Жесткий диск ( HDD ), жесткий диск , жесткий диск или фиксированный диск [a] представляет собой электромеханическое устройство хранения данных , которое хранит и извлекает цифровые данные с помощью магнитного хранилища с одной или несколькими жесткими быстро вращающимися пластинами , покрытыми магнитным материалом. Пластины соединены с магнитными головками , обычно расположенными на подвижном рычаге привода , которые считывают и записывают данные на поверхности пластин. [1] Доступ к данным осуществляется методом произвольного доступа , что означает, что отдельные блоки данных могут сохраняться и извлекаться в любом порядке. HDD представляют собой тип энергонезависимого хранилища , сохраняющего сохраненные данные при выключении питания. [2] [3] [4] Современные HDD обычно имеют форму небольшой прямоугольной коробки .
Жесткие диски были представлены IBM в 1956 году [5] и были доминирующим вторичным устройством хранения для компьютеров общего назначения, начиная с начала 1960-х годов. Жесткие диски сохранили эту позицию в современную эпоху серверов и персональных компьютеров , хотя персональные вычислительные устройства, производимые в больших объемах, такие как мобильные телефоны и планшеты , полагаются на устройства хранения флэш-памяти . Более 224 компаний исторически производили жесткие диски , хотя после обширной консолидации отрасли большинство единиц производятся Seagate , Toshiba и Western Digital . Жесткие диски доминируют в объеме производимых хранилищ ( экзабайт в год) для серверов. Хотя производство растет медленно (по отгруженным экзабайтам [6] ), доходы от продаж и поставки единиц снижаются, поскольку твердотельные накопители (SSD) имеют более высокую скорость передачи данных, более высокую плотность хранения, несколько лучшую надежность [7] [8] и гораздо меньшую задержку и время доступа. [9] [10] [11] [12]
Доходы от SSD, большинство из которых используют флэш-память NAND , немного превысили доходы от HDD в 2018 году . [13] Продукты флэш-памяти имели более чем в два раза больше дохода, чем жесткие диски по состоянию на 2017 год [update]. [14] Хотя SSD имеют в четыре-девять раз более высокую стоимость за бит, [15] [16] они заменяют HDD в приложениях, где важны скорость, энергопотребление, небольшой размер, высокая емкость и долговечность. [11] [12] По состоянию на 2019 год [update]стоимость за бит SSD падает, а ценовая премия по сравнению с HDD сузилась. [16]
Основными характеристиками жесткого диска являются его емкость и производительность . Емкость указывается в префиксах единиц, соответствующих степеням 1000: диск емкостью 1 терабайт (ТБ) имеет емкость 1000 гигабайт , где 1 гигабайт = 1 000 мегабайт = 1 000 000 килобайт (1 миллион) = 1 000 000 000 байт (1 миллиард). Обычно часть емкости жесткого диска недоступна пользователю, поскольку она используется файловой системой и операционной системой компьютера , а также, возможно, встроенной избыточностью для исправления и восстановления ошибок. Может возникнуть путаница относительно емкости хранилища, поскольку емкости указываются производителями жестких дисков в десятичных гигабайтах (степенях 1000), тогда как наиболее часто используемые операционные системы сообщают емкости в степенях 1024, что приводит к меньшему числу, чем заявлено. Производительность определяется как время, необходимое для перемещения головок на дорожку или цилиндр (среднее время доступа), время, необходимое для перемещения нужного сектора под головку (средняя задержка , которая является функцией физической скорости вращения в оборотах в минуту ), и, наконец, скорость, с которой передаются данные (скорость передачи данных).
Два наиболее распространенных форм-фактора для современных жестких дисков — 3,5 дюйма для настольных компьютеров и 2,5 дюйма, в основном для ноутбуков. Жесткие диски подключаются к системам с помощью стандартных интерфейсных кабелей, таких как кабели SATA (Serial ATA), USB , SAS ( Serial Attached SCSI ) или PATA (Parallel ATA).
Первый серийный жесткий диск IBM, 350 disk storage , был поставлен в 1957 году как компонент системы IBM 305 RAMAC. Он был размером примерно с два больших холодильника и хранил пять миллионов шестибитных символов (3,75 мегабайт ) [18] на стопке из 52 дисков (использовалось 100 поверхностей). [27] 350 имел один рычаг с двумя головками чтения/записи, одна из которых была направлена вверх, а другая вниз, которые перемещались как горизонтально между парой соседних пластин, так и вертикально от одной пары пластин ко второму набору. [28] [29] [30] Вариантами IBM 350 были IBM 355 , IBM 7300 и IBM 1405 .
В 1961 году IBM анонсировала, а в 1962 году выпустила дисковый накопитель IBM 1301, [31] который заменил IBM 350 и аналогичные накопители. 1301 состоял из одного (для модели 1) или двух (для модели 2) модулей, каждый из которых содержал 25 пластин, каждая пластина была толщиной около 1 ⁄ 8 дюйма (3,2 мм) и диаметром 24 дюйма (610 мм). [32] В то время как более ранние дисковые накопители IBM использовали только две головки чтения/записи на рычаг, 1301 использовал массив из 48 [l] головок (гребенку), каждый массив двигался горизонтально как единое целое, по одной головке на используемую поверхность. Поддерживались операции чтения/записи в цилиндрическом режиме , и головки летали на высоте около 250 микродюймов (около 6 мкм) над поверхностью пластины. Движение массива головок зависело от двоичной суммирующей системы гидравлических приводов, которая обеспечивала повторяемое позиционирование. Шкаф 1301 был размером с три больших холодильника, поставленных рядом, и хранил эквивалент около 21 миллиона восьмибитных байтов на модуль. Время доступа составляло около четверти секунды.
Также в 1962 году IBM представила модель дискового накопителя 1311 , которая была размером примерно со стиральную машину и хранила два миллиона символов на съемном дисковом блоке . Пользователи могли покупать дополнительные блоки и менять их по мере необходимости, как катушки магнитной ленты . Более поздние модели съемных дисковых накопителей от IBM и других компаний стали нормой в большинстве компьютерных установок и достигли емкости 300 мегабайт к началу 1980-х годов. Несъемные жесткие диски назывались «фиксированными дисковыми» накопителями.
В 1963 году IBM представила модель 1302 [33] с вдвое большей емкостью дорожек и вдвое большим количеством дорожек на цилиндр, чем у модели 1301. Модель 1302 имела один (для модели 1) или два (для модели 2) модуля, каждый из которых содержал отдельную гребенку для первых 250 дорожек и последних 250 дорожек.
Некоторые высокопроизводительные жесткие диски выпускались с одной головкой на дорожку, например , Burroughs B-475 в 1964 году, IBM 2305 в 1970 году, так что не терялось время на физическое перемещение головок на дорожку, и единственной задержкой было время, необходимое для поворота нужного блока данных в положение под головкой. [34] Известные как жесткие диски с фиксированной головкой или головкой на дорожку, они были очень дорогими и больше не производятся. [35]
В 1973 году IBM представила новый тип HDD под кодовым названием « Winchester ». Его главной отличительной особенностью было то, что головки дисков не извлекались полностью из стопки пластин дисков при выключении привода. Вместо этого головкам разрешалось «приземляться» на специальную область поверхности диска при остановке вращения, «взлетая» снова, когда диск позже включался. Это значительно снижало стоимость механизма привода головок, но исключало возможность извлечения только дисков из привода, как это делалось с дисковыми пакетами того времени. Вместо этого первые модели приводов «Winchester technology» имели съемный дисковый модуль, который включал как дисковый пакет, так и головной узел, оставляя двигатель привода в приводе после извлечения. Позднее приводы «Winchester» отказались от концепции съемных носителей и вернулись к несъемным пластинам.
В 1974 году IBM представила привод с качающимся рычагом, который стал возможным благодаря тому, что записывающие головки Winchester хорошо функционируют при наклоне относительно записанных дорожек. Простая конструкция привода IBM GV (Gulliver) [36], изобретенная в лабораториях IBM UK Hursley Labs, стала самым лицензированным электромеханическим изобретением IBM [37] всех времен, привод и система фильтрации были приняты в 1980-х годах в конечном итоге для всех жестких дисков и до сих пор универсальны почти 40 лет и 10 миллиардов рычагов спустя.
Как и первый съемный дисковод, первые диски «Winchester» использовали пластины диаметром 14 дюймов (360 мм). В 1978 году IBM представила дисковод с поворотным рычагом IBM 0680 (Piccolo) с пластинами диаметром 8 дюймов, исследуя возможность того, что пластины меньшего размера могут дать преимущества. Затем последовали другие диски диаметром 8 дюймов, затем 5+Дисководы размером 1 ⁄ 4 дюйма (130 мм), предназначенные для замены современных дисководов . Последние в первую очередь предназначались для тогда еще только зарождавшегося рынка персональных компьютеров (ПК).
Со временем, поскольку плотность записи значительно возросла, дальнейшее уменьшение диаметра диска до 3,5" и 2,5" оказалось оптимальным. В этот период стали доступны мощные редкоземельные магнитные материалы, которые дополняли конструкцию привода с поворотным рычагом, делая возможными компактные форм-факторы современных жестких дисков.
В начале 1980-х годов жесткие диски были редкой и очень дорогой дополнительной функцией в ПК, но к концу 1980-х годов их стоимость снизилась до такой степени, что они стали стандартной опцией для всех компьютеров, кроме самых дешевых.
Большинство жестких дисков в начале 1980-х годов продавались конечным пользователям ПК как внешняя, дополнительная подсистема. Подсистема продавалась не под именем производителя диска, а под именем производителя подсистемы, например, Corvus Systems и Tallgrass Technologies , или под именем производителя системы ПК, например, Apple ProFile . IBM PC/XT в 1983 году включал внутренний жесткий диск объемом 10 МБ, и вскоре после этого внутренние жесткие диски получили распространение на персональных компьютерах.
Внешние жесткие диски оставались популярными гораздо дольше на Apple Macintosh . Многие компьютеры Macintosh, выпущенные между 1986 и 1998 годами, имели порт SCSI на задней панели, что делало внешнее расширение простым. Старые компактные компьютеры Macintosh не имели доступных пользователю отсеков для жестких дисков (действительно, Macintosh 128K , Macintosh 512K и Macintosh Plus вообще не имели отсека для жесткого диска), поэтому на этих моделях внешние диски SCSI были единственным разумным вариантом для расширения любого внутреннего хранилища.
Улучшения HDD были обусловлены увеличением плотности записи , как указано в таблице выше. Приложения расширились в течение 2000-х годов, от мэйнфреймов конца 1950-х годов до большинства приложений массового хранения, включая компьютеры и потребительские приложения, такие как хранение развлекательного контента.
В 2000-х и 2010-х годах NAND начала вытеснять HDD в приложениях, требующих портативности или высокой производительности. Производительность NAND улучшается быстрее, чем у HDD, а приложения для HDD разрушаются. В 2018 году самый большой жесткий диск имел емкость 15 ТБ, в то время как самая большая емкость SSD имела емкость 100 ТБ. [38] По состоянию на 2018 год [update], прогнозировалось, что HDD достигнут емкости 100 ТБ около 2025 года, [39] но по состоянию на 2019 год [update]ожидаемые темпы улучшения были сокращены до 50 ТБ к 2026 году. [40] Меньшие форм-факторы, 1,8 дюйма и ниже, были прекращены около 2010 года. Стоимость твердотельных накопителей (NAND), представленная законом Мура , улучшается быстрее, чем HDD. NAND имеет более высокую ценовую эластичность спроса , чем HDD, и это стимулирует рост рынка. [41] В конце 2000-х и 2010-х годов жизненный цикл HDD вступил в зрелую фазу, и замедление продаж может указывать на начало фазы спада. [42]
Наводнения в Таиланде в 2011 году повредили производственные предприятия и отрицательно повлияли на стоимость жестких дисков в период с 2011 по 2013 год. [43]
В 2019 году Western Digital закрыла свой последний завод по производству жестких дисков в Малайзии из-за снижения спроса, чтобы сосредоточиться на производстве твердотельных накопителей. [44] У всех трех оставшихся производителей жестких дисков спрос на их жесткие диски снизился с 2014 года. [45]
Современный жесткий диск записывает данные путем намагничивания тонкой пленки ферромагнитного материала [m] с обеих сторон диска. Последовательные изменения направления намагничивания представляют собой двоичные биты данных . Данные считываются с диска путем обнаружения переходов в намагниченности. Пользовательские данные кодируются с использованием схемы кодирования, такой как кодирование с ограниченной длиной пробега [n] , которая определяет, как данные представляются магнитными переходами.
Типичная конструкция жесткого диска состоит изшпиндель , который удерживает плоские круглые диски, называемыепластинами, которые хранят записанные данные. Пластины изготавливаются из немагнитного материала, обычноалюминиевого сплава,стеклаиликерамики. Они покрыты тонким слоем магнитного материала, обычноглубинойнм[47][48][49]Для справки, стандартный лист копировальной бумаги имеет толщину 0,07–0,18 мм (70 000–180 000 нм)[50].
Пластины в современных жестких дисках вращаются со скоростью, варьирующейся от4200 об/мин в энергоэффективных портативных устройствах до 15 000 об/мин для высокопроизводительных серверов. [52] Первые жесткие диски вращались со скоростью 1200 об/мин [5] и в течение многих лет нормой было 3600 об/мин. [53] По состоянию на ноябрь 2019 года [update]пластины в большинстве жестких дисков потребительского класса вращаются со скоростью 5400 или 7200 об/мин.
Информация записывается и считывается с пластины, когда она вращается мимо устройств, называемых головками чтения и записи , которые расположены так, чтобы работать очень близко к магнитной поверхности, а их высота полета часто составляет десятки нанометров. Головка чтения и записи используется для обнаружения и изменения намагниченности материала, проходящего непосредственно под ней.
В современных приводах для каждой поверхности магнитной пластины на шпинделе имеется одна головка, установленная на общем рычаге. Рычаг привода (или рычаг доступа) перемещает головки по дуге (примерно радиально) по пластинам во время их вращения, позволяя каждой головке получать доступ почти ко всей поверхности пластины во время ее вращения. Рычаг перемещается с помощью привода звуковой катушки или, в некоторых старых конструкциях, шагового двигателя . Ранние жесткие диски записывали данные с некоторой постоянной скоростью бит в секунду, в результате чего все дорожки имели одинаковое количество данных на дорожку, но современные приводы (с 1990-х годов) используют зонную битовую запись , увеличивая скорость записи от внутренней к внешней зоне и тем самым сохраняя больше данных на дорожку во внешних зонах.
В современных приводах малый размер магнитных областей создает опасность того, что их магнитное состояние может быть потеряно из-за тепловых эффектов — термически индуцированной магнитной нестабильности, которая обычно известна как « суперпарамагнитный предел ». Чтобы противостоять этому, пластины покрываются двумя параллельными магнитными слоями, разделенными трехатомным слоем немагнитного элемента рутения , и два слоя намагничиваются в противоположной ориентации, таким образом усиливая друг друга. [54] Другая технология, используемая для преодоления тепловых эффектов с целью обеспечения большей плотности записи, — это перпендикулярная запись (PMR), впервые поставленная в 2005 году [55] и с 2007 года [update]используемая в некоторых жестких дисках. [56] [57] [58] Перпендикулярная запись может сопровождаться изменениями в производстве головок чтения/записи для увеличения силы магнитного поля, создаваемого головками. [59]
В 2004 году был представлен носитель записи с более высокой плотностью, состоящий из связанных мягких и твердых магнитных слоев. Так называемая технология магнитного хранения на основе пружинных носителей обмена , также известная как композитный носитель обмена , обеспечивает хорошую записываемость благодаря вспомогательной природе записи мягкого слоя. Однако термостойкость определяется только самым твердым слоем и не зависит от мягкого слоя. [60] [61]
Управление потоком MAMR (FC-MAMR) позволяет жесткому диску иметь увеличенную емкость записи без необходимости использования новых материалов для пластин жесткого диска. Жесткие диски MAMR имеют генератор вращающего момента (STO) на головках чтения/записи, генерирующий микроволны, что позволяет записывать физически меньшие биты на пластины, увеличивая плотность записи. Обычно записывающие головки жесткого диска имеют полюс, называемый главным полюсом, который используется для записи на пластины, и рядом с этим полюсом находится воздушный зазор и экран. Катушка записи головки окружает полюс. Устройство STO помещается в воздушный зазор между полюсом и экраном, чтобы увеличить силу магнитного поля, создаваемого полюсом; FC-MAMR технически не использует микроволны, но использует технологию, применяемую в MAMR. STO имеет слой генерации поля (FGL) и слой инжекции спина (SIL), а FGL создает магнитное поле с помощью спин-поляризованных электронов, возникающих в SIL, что является формой энергии вращающего момента спина. [62]
Типичный жесткий диск имеет два электродвигателя: шпиндельный двигатель, который вращает диски, и привод (двигатель), который позиционирует узел головки чтения/записи по отношению к вращающимся дискам. Двигатель диска имеет внешний ротор, прикрепленный к дискам; обмотки статора закреплены на месте. Напротив привода на конце опорного рычага головки находится головка чтения-записи; тонкие печатные кабели соединяют головки чтения-записи с усилительной электроникой, установленной на оси привода. Опорный рычаг головки очень легкий, но также жесткий; в современных приводах ускорение головки достигает 550 g .
TheПривод — этос постоянным магнитомиподвижной катушкой, который поворачивает головки в нужное положение. Металлическая пластина поддерживаетмагнитс высоким магнитным потокомиз неодима, железа и бора. Под этой пластиной находится подвижная катушка, часто называемая звуковой катушкой по аналогии с катушкой вгромкоговорителях, которая прикреплена к ступице привода, а под ней — второй магнит NIB, установленный на нижней пластине двигателя (некоторые приводы имеют только один магнит).
Сама звуковая катушка имеет форму наконечника стрелы и изготовлена из двухслойной медной магнитной проволоки . Внутренний слой — изоляция, а внешний — термопластик, который связывает катушку вместе после того, как она намотана на форму, делая ее самоподдерживающейся. Части катушки вдоль двух сторон наконечника стрелы (которые указывают на центр подшипника привода) затем взаимодействуют с магнитным полем неподвижного магнита. Ток, текущий радиально наружу вдоль одной стороны наконечника стрелы и радиально внутрь с другой, создает тангенциальную силу . Если бы магнитное поле было однородным, каждая сторона создавала бы противоположные силы, которые бы компенсировали друг друга. Таким образом, поверхность магнита наполовину северный полюс и наполовину южный полюс, с радиальной разделительной линией посередине, заставляя две стороны катушки видеть противоположные магнитные поля и создавать силы, которые складываются, а не компенсируются. Токи вдоль верхней и нижней части катушки создают радиальные силы, которые не вращают головку.
Электроника жесткого диска управляет движением привода и вращением диска и передает данные на контроллер диска и с него. Обратная связь приводной электроники осуществляется с помощью специальных сегментов диска, предназначенных для обратной связи сервопривода . Это либо полные концентрические круги (в случае специальной сервотехнологии), либо сегменты, перемежающиеся реальными данными (в случае встроенного сервопривода, также известного как секторная сервотехнология). Обратная связь сервопривода оптимизирует отношение сигнал/шум датчиков GMR, регулируя двигатель звуковой катушки для вращения рычага. Более современная сервосистема также использует милли- и/или микроприводы для более точного позиционирования головок чтения/записи. [63] Вращение дисков использует шпиндельные двигатели с жидкостными подшипниками. Современная прошивка диска способна эффективно планировать чтение и запись на поверхностях пластин и переназначать сектора носителя, которые вышли из строя.
Современные приводы широко используют коды исправления ошибок (ECC), в частности, исправление ошибок Рида-Соломона . Эти методы хранят дополнительные биты, определяемые математическими формулами, для каждого блока данных; дополнительные биты позволяют исправлять многие ошибки незаметно. Дополнительные биты сами по себе занимают место на жестком диске, но позволяют использовать более высокую плотность записи, не вызывая неисправимых ошибок, что приводит к гораздо большей емкости хранения. [64] Например, типичный жесткий диск емкостью 1 ТБ с секторами по 512 байт обеспечивает дополнительную емкость около 93 ГБ для данных ECC . [65]
В новейших дисках, начиная с 2009 года [update], [66] коды с низкой плотностью проверок на четность (LDPC) вытесняли коды Рида-Соломона; коды LDPC обеспечивают производительность, близкую к пределу Шеннона , и, таким образом, обеспечивают самую высокую доступную плотность хранения. [66] [67]
Типичные жесткие диски пытаются «переназначить» данные в физическом секторе, который дает сбой, на запасной физический сектор, предоставленный «пулом запасных секторов» диска (также называемым «резервным пулом»), [68] полагаясь на ECC для восстановления сохраненных данных, пока количество ошибок в плохом секторе все еще достаточно низкое. Функция SMART ( технология самоконтроля, анализа и отчетности ) подсчитывает общее количество ошибок во всем жестком диске, исправленных ECC (хотя и не на всех жестких дисках, поскольку соответствующие атрибуты SMART «Hardware ECC Recovered» и «Soft ECC Correction» не поддерживаются постоянно), и общее количество выполненных переназначений секторов, поскольку возникновение большого количества таких ошибок может предсказать сбой жесткого диска .
«Формат No-ID», разработанный IBM в середине 1990-х годов, содержит информацию о том, какие сектора являются плохими и где были расположены переназначенные сектора. [69]
Только малая часть обнаруженных ошибок оказывается неисправимой. Примеры указанных неисправленных ошибок чтения битов включают:
В рамках модели данного производителя частота неисправленных битовых ошибок обычно одинакова независимо от емкости накопителя. [70] [71] [72] [73]
Худшим типом ошибок являются скрытые повреждения данных , которые представляют собой ошибки, необнаруживаемые прошивкой диска или операционной системой хоста; некоторые из этих ошибок могут быть вызваны неисправностями жесткого диска, в то время как другие возникают в другом месте соединения между диском и хостом. [74]
Скорость роста плотности записи была аналогична закону Мура (удваивание каждые два года) до 2010 года: 60% в год в 1988–1996 годах, 100% в 1996–2003 годах и 30% в 2003–2010 годах. [76] Выступая в 1997 году, Гордон Мур назвал рост «ошеломляющим», [77] а позже заметил, что рост не может продолжаться вечно. [78] Улучшение цен замедлилось до −12% в год в 2010–2017 годах, [79] поскольку рост плотности записи замедлился. Скорость роста плотности записи замедлилась до 10% в год в 2010–2016 годах, [80] и возникли трудности с переходом от перпендикулярной записи к более новым технологиям. [81]
По мере уменьшения размера ячейки бита на одну пластину накопителя можно поместить больше данных. В 2013 году производительный настольный жесткий диск емкостью 3 ТБ (с четырьмя пластинами) имел бы плотность записи около 500 Гбит/дюйм 2 , что составило бы ячейку бита, содержащую около 18 магнитных зерен (11 на 1,6 зерна). [82] С середины 2000-х годов прогресс в области плотности записи был оспорен суперпарамагнитной трилеммой, включающей размер зерна, магнитную силу зерна и способность головки писать. [83] Для поддержания приемлемого отношения сигнал/шум требуются зерна меньшего размера; зерна меньшего размера могут самообратиться ( электротермическая нестабильность ), если их магнитная сила не будет увеличена, но известные материалы для записывающих головок не способны генерировать достаточно сильное магнитное поле, достаточное для записи носителя во все меньшем пространстве, занимаемом зернами.
Технологии магнитного хранения разрабатываются для решения этой трилеммы и для конкуренции с твердотельными накопителями на основе флэш-памяти (SSD). В 2013 году Seagate представила черепичную магнитную запись (SMR), [84] задуманную как своего рода «затычка» между технологией PMR и предполагаемой преемницей Seagate — тепловой магнитной записью (HAMR). SMR использует перекрывающиеся дорожки для увеличения плотности данных за счет сложности конструкции и более низких скоростей доступа к данным (в частности, скоростей записи и скоростей случайного доступа 4k). [85] [86]
Напротив, HGST (теперь часть Western Digital ) сосредоточилась на разработке способов герметизации накопителей, заполненных гелием , вместо обычного фильтрованного воздуха. Поскольку турбулентность и трение уменьшаются, можно достичь более высокой плотности размещения за счет использования меньшей ширины дорожки, а рассеиваемая из-за трения энергия также уменьшается, что приводит к снижению потребляемой мощности. Кроме того, в то же пространство корпуса можно поместить больше пластин, хотя, как известно, трудно предотвратить утечку гелия. [87] Таким образом, накопители с гелием полностью герметичны и не имеют дыхательного отверстия, в отличие от их заполненных воздухом аналогов.
Другие технологии записи либо находятся в стадии исследования, либо были коммерчески реализованы для увеличения плотности записи, включая магнитную запись с тепловой поддержкой (HAMR) от Seagate. HAMR требует другой архитектуры с переработанными носителями и головками чтения/записи, новыми лазерами и новыми оптическими преобразователями ближнего поля. [88] Ожидается, что HAMR поступит в продажу в конце 2020 или 2021 года. [89] [90] Технические проблемы задержали внедрение HAMR на десятилетие по сравнению с более ранними прогнозами 2009, [91] 2015, [92] 2016, [93] и первой половины 2019 года. Некоторые диски используют два независимых рычага привода для увеличения скорости чтения/записи и конкуренции с SSD. [94] Планируемый преемник HAMR, битовая запись (BPR), [95] был удален из дорожных карт Western Digital и Seagate. [96] Микроволновая магнитная запись (MAMR) компании Western Digital [97] [98] , также называемая энергетической магнитной записью (EAMR), была опробована в 2020 году, а первый привод EAMR, Ultrastar HC550, поступил в продажу в конце 2020 года. [99] [100] [101] Двумерная магнитная запись (TDMR) [82] [102] и головки гигантского магнитосопротивления «ток перпендикулярен плоскости» (CPP/GMR) появились в исследовательских работах. [103] [104] [105] Была предложена концепция вакуумного привода с 3D-приводом (3DHD) [106] и 3D магнитной записи. [107]
В зависимости от предположений относительно осуществимости и сроков внедрения этих технологий, Seagate прогнозирует, что плотность записи будет расти на 20% в год в период с 2020 по 2034 год. [40]
Жесткие диски с самой высокой емкостью, поставляемые в продажу в 2024 году, составляют 32 ТБ. [108] Емкость жесткого диска, сообщаемая операционной системой конечному пользователю, меньше, чем сумма, заявленная производителем, по нескольким причинам, например, операционная система использует часть пространства, использует часть пространства для избыточности данных, использует пространство для структур файловой системы. Путаница десятичных и двоичных префиксов также может привести к ошибкам.
Современные жесткие диски представляются их хост-контроллеру как непрерывный набор логических блоков, а общая емкость диска рассчитывается путем умножения количества блоков на размер блока. Эта информация доступна из спецификации продукта производителя, а также из самого диска с помощью функций операционной системы, которые вызывают низкоуровневые команды диска. [109] [110] Более старые IBM и совместимые диски, например IBM 3390, использующие формат записи CKD , имеют записи переменной длины; такие расчеты емкости диска должны учитывать характеристики записей. Некоторые более новые DASD имитируют CKD, и применяются те же формулы емкости.
Общая емкость старых секторно-ориентированных жестких дисков рассчитывается как произведение числа цилиндров на зону записи, числа байтов на сектор (чаще всего 512) и числа зон диска. [ необходима цитата ] Некоторые современные диски SATA также сообщают о емкости цилиндр-головка-сектор (CHS), но это не физические параметры, поскольку сообщаемые значения ограничены историческими интерфейсами операционной системы. Схема C/H/S была заменена логической блочной адресацией (LBA), простой схемой линейной адресации, которая находит блоки по целочисленному индексу, который начинается с LBA 0 для первого блока и увеличивается после этого. [111] При использовании метода C/H/S для описания современных больших дисков число головок часто устанавливается равным 64, хотя типичный современный жесткий диск имеет от одной до четырех пластин. В современных жестких дисках резервная емкость для управления дефектами не включена в опубликованную емкость; Однако во многих ранних HDD определенное количество секторов было зарезервировано в качестве запасных, тем самым уменьшая емкость, доступную операционной системе. Кроме того, многие HDD хранят свои прошивки в зарезервированной зоне обслуживания, которая обычно недоступна пользователю и не включается в расчет емкости.
Для подсистем RAID требования к целостности данных и отказоустойчивости также снижают реализованную емкость. Например, массив RAID 1 имеет около половины общей емкости в результате зеркалирования данных, в то время как массив RAID 5 с n дисками теряет 1/n емкости (что равно емкости одного диска) из-за хранения информации о четности. Подсистемы RAID представляют собой несколько дисков, которые кажутся пользователю одним или несколькими дисками, но обеспечивают отказоустойчивость. Большинство поставщиков RAID используют контрольные суммы для улучшения целостности данных на уровне блоков. Некоторые поставщики проектируют системы, используя жесткие диски с секторами по 520 байт для хранения 512 байт пользовательских данных и восьми байт контрольной суммы или используя отдельные 512-байтовые сектора для данных контрольной суммы. [112]
Некоторые системы могут использовать скрытые разделы для восстановления системы, что снижает емкость, доступную конечному пользователю без знания специальных утилит для разбиения диска, таких как diskpart в Windows . [113]
Данные хранятся на жестком диске в серии логических блоков. Каждый блок разграничивается маркерами, идентифицирующими его начало и конец, информацией об обнаружении и исправлении ошибок и пространством между блоками, чтобы допустить незначительные вариации синхронизации. Эти блоки часто содержали 512 байт полезных данных, но использовались и другие размеры. По мере увеличения плотности дисков инициатива, известная как Advanced Format, увеличила размер блока до 4096 байт полезных данных, что привело к значительному сокращению объема дискового пространства, используемого для заголовков блоков, данных проверки ошибок и интервалов.
Процесс инициализации этих логических блоков на физических дисковых пластинах называется низкоуровневым форматированием , которое обычно выполняется на заводе и обычно не изменяется в полевых условиях. [114] Высокоуровневое форматирование записывает структуры данных, используемые операционной системой для организации файлов данных на диске. Это включает запись структур разделов и файловых систем в выбранные логические блоки. Например, часть дискового пространства будет использоваться для хранения каталога имен файлов на диске и списка логических блоков, связанных с определенным файлом.
Примерами схемы сопоставления разделов являются Master boot record (MBR) и GUID Partition Table (GPT). Примерами структур данных, хранящихся на диске для извлечения файлов, являются File Allocation Table (FAT) в файловой системе DOS и inodes во многих файловых системах UNIX , а также другие структуры данных операционной системы (также известные как метаданные ). Как следствие, не все пространство на жестком диске доступно для пользовательских файлов, но эти системные издержки обычно невелики по сравнению с пользовательскими данными.
На заре вычислительной техники общая емкость жестких дисков указывалась семью-девятью десятичными цифрами, часто усекаемыми идиомой « миллионы» . [117] [33] К 1970-м годам общая емкость жестких дисков указывалась производителями с использованием десятичных префиксов СИ , таких как мегабайты (1 МБ = 1 000 000 байт), гигабайты (1 ГБ = 1 000 000 000 байт) и терабайты (1 ТБ = 1 000 000 000 000 байт). [115] [118] [119] [120] Однако емкости памяти обычно указываются с использованием двоичной интерпретации префиксов, т. е. с использованием степеней 1024 вместо 1000.
Программное обеспечение сообщает о емкости жесткого диска или памяти в разных формах, используя либо десятичные, либо двоичные префиксы. Семейство операционных систем Microsoft Windows использует двоичную систему счисления при сообщении о емкости хранилища, поэтому жесткий диск, предлагаемый его производителем как диск емкостью 1 ТБ, сообщается этими операционными системами как жесткий диск емкостью 931 ГБ. Mac OS X 10.6 (« Snow Leopard ») использует десятичную систему счисления при сообщении о емкости жесткого диска. [121] Поведение по умолчанию утилиты командной строки df в Linux — сообщать о емкости жесткого диска как о числе единиц по 1024 байта. [122]
Разница между интерпретацией десятичных и двоичных префиксов вызвала некоторую путаницу у потребителей и привела к коллективным искам против производителей жестких дисков . Истцы утверждали, что использование десятичных префиксов фактически вводило потребителей в заблуждение, в то время как ответчики отрицали какие-либо правонарушения или ответственность, утверждая, что их маркетинг и реклама во всех отношениях соответствовали закону и что ни один из членов группы не понес никаких убытков или травм. [123] [124] [125] В 2020 году суд Калифорнии постановил, что использование десятичных префиксов с десятичным значением не вводило в заблуждение. [126]
Первый жесткий диск IBM, IBM 350 , использовал стопку из пятидесяти 24-дюймовых пластин, хранил 3,75 МБ данных (примерно размер одной современной цифровой фотографии) и был размером, сопоставимым с двумя большими холодильниками. В 1962 году IBM представила свою модель диска 1311, которая использовала шесть 14-дюймовых (номинальный размер) пластин в съемном пакете и была примерно размером со стиральную машину. Это стало стандартным размером пластины на многие годы, используемым также другими производителями. [127] IBM 2314 использовал пластины того же размера в пакете по одиннадцать штук и представил схему «диск в ящике», иногда называемую «печью для пиццы», хотя «ящик» не был полным приводом. В 1970-х годах жесткие диски предлагались в отдельных корпусах различных размеров, содержащих от одного до четырех жестких дисков.
Начиная с конца 1960-х годов, предлагались приводы, которые полностью помещались в шасси, устанавливаемое в 19-дюймовую стойку . RK05 и RL01 от Digital были ранними примерами, использующими отдельные 14-дюймовые пластины в съемных пакетах, весь привод помещался в стойку высотой 10,5 дюйма (шесть стоечных единиц). В середине-конце 1980-х годов Fujitsu Eagle аналогичного размера , который использовал (по совпадению) 10,5-дюймовые пластины, был популярным продуктом.
С ростом продаж микрокомпьютеров со встроенными дисководами для гибких дисков (FDD) стали востребованы жесткие диски, которые подходили бы для креплений FDD. Начиная с Shugart Associates SA1000 , форм-факторы жестких дисков изначально следовали за 8-дюймовыми, 5¼-дюймовыми и 3½-дюймовыми дисководами. Хотя они и упоминаются по этим номинальным размерам, фактические размеры этих трех дисков соответственно составляют 9,5", 5,75" и 4" в ширину. Поскольку не было меньших дисководов для гибких дисков, меньшие форм-факторы жестких дисков, такие как 2½-дюймовые диски (фактически шириной 2,75"), были разработаны на основе предложений продуктов или отраслевых стандартов.
По состоянию на 2019 год [update]наиболее популярными являются жесткие диски размером 2½ и 3½ дюйма. К 2009 году все производители прекратили разработку новых продуктов для форм-факторов 1,3, 1 и 0,85 дюйма из-за падения цен на флэш-память , [128] [129] которая не имеет движущихся частей. В то время как номинальные размеры указаны в дюймах, фактические размеры указаны в миллиметрах.
Факторы, ограничивающие время доступа к данным на жестком диске, в основном связаны с механической природой вращающихся дисков и движущихся головок, в том числе:
Задержка также может возникнуть, если приводные диски остановлены для экономии энергии.
Дефрагментация — это процедура, используемая для минимизации задержки при извлечении данных путем перемещения связанных элементов в физически близкие области на диске. [130] Некоторые операционные системы компьютеров выполняют дефрагментацию автоматически. Хотя автоматическая дефрагментация предназначена для сокращения задержек доступа, производительность будет временно снижена во время выполнения процедуры. [131]
Время доступа к данным можно улучшить, увеличив скорость вращения (тем самым уменьшив задержку) или сократив время поиска. Увеличение плотности записи увеличивает пропускную способность за счет увеличения скорости передачи данных и увеличения объема данных под набором головок, тем самым потенциально снижая активность поиска для заданного объема данных. Время доступа к данным не поспевает за ростом пропускной способности, который сам по себе не поспевает за ростом плотности битов и емкости хранилища.
По состоянию на 2010 год [update]типичный настольный HDD со скоростью вращения 7200 об/мин имеет постоянную скорость передачи данных «диск- буфер » до 1030 Мбит/с . [132] Эта скорость зависит от расположения дорожки; скорость выше для данных на внешних дорожках (где на оборот приходится больше секторов данных) и ниже к внутренним дорожкам (где на оборот приходится меньше секторов данных); и, как правило, несколько выше для дисков со скоростью вращения 10 000 об/мин. Текущий, широко используемый стандарт для интерфейса «буфер-компьютер» — 3,0 Гбит/с SATA, который может передавать около 300 мегабайт/с (10-битное кодирование) из буфера в компьютер, и, таким образом, все еще значительно опережает сегодняшние [ на момент? ] скорости передачи данных с диска в буфер. Скорость передачи данных (чтение/запись) можно измерить, записав большой файл на диск с помощью специальных инструментов-генераторов файлов, а затем прочитав файл обратно. Скорость передачи данных может зависеть от фрагментации файловой системы и расположения файлов. [130]
Скорость передачи данных HDD зависит от скорости вращения пластин и плотности записи данных. Поскольку тепло и вибрация ограничивают скорость вращения, повышение плотности становится основным методом улучшения скоростей последовательной передачи. Более высокие скорости требуют более мощного шпиндельного двигателя, который создает больше тепла. В то время как плотность записи увеличивается за счет увеличения как количества дорожек на диске, так и количества секторов на дорожку, [133] только последнее увеличивает скорость передачи данных для заданного числа оборотов в минуту. Поскольку производительность скорости передачи данных отслеживает только один из двух компонентов плотности записи, ее производительность улучшается с меньшей скоростью. [134]
Другие соображения относительно производительности включают цену с поправкой на качество , энергопотребление, уровень шума, а также ударопрочность как в рабочем, так и в нерабочем состоянии.
Современные жесткие диски подключаются к компьютеру через один из нескольких типов шин , включая параллельный ATA , последовательный ATA , SCSI , последовательный SCSI (SAS) и Fibre Channel . Некоторые диски, особенно внешние портативные диски, используют IEEE 1394 или USB . Все эти интерфейсы являются цифровыми; электроника на диске обрабатывает аналоговые сигналы от головок чтения/записи. Современные диски представляют собой согласованный интерфейс для остальной части компьютера, независимо от схемы кодирования данных, используемой внутри, и независимо от физического количества дисков и головок в диске.
Обычно DSP в электронике внутри привода берет необработанные аналоговые напряжения от считывающей головки и использует PRML и коррекцию ошибок Рида-Соломона [135] для декодирования данных, затем отправляет эти данные через стандартный интерфейс. Этот DSP также отслеживает частоту ошибок, обнаруженных с помощью обнаружения и исправления ошибок , и выполняет перераспределение плохих секторов , сбор данных для технологии самоконтроля, анализа и отчетности и другие внутренние задачи.
Современные интерфейсы подключают привод к интерфейсу хоста с помощью одного кабеля данных/управления. Каждый привод также имеет дополнительный кабель питания, обычно напрямую к блоку питания. Старые интерфейсы имели отдельные кабели для сигналов данных и для сигналов управления приводом.
Из-за чрезвычайно близкого расстояния между головками и поверхностью диска, HDD уязвимы к повреждению головкой , которая является отказом диска , при котором головка царапает поверхность пластины, часто стирая тонкую магнитную пленку и вызывая потерю данных. Поломки головок могут быть вызваны электронным сбоем, внезапным отключением питания, физическим ударом, загрязнением внутреннего корпуса накопителя, износом, коррозией или некачественно изготовленными пластинами и головками.
Система шпинделя жесткого диска опирается на плотность воздуха внутри корпуса диска для поддержки головок на их надлежащей высоте полета во время вращения диска. Для правильной работы жестких дисков требуется определенный диапазон плотностей воздуха. Соединение с внешней средой и плотностью происходит через небольшое отверстие в корпусе (шириной около 0,5 мм), обычно с фильтром внутри ( фильтр-дыхатель ). [136] Если плотность воздуха слишком низкая, то подъемной силы для летящей головки недостаточно, поэтому головка оказывается слишком близко к диску, и возникает риск ее поломки и потери данных. Для надежной работы на большой высоте, выше примерно 3000 м (9800 футов), необходимы специально изготовленные герметичные и герметичные диски. [137] Современные диски включают в себя датчики температуры и подстраивают свою работу под рабочую среду. Отверстия для вентиляционных отверстий можно увидеть на всех дисководах — рядом с ними обычно есть наклейка, предупреждающая пользователя не закрывать отверстия. Воздух внутри работающего привода также постоянно движется, приводясь в движение трением с вращающимися пластинами. Этот воздух проходит через внутренний рециркуляционный (или «рециркуляционный») фильтр для удаления любых остаточных загрязнений от производства, любых частиц или химикатов, которые могли каким-то образом попасть в корпус, а также любых частиц или газовыделений, образующихся внутри при нормальной работе. Очень высокая влажность, присутствующая в течение длительного времени, может привести к коррозии головок и пластин. Исключением являются герметично закрытые, заполненные гелием жесткие диски, которые в значительной степени устраняют проблемы с окружающей средой, которые могут возникнуть из-за изменений влажности или атмосферного давления. Такие жесткие диски были представлены HGST в их первой успешной реализации в больших объемах в 2013 году.
В частности, для гигантских магниторезистивных (GMR) головок незначительное повреждение головки из-за загрязнения (не удаляющего магнитную поверхность диска) все равно приводит к временному перегреву головки из-за трения о поверхность диска и может сделать данные нечитаемыми на короткий период времени, пока температура головки не стабилизируется (так называемая «тепловая неровность», проблема, которую можно частично решить с помощью надлежащей электронной фильтрации сигнала считывания).
Когда логическая плата жесткого диска выходит из строя, привод часто можно восстановить до рабочего состояния, а данные восстановить, заменив плату на плату идентичного жесткого диска. В случае сбоев головки чтения-записи их можно заменить с помощью специализированных инструментов в среде, свободной от пыли. Если пластины диска не повреждены, их можно перенести в идентичный корпус, а данные можно скопировать или клонировать на новый диск. В случае сбоев пластин диска может потребоваться разборка и создание образа пластин диска. [138] Для логического повреждения файловых систем можно использовать различные инструменты, включая fsck в UNIX-подобных системах и CHKDSK в Windows , для восстановления данных . Восстановление после логического повреждения может потребовать вырезания файла .
Обычно ожидается, что жесткие диски, разработанные и продаваемые для использования на серверах, будут выходить из строя реже, чем потребительские диски, обычно используемые в настольных компьютерах. Однако два независимых исследования, проведенные Университетом Карнеги-Меллона [139] и Google [140], показали, что «класс» диска не связан с частотой его отказов.
В обзоре исследований 2011 года, посвященных моделям отказов твердотельных накопителей и магнитных дисков, проведенном компанией Tom's Hardware, результаты исследования суммированы следующим образом: [141]
По состоянию на 2019 год [update]Backblaze, поставщик систем хранения данных, сообщил о годовой частоте отказов в два процента в год для фермы хранения с 110 000 готовых жестких дисков, при этом надежность сильно различается в зависимости от моделей и производителей. [145] Впоследствии Backblaze сообщил, что частота отказов для жестких дисков и твердотельных накопителей одинакового возраста была схожей. [7]
Чтобы минимизировать затраты и преодолеть отказы отдельных жестких дисков, поставщики систем хранения данных полагаются на избыточные массивы жестких дисков. Жесткие диски, которые выходят из строя, заменяются на постоянной основе. [145] [91]
Эти приводы обычно вращаются со скоростью 5400 об/мин и включают в себя:
Цена на HDD за байт снижалась со скоростью 40% в год в 1988–1996 годах, 51% в год в 1996–2003 годах и 34% в год в 2003–2010 годах. [158] [76] Снижение цены замедлилось до 13% в год в 2011–2014 годах, поскольку рост плотности размещения замедлился, а наводнения в Таиланде в 2011 году повредили производственные мощности [81] , и удерживалось на уровне 11% в год в 2010–2017 годах. [159]
Совет Федеральной резервной системы опубликовал индекс цен с поправкой на качество для крупномасштабных корпоративных систем хранения данных, включающих три или более корпоративных жестких диска и соответствующие контроллеры, стойки и кабели. Цены на эти крупномасштабные системы хранения данных снижались со скоростью 30% в год в течение 2004–2009 и 22% в год в течение 2009–2014. [76]
Более 200 компаний производили жесткие диски в разное время, но консолидации сконцентрировали производство всего на трех производителях: Western Digital , Seagate и Toshiba . Производство в основном сосредоточено в Тихоокеанском регионе.
Поставки жестких дисков достигли пика в 651 миллион единиц в 2010 году и с тех пор снижаются до 166 миллионов единиц в 2022 году. [160] Seagate с 43% единиц имела самую большую долю рынка. [161]
Жесткие диски вытесняются твердотельными накопителями (SSD) на рынках, где более высокая скорость (до 7 гигабайт в секунду для накопителей M.2 (NGFF) NVMe [162] и 2,5 гигабайт в секунду для накопителей карт расширения PCIe ) [163] , прочность и более низкое энергопотребление SSD важнее цены, поскольку стоимость бита SSD в четыре-девять раз выше, чем у HDD. [16] [15] По состоянию на 2016 год [update]сообщается, что HDD имеют частоту отказов 2–9% в год, в то время как у SSD отказов меньше: 1–3% в год. [164] Однако у SSD больше неисправимых ошибок данных, чем у HDD. [164]
Твердотельные накопители предлагают большую емкость (до 100 ТБ) [38] , чем самые большие жесткие диски, и/или более высокую плотность хранения (твердотельные накопители емкостью 100 ТБ и 30 ТБ размещаются в корпусах для 2,5-дюймовых жестких дисков, но имеют ту же высоту, что и 3,5-дюймовые жесткие диски), [165] [166] [167] [168] [169], хотя их стоимость остается непомерно высокой.
Лабораторная демонстрация 1,33-ТБ 3D NAND чипа с 96 слоями (NAND обычно используется в твердотельных накопителях (SSD)) имела 5,5 Тбит/дюйм 2 по состоянию на 2019 год [update], [170] в то время как максимальная плотность записи для HDD составляет 1,5 Тбит/дюйм 2 . Плотность записи флэш-памяти удваивается каждые два года, аналогично закону Мура (40% в год) и быстрее, чем 10–20% в год для HDD. По состоянию на 2018 год [update]максимальная емкость составляла 16 терабайт для HDD, [171] и 100 терабайт для SSD. [172] HDD использовались в 70% настольных компьютеров и ноутбуков, произведенных в 2016 году, а SSD использовались в 30%. Доля использования жестких дисков снижается и, согласно одному из прогнозов, может упасть ниже 50% в 2018–2019 годах, поскольку твердотельные накопители заменяют жесткие диски меньшей емкости (менее одного терабайта) в настольных компьютерах, ноутбуках и MP3-плеерах. [173]
Рынок чипов флэш-памяти на основе кремния (NAND), используемых в твердотельных накопителях и других приложениях, растет быстрее, чем для жестких дисков. Мировой доход от NAND вырос на 16% в год с 22 миллиардов долларов до 57 миллиардов долларов в период с 2011 по 2017 год, в то время как производство выросло на 45% в год с 19 эксабайт до 175 эксабайт. [174]
Once we controlled for age and drive days, the two drive types were similar and the difference was certainly not enough by itself to justify the extra cost of purchasing a SSD versus a HDD.
IBM 350 disk drive held 3.75 MB
Three mechanically independent access arms are provided for each file unit, and each arm can be independently directed to any track in the file.
Each disk-storage unit has three mechanically independent access arms, all of which can be seeking at the same time.
The disk storage unit can have two access arms. One is standard and the other is available as a special feature.
the total addressable market for disk drives will grow from $21.8bn in 2019
Gordon Moore: ... the ability of the magnetic disk people to continue to increase the density is flabbergasting--that has moved at least as fast as the semiconductor complexity.
It can't continue forever. The nature of exponentials is that you push them out and eventually disaster happens.
The 2011 Thai floods almost doubled disk capacity cost/GB for a while. Rosenthal writes: 'The technical difficulties of migrating from PMR to HAMR, meant that already in 2010 the Kryder rate had slowed significantly and was not expected to return to its trend in the near future. The floods reinforced this.'
'PMR CAGR slowing from historical 40+% down to ~8-12%' and 'HAMR CAGR = 20-40% for 2015–2020'
Shingled Magnetic Technology is the First Step to Reaching a 20 Terabyte Hard Drive by 2020
A 'shingled magnetic recording' (SMR) drive is a rotating drive that packs its tracks so closely that one track cannot be overwritten without destroying the neighboring tracks as well. The result is that overwriting data requires rewriting the entire set of closely-spaced tracks; that is an expensive tradeoff, but the benefit—much higher storage density—is deemed to be worth the cost in some situations.
Unfortunately, mass production of actual hard drives featuring HAMR has been delayed for a number of times already and now it turns out that the first HAMR-based HDDs are due in 2018. ... HAMR HDDs will feature a new architecture, require new media, completely redesigned read/write heads with a laser as well as a special near-field optical transducer (NFT) and a number of other components not used or mass produced today.
Seagate CTO Dr John Morris told analysts that Seagate has built 55,000 HAMR drives and aims to get disks ready for customer sampling by the end of 2020.
…Seagate expects to start selling HAMR drives in 2016.
The most recent Seagate roadmap pushes HAMR shipments into 2020, so they are now slipping faster than real-time. Western Digital has given up on HAMR and is promising that Microwave Assisted Magnetic Recording (MAMR) is only a year out. BPM has dropped off both companies' roadmaps.
…microwave-assisted magnetic (MAMR) recording technology…sample shipments are due by the end of the year.
The LBAs on a logical unit shall begin with zero and shall be contiguous up to the last logical block on the logical unit.
Example of a pre-assembled external hard disk drive without its enclosure that cannot be used internally on a laptop or desktop due to the embedded interface on its printed circuit board
Most disk drives use 512-byte sectors. [...] Enterprise drives (Parallel SCSI/SAS/FC) support 520/528 byte 'fat' sectors.
Definitions from Wiktionary
Media from Commons
News from Wikinews
Textbooks from Wikibooks
Resources from Wikiversity