатель шпинделя, чтобы обеспечивать постоянное вращение пластин в течение многих часов. Самое интересное то, что большинство неисправностей жестких дисков происходит именно при дисфункции двигателя шпинделя.
Жесткие диски бывают двух видов - это 3,5 и 2,5. Их различие в том, что первый вариант используется в настольных компьютерах, а второй часто можно встретить в мобильных компьютерах или сборках серверов.
Скорость вращения шпинделя в форм-факторе 3,5 дюйма составляет 7200 об/мин. Такой показатель положительно сказывается на производительной части системы в целом. Максимальная скорость вращения шпинделя жесткого диска данного формата может достигать 15 тысяч об/мин.
У форм-фактора 2,5 по скорости нет разницы с первым вариантом - его количество оборотов в минуту может также варьироваться от 5400 до 15000 об/мин.
На данный момент в современных корпусах имеется специальная модификация, которая позволяет использовать жесткие диски формата 2,5 в разъемах 3,5 путем эксплуатации салазок.
Существует два способа определить скорость вращения шпинделя и об/мин.
Первый способ физический и самый простой. На каждом жестком диске есть этикетка, на которой будет изображено значение RPM, а напротив этих букв будут цифры - вот они и указывают на скорость вращения шпинделя внешнего жесткого диска или внутреннего.
Если нет желания разбирать корпус системного блока, то для таких случаев существует несколько программ, способных рассказать абсолютно все о жестком диске. Одна из таких программ - это CrystalDiskInfo, которая отображает температуру, используемый и поддерживаемый интерфейс, количество запусков и отработанных часов, количество оборотов (RPM) и общее состояние жесткого диска.
Еще одна программа, способная определить параметры жесткого диска - это AIDA64. Чтобы определить параметры вращения и оборотов, необходимо запустить программу и выбрать в левой таблице вкладку "Хранение данных", где будет отображен жесткий диск. Нажав на него левой кнопкой мыши, можно увидеть все данные касательно выбранного винчестера.
Скорость вращения шпинделя задается при создании жесткого диска, и превысить ее невозможно.
Жесткие диски с 5400 оборотов в минуту устанавливаются в ноутбуки по умолчанию, так как отвечают таким качествам, как низкое энергопотребление и высокая надежность. Иногда жесткие диски с такими показателями можно встретить и в настольных компьютерах, где они отмечены как "зеленые", то есть экологичные за счет значительно более низкого энергопотребления.
Золотая середина по количеству оборотов - это жесткие диски со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Эти винчестеры достаточно быстры и разумно потребляют энергию. Жесткие диски с таким количеством оборотов можно встретить в 90 процентах настольных компьютеров.
Жесткие диски с оборотами от 10 до 15 тыс. в минуту зарекомендовали себя как самые высокоскоростные механические накопители. Однако с высокой производительностью пришел огромный риск потери данных, связанный с катастрофической ненадежностью конструкции. Дело в том, что такие большие обороты способны привести устройство в состояние перегрева, что понесет за собой необратимую потерю данных. На данный момент такие жесткие диски встречаются редко, и они очень дорогие.
Вывод
Скорость вращения шпинделя - это основной показатель при выборе любого механического накопителя. По этой причине для настольного компьютера идеальным вариантом станет жесткий диск, скорость вращения которого будет составлять 7200 об/мин. Он отвечает таким требованиям, как высокая производительность при разумном энергопотреблении и адекватном тепловыделении.
Серии консьюмерских жестких дисков WD различного назначения маркируются несколькими цветами. Blue — базовый вариант десктопных HDD со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Black — семитысячники с повышенной производительностью и сроком гарантии 5 лет. Green — энергоэкономичные диски, скорость вращения шпинделя 5400 об/мин. Разделение интуитивно понятно для любого неискушенного покупателя. «Зеленый» — значит экологичный, ест мало энергии и мало греется. «Черный» — солидно, быстро и дорого. «Синий» — ни то ни се, цвет удовлетворения соотношением цена/производительность. Раньше цветовые маркировки сопровождали общую марку Caviar, но сейчас неуместные гастрономические ассоциации уже исчезли. Отметим, что будь Western Digital российской компанией, то брендинг можно было бы развернуть и в эту сторону. Например, «икра красная», «икра черная» и «икра баклажанная»...
