Швидкодія НЖМД

1.3 Швидкодія НЖМД

Важливим параметром накопичувача на жорсткому диску є його швидкодія. Цей параметр для різних моделей може варіюватися в широких межах.

І як це часто буває, кращим показником швидкодії накопичувача є його ціна. Тут цілком справедливі слова, сказані із приводу гоночних автомобілів: "Швидкість коштує грошей. Наскільки швидко ви хочете їздити?".

Швидкодія накопичувача можна оцінити по двох параметрах:

середньостатистичному часу пошуку (average seek time);

швидкості передачі даних (data transfer rate).

Під середньостатистичним часом пошуку, що виміряється в мілісекундах, мається на увазі середній час переміщення головок з одного циліндра на іншій (причому відстань між цими циліндрами може бути довільним). Виміряти цей параметр можна, виконавши досить багато операцій пошуку випадково обраних доріжок, а потім розділивши загальний час, витрачений на цю процедуру, на кількість зроблених операцій. У результаті буде отриманий середній час однократного пошуку.

Виробники дисководів як середній час пошуку часто вказують часовий інтервал, що необхідний для переміщення головок на відстань, рівної однієї третини ширини зони запису даних на диску. Середній час пошуку майже винятково залежить від конструкції накопичувача (точніше, від механізму привода головок), а не від типу інтерфейсу або контролера.

Існує ще один параметр, що дозволяє оцінити швидкодію, - середній час доступу, що відрізняється від часу пошуку тим, що при його вимірі враховується запізнювання. Під запізнюванням у цьому випадку мається на увазі середній час, що йде на те, щоб шуканий сектор виявився під головкою після її виведення на доріжку. У середньому величина запізнювання дорівнює половині періоду обігу диска й при частоті обертання 3 600 об/хв становить 8,33 мс. Якщо диск обертається у два рази швидше, те запізнювання буде у два рази менше. Що ж стосується середнього часу доступу, то воно визначається як сума середнього часу пошуку й запізнювання. Цей параметр (середній час доступу) характеризує середній час, необхідне для одержання доступу до даних, які записані в обраному випадковим образом секторі.

Запізнювання істотно впливає на загальну швидкодію накопичувача. При його зниженні скорочується час доступу до даних і файлів, але зменшити запізнювання можна тільки за рахунок збільшення частоти обертання дисків. Величини запізнювання для найпоширеніших швидкостей обертання дисків наведені в табл. 10.6.

У накопичувачах із частотою обертання дисків 7 200 об/хв величина запізнювання становить 4,17 мс, а для частоти обертання диска 10 000 об/хв ще менше - 3,0 мс. З ростом частоти обертання не тільки зменшується запізнювання, але й зростає швидкість передачі даних (їхнє зчитування й запис після виведення головок на заданий сектор відбуваються з більшою швидкістю).

Таблиця 10.6 Швидкості обертання жорстких дисків і величини запізнювання

Імовірно, найбільш важливою характеристикою при оцінці загальної продуктивності накопичувача є швидкість передачі даних, але, з іншого боку, вона ж уважається найменш зрозумілою. Проблема полягає в тому, що в цей час для кожного дисководу можуть бути визначені відразу кілька швидкостей передачі даних.

Більшість виробників дискових накопичувачів звичайно повідомляють п'ять швидкостей передачі даних. Одна з них - це швидкість передачі даних інтерфейсу, що у сучасних дисководах АТА досягає 100 Мбайт/с. Іншими специфікаціями швидкостей є середні швидкості передачі даних, які можуть бути виражені у вигляді максимальних, мінімальних, фактичних максимальних і фактичної мінімальної швидкостей. Якщо середня швидкість не зазначена, її можна легко обчислити.

Середня швидкість передачі даних уважається більше важливою характеристикою, чим швидкість передачі даних інтерфейсу. Це пов'язане з тим, що середня швидкість являє собою дійсну швидкість безпосереднього зчитування даних з поверхні жорсткого диска. При цьому максимальна швидкість є, скоріше, очікуваною постійною швидкістю передачі даних.

Компанія-виготовлювач дисководів звичайно вказує величини мінімальної й максимальної швидкостей передачі даних. У цей час більшість сучасних накопичувачів мають зональний запис із різною кількістю секторів на доріжках. Як правило, поверхня диска розділена на 16 зон, причому число секторів внутрішньої зони приблизно у два рази менше, ніж зовнішньої (таким чином, швидкість передачі даних теж у два рази менше). Швидкість обертання жорсткого диска постійна, тому швидкість зчитування даних із зовнішніх циліндрів (де число секторів на доріжці найбільше) вище, ніж із внутрішніх.

Існує певне розходження між формальною й фактичною швидкостями передачі даних. Формальна швидкість визначає, наскільки швидко біти (одиниці ємності пам'яті) можуть бути лічені з поверхні жорсткого диска. Далеко не всі біти є бітами даних (це може бути проміжок між секторами або ідентифікатор бітів). Крім того, варто враховувати час, затрачуваний при пошуку даних на переміщення головок з доріжки на доріжку. Таким чином, фактична швидкість передачі даних являє собою реальну швидкість зчитування даних з диска або їхнього запису на диск.