Как бы то ни было, в лице линеек жестких дисков WD мы имеем пример простой и наглядной подачи покупателю сложного товара. До сих пор в палитре был свободен только один из базовых цветов стандарта RGB — красный, и вот теперь его отдали линейке жестких дисков, специально предназначенных для домашних или мелкоофисных NAS. В этом случае связь специфики продукта и психологического смысла цветового ярлыка уже теряет очевидность, но для того, чтобы заявить миру о новом продукте, красный — самое оно. А уж какие ассоциации этот цвет вызывает у российского покупателя, объяснять не надо. Равнодушных нет.
Яркий рекламный message совсем не помешает такому продукту, как жесткий диск для NAS категории SOHO (small office, home office). Ведь похоже, что это единственное применение, для которого HDD часто покупает конечный пользователь. Основная масса десктопных HDD поставляется в составе готовых компьютеров, 2,5-дюймовые модели — тем паче. Серверные жесткие диски закупают IT-службы предприятий. А вот обладатель домашнего NAS гарантированно идет в магазин за жестким диском самостоятельно. Его и решила взять в оборот WD.
⇡ Технические характеристики
Для NAS, как правило, выбирают какой-нибудь «зеленый» жесткий диск со скоростью вращения шпинделя 5400-5600 об/мин. Так чем же «красный» лучше? Диски WD Red действительно ближе всего к десктопной серии WD Green. И у тех и у других вместо скорости вращения в спецификациях указано словосочетание IntelliPower. Это значит, что для каждого экземпляра HDD на производстве подбирается подходящая именно для него скорость. У всех дисков с IntelliPower этот параметр колеблется вокруг 5400 об/мин, а сколько конкретно — знает только Western Digital. Границы коридора, в рамках которого «калибруются» устройства, также неизвестны.
Всего в серии Red пока выпущены три модели объемом от 1 до 3 Тбайт. Обещают и появление 4-терабайтной. Примечательно, что все три построены на пластинах емкостью 1 Тбайт. В других сериях Western Digital успела внедрить такие пластины только для однотерабайтных моделей Green и Blue. Отсюда и скорость последовательного доступа в районе 150 Мбайт/с — даже больше, чем у основной массы WD Black.
Время отклика дисков Western Digital не раскрывает. Есть только фраза на официальном сайте о том, что у WD Red «оптимизирован поиск», что приводит к «лучшей в классе производительности». Ну что ж, это мы еще проверим.
Технические характеристики
| Производитель | Western Digital | Western Digital | Western Digital |
|---|---|---|---|
| Серия | Red | Red | Red |
| Модель | WD10EFRX | WD20EFRX | WD30EFRX |
| Форм-фактор | 3,5 дюйма | 3,5 дюйма | 3,5 дюйма |
| Интерфейс | SATA 6 Гбит/с | SATA 6 Гбит/с | SATA 6 Гбит/с |
| Емкость, Гбайт | 1000 | 2000 | 3000 |
| Скорость вращения шпинделя, об/мин | ~5400 | ~5400 | ~5400 |
| Плотность записи данных, Гбайт/пластину | 1000 | 1000 | 1000 |
| Число пластин/головок | 1/2 | 2/4 | 3/6 |
| Объем буфера, Мбайт | 64 | 64 | 64 |
| Размер сектора, байт | 4096 | 4096 | 4096 |
| Производительность | |||
| Сред./макс. скорость последовательного чтения, Мбайт/с | 150/НД | 145/НД | 145/НД |
| Сред./макс. скорость последовательной записи, Мбайт/с | 150/НД | 145/НД | 145/НД |
| Сред./макс. скорость произвольного чтения, Мбайт/с | НД | НД | НД |
| Сред./макс. скорость произвольной записи, Мбайт/с | НД | НД | НД |
| Сред./макс. время доступа - чтение, мс | НД | НД | НД |
| Сред./макс. время доступа - запись, мс | НД | НД | НД |
| Время смены дорожки: чтение/запись, мс | НД | НД | НД |
| Внутренняя скорость передачи данных, Мбит/с | НД | НД | НД |
| Надежность | |||
| Среднее время наработки на отказ, ч | 1 000 000 | 1 000 000 | 1 000 000 |
| Число циклов парковки головок | 600 000 | 600 000 | 600 000 |
| Доступность 24х7 | Да | Да | Да |
| Физические характеристики | |||
| Потребляемая мощность: ожидание/чтение-запись, Вт | 0,6/3,7 | 0,6/4,4 | 0,6/4,4 |
| Типичный уровень шума: бездействие/поиск | 21/22 dBA | 23/24 dBA | 23/24 dBA |
| Ударопрочность: диск включен/диск отключен | 60 G (2 мс) / 250 G (1 мс) | 60 G (2 мс) / 250 G (1 мс) | 60 G (2 мс) / 250 G (1 мс) |
| Габаритные размеры: ДхВхГ, мм | 147х101,6х26,1 | 147х101,6х26,1 | 147х101,6х26,1 |
| Масса, г | 450 | 600 | 640 |
| Гарантийный срок, лет | 3 | 3 | 3 |
| Цена, руб. | Нет данных | Нет данных | Нет данных |
Принципиальная разница между WD Red и Green заключается в нескольких аппаратных особенностях и настройках прошивки, которые делают Red более подходящим вариантом для использования в NAS.
- Гарантированная работа в режиме 24х7. Пункт говорит за себя. Большинство десктопных приводов для непрерывной нагрузки, в общем-то, не предназначены.
- Повышенная надежность. Средний срок наработки на отказ у WD Red составляет 1 млн часов. Хотя это не значит, что отдельно взятый жесткий диск будет пахать без поломки в течение 114 лет. Просто из 114 дисков за год выйдет из строя один. К сожалению, WD не указывает этого параметра для «зеленой» серии, но можно сравнить расчетное количество циклов парковки головок: 600 000 у Red и 300 000 у Green.
- Повышенная устойчивость к вибрации. Все понятно, без комментариев.
- 3D-балансировка. Как у автомобильных колес. Блок магнитных пластин закреплен на шпинделе несколькими винтиками. Регулируя их длину, можно добиться снижения вибрации и шума.
В завершение разговора о «железе» осветим вопрос с энергопотреблением и тепловыделением. Производитель не указывает низкий нагрев в качестве особых достоинств Red, тем не менее на официальной веб-страничке продукта показаны ИК-снимки, сравнивающие его с неким неназванным конкурентом. По форме ребер «банки» и печатной платы нетрудно определить, что это одна из недавних «Барракуд» (поколение 7200.14). Не очень честное сравнение, потому что все «Барракуды» сегодня — семитысячники. С другой стороны, Seagate сама виновата, что убила свою «зеленую» линейку.
На снимках WD «красный» HDD холоднее неназванного конкурента
⇡ Специализированная прошивка
Прошивку для дисков WD Red производитель называет NASWare. Вот чем она отличается от того, что «шьют» в обычные «зеленые» HDD.
- Нет частой парковки головок. В десктопных дисках нередко выставляют весьма короткое время ожидания в бездействии, после которого паркуется блок головок (параметр APM — Advanced Power Management). В принципе, это немного экономит энергию, но в то же время снижает время реакции при последующем обращении и расходует предусмотренный запас циклов парковки (см. выше). WD Red по умолчанию вообще не паркует головки в работе (при отключении питания это происходит автоматически).
- Нет остановки мотора. По умолчанию прошивка не позволяет WD Red останавливать двигатель: нулевое значение spindown (standbly) timer. Что опять-таки сохраняет устойчивое время реакции диска.
- Тайм-аут коррекции ошибок.
У WD Red есть опция SCT ERC (SMART Command Transport Error Recovery Control). WD называет ее по-своему: Time Limited Error Recovery (TLER). Это принципиальный параметр для дисков в RAID-массиве, управляющий поведением жесткого диска при обнаружении дефектных секторов. В принципе, есть два варианта реакции на такое событие. Десктопные приводы упорно пытаются прочитать данные — это в крайних случаях приводит к тому, что диск погружается в себя на 20 минут. Для дисков в RAID-массиве с избыточностью это неприемлемо: если HDD надолго затупит, то контроллер просто выбросит его из массива. Поэтому лучше как можно скорее просигналить контроллеру «я жив», а утерянные данные восстановятся с соседних дисков. В WD Red по умолчанию время на коррекцию ошибок составляет 7 с (как у серии WD RE, между прочим).
Отметим, что APM (тайм-аут парковки) головок и standby timer (тайм-аут остановки мотора), в принципе, регулируются и на других жестких дисках с помощью утилит, отправляющих ATA-команды, хотя гарантировать их корректную поддержку во всех случаях мы не можем. Просто у WD Red они уже отрегулированы правильным образом, и вручную ничего править не нужно. А вот SCT ERC у десктопных приводов бывает редко, поэтому их и не рекомендуют устанавливать в массивы с избыточностью.
- Поддержка ATA Streaming Feature Set. Маленький бонус для трансляции потокового медиаконтента. Если операционка NAS умеет обращаться с этими командами, то они позволяют гарантировать бесперебойный поток, притом что накопитель будет обслуживать и другие запросы.
⇡ Цены
За преимущества WD Red Western Digital взимает существенную плату. Модели объемом 1, 2 и 3 Тбайт в московских интернет-магазинах стоят в среднем 3 000, 4 200 и 6 100 руб. Для сравнения: цены на аналогичные по объему модели из серии WD Green составляют 2 600, 3 400 и 4 700 руб. соответственно.
Для тех, кто хоть раз задавался вопросом изучения параметров жесткого диска не секрет, что скорость вращения шпинделя является одним из важных его показателей.
Если брать обычный сегмент для домашних компьютеров и ноутбуков, то бывают 5400(5900) и 7200 об/мин. Чтобы понять какой из них лучше выбрать для начала опишем плюсы и минусы каждого из них.
Основные отличия жестких дисков 5400 от 7200 об/мин.
Показатель скорости вращения шпинделя определяет с какой скоростью вращается пластина (пластины) на которых записана информация, внутри жесткого диска. Соответственно чем быстрее скорость вращения, тем быстрее осуществляется доступ к данным.
Устройство жесткого диска
Исходя из этого для жестких дисков со скорость вращения шпинделя 7200 можно сделать вывод — они определенно быстрее. Операционная система, а также программы (игры), с большим объемом рабочих данных с таких жестких дисков будут грузится быстрее.
В свою очередь, более высокая скорость вращения шпинделя порождает и некоторые проблемы, а именно:
- Больший шум при работе;
- Больший нагрев;
- Большее энергопотребление;
- Меньший ресурс работы.
У жестких дисков со скоростью вращения шпинделя 5400 об/мин. Все вышеперечисленные показатели лучше, но скорость работы ниже.
Так какой же жесткий диск выбрать?
Здесь в первую очередь нужно определится с его назначением. Если на новый жесткий диск будет устанавливаться операционная система, вместе с «тяжелыми» программами и играми, пуская и находящимися на отдельном локальном диске, то чтобы не получить сильного снижения производительности, лучше взять диск на 7200 оборотов.