Зверніть увагу, що більшість виробників указують тільки формальну швидкість передачі даних. Для визначення фактичної швидкості варто врахувати, що вона становить приблизно дві третини формальної швидкості. У тому випадку, якщо буде зазначена тільки максимальна швидкість передачі даних (формальна або фактична), з великою часткою ймовірності можна допустити, що мінімальна швидкість складе приблизно половину, а середня - три п'ятих максимальної швидкості передачі даних.

Розглянемо як приклад дисковід IBM Deskstar 60GXP, що, на сьогоднішній день, є одним з найшвидших накопичувачів ATA/IDE. Його основні параметри: швидкість обертання 7 200 об/хв, повна підтримка швидкості передачі даних інтерфейсу АТА/100 (пропускна здатність інтерфейсу між контролером і системною платою 100 Мбайт/с). Варто помітити, що фактична швидкість передачі даних набагато нижче.

У табл. 10.7 наведені специфікації дисководу Ultra-ATA/100 IBM Deskstar 60GXP зі швидкістю обертання 7 200 об/хв.

Як бачите, дійсна швидкість передачі носія коливається в межах від 20,9 до 40,8 Мбайт/з, що в середньому становить приблизно 30,8 Мбайт/з, або менш однієї третини від швидкості передачі інтерфейсу. Варто помітити, що дисковід, що має фактичну швидкість передачі 30,8 Мбайт/з, вас не розчарує: фактично це один з найшвидших накопичувачів на сьогоднішньому ринку.

Мене часто запитують про можливості модифікації інтерфейсу АТА. У багатьох комп'ютерах використаються системні плати, що підтримують тільки режими АТА/33 або АТА/66. Після того як ви довідаєтеся фактичні швидкості передач носіїв більшості дисководів, ви зрозумієте, чому я не рекомендую встановлювати в таких системах окремі контролери АТА/100. Подібна модифікація не дасть практично ніякого збільшення швидкості. Це звязано з тим, що фактична швидкість передачі даних використовуваних дисководів нижче, ніж швидкість інтерфейсу АТА/33, не говорячи вже про інтерфейси АТА/66 або АТА/100.

Існує два основних фактори, що безпосередньо впливають на швидкість передачі даних: швидкість обертання диска й щільність лінійного запису, або кількість секторів на доріжці. Наприклад, при рівній кількості секторів на доріжці швидкість передачі даних буде вище в дисководу, що має більшу швидкість обертання. За аналогією із цим, при рівній швидкості обертання накопичувач із більшою щільністю запису буде мати більшу швидкість передачі. При порівнянні ефективності накопичувачів варто враховувати обоє факторів.

Як приклад розглянемо дисковід Seagate Cheetah X15, швидкість обертання якого дорівнює 15 000 об/хв.

У табл. 10.8 наведені швидкості передачі даних накопичувача Ultra3-SCSI/160 Seagate Cheetah X15.

Для порівняння в табл. 10.9 наведені параметри дисководу Ultra3-SCSI/160 Seagate Cheetah 73LP, швидкість обертання якого дорівнює 10 000 об/хв.

Таблиця 10.7. Швидкості передачі даних дисководу IBM Deskstar 60GXP

Таблиця 10.8. Швидкості передачі даних дисководу Seagate Cheetah X15

Таблиця 10.9. Швидкості передачі даних дисководу Seagate Cheetah 73LP

Як бачите, швидкість передачі дисководу Cheetah 73LP (частота обертання 10 000 об/хв) вище, ніж дисководу Cheetah Х15 (15 000 об/хв). Але при цьому помітьте, що жоден із цих накопичувачів навіть і не наблизився до швидкості передачі даних інтерфейсу Ultra3 SCSI (160 Мбайт/с). При порівнянні ефективності різних дисководів не слід ураховувати тільки один параметр, наприклад швидкість обертання. Найчастіше може виявитися (як у цьому прикладі), що дисковід з більше високою швидкістю обертання має більше низьку швидкість передачі даних. Тому, даючи оцінку ефективності накопичувачів, будьте обережні. Найбільш важливою характеристикою загальної продуктивності жорстких дисків залишається швидкість передачі даних носія.

У старих накопичувачах виробники часто вказували максимальну й мінімальну кількість секторів на доріжці. Знаючи ці величини, а також швидкість обертання, можна визначити фактичну швидкість передачі даних. Крім того, майте на увазі, що в багатьох накопичувачах (особливо із зональним записом) відбувається вже згадуване перетворення секторів, і обумовлене BIOS кількість секторів на доріжці має мало загального з реальністю. У даній ситуації важливо знати саме фізичні параметри дисків, а не параметри, про які повідомляє BIOS.

Знаючи перераховані параметри, можна визначити максимальну швидкість передачі даних MDTR (Maximum Data Transfer Rate) у мегабайтах у секунду по наступній формулі:

MDTR=SPT?5 12?RPM/60/1000000,

де SRT (Sectors Per Track)- кількість секторів на доріжці; 512- кількість байтів даних у кожному секторі; RPM (Rotations Per Minute) - частота обертання дисків (обертів у хвилину); 60 - кількість секунд у хвилині.

Наприклад, у накопичувачі IBM Travelstar 32GH (формат 2,5 дюйми, об’єм 32 Гбайт) диски обертаються зі швидкістю 5 411 об/хв, а середнє число секторів на доріжці - 472. Середня швидкість передачі даних носія буде дорівнює:

472? 512?(5411/60)/1000000 = 21,8 Мбайт/с.

Точно так само можна обчислити максимальну очікувану швидкість передачі даних для будь-якого накопичувача.

Швидкодія дискового накопичувача можна істотно підвищити, якщо скористатися спеціальними програмами кешування, наприклад SMARTDRV (DOS) або VCASHE (Windows 9х, Windows NT й Windows 2000). Ці програми "підключаються" до переривання жорсткого диска на рівні BIOS (перехоплюють переривання BIOS) і обробляють запити на зчитування й запис, що направляють додатками й драйверами пристроїв в BIOS.

Якщо додатку знадобилося вважати порцію даних з жорсткого диска, кеш-програма перехоплює відповідний запит, перевіряє наявність певних умов (про які буде сказано нижче) і, якщо вони не задовольняються, передає запит у незмінному виді контролеру накопичувача. Лічені в накопичувачі дані не тільки передаються додатку, але й зберігаються в спеціальному буфері (кеші). Залежно від розміру кеша, у ньому можуть зберігатися дані з досить великої кількості секторів.

Якщо додатку потрібно вважати додаткові дані, кеш-програма знову перехоплює запит і перевіряє, чи не зберігаються запитані дані в буфері. Якщо це так, то вони негайно передаються додатку, без безпосереднього звертання до диска. Можете уявити собі, наскільки цей прийом прискорює доступ до диска (і заодно позначається на результатах вимірів швидкодії накопичувача).

Більшість сучасних контролерів включають убудований кеш того або іншого різновиду, якому не потрібно перехоплювати й використати переривання BIOS. Кешування здійснюється на апаратному рівні, і звичайні програми виміру швидкодії накопичувачів його "не зауважують". Першими з подібних родів пристроїв у накопичувачах були буфери випереджального зчитування доріжки (read-ahead buffer), завдяки яким удалося одержати коефіцієнт чергування 1:1. В одних сучасних контролерах просто збільшений розмір цих буферів, а в інші використаються більше інтелектуальні пристрої, по своїх можливостях близькі до кеш-програмам.

Багато накопичувачів IDE й SCSI мають убудовану кеш-пам'ять. Наприклад, у накопичувачі Hawk компанії Seagate ємністю 4 Гбайт установлений кеш обсягом 512 Кбайт. В інших моделях убудована пам'ять ще більше: у накопичувачі Barracuda компанії Seagate ємністю 4 Гбайт вона становить 1 Мбайт, а в IBM Ultrastar 72ZX ємністю 73,4 Гбайт - 16 Мбайт. У колишні часи системна пам'ять обсягом 640 Кбайт здавалася величезної, а зараз у невеликих накопичувачів формату 3,5 дюйми убудований (тобто чисто допоміжний) кеш перевищує цю величину. Саме завдяки використанню кеш-пам'яті накопичувачі IDE й SCSI відрізняються настільки високою швидкодією.

Незважаючи на те, що програмне й апаратне кешування даних дозволяє істотно підвищити продуктивність накопичувачів при звичайних операціях зчитування й запису, реальна (фізична) швидкість передачі даних визначається тільки конструкцією самого пристрою.

Говорячи про швидкодію накопичувачів, не можна обійти питання про чергування секторів. Ця тема традиційно розглядається в розділах, присвячених швидкодії контролерів, а не накопичувачів, однак у більшості сучасних пристроїв (IDE й SCSI) убудовані контролери, що обробляють дані з тією же швидкістю, з якої вони надходять із накопичувачів. Це означає, зокрема, що практично всі сучасні накопичувачі IDE й SCSI форматуються без чергування секторів (іноді говорять про коефіцієнт чергування 1:1). Майже у всіх сучасних комбінаціях "нагромаджувач-контролер" коефіцієнт чергування за замовчуванням установлюється рівним 1:1, і міняти його немає ніякого сенсу.

Похожие работы

Короткі відомості про компакт-диски, роз’єми та мікросхеми

Скачать

19867

0

0

... льшість звукових плат мають однакові роз’єми. Через ці мініатюрні (1/8 дюйма) роз’єми сигнали подаються з плати на акустичні системи, навушники та входи стереосистеми; до аналогічних роз’ємів підключається мікрофон, програвач компакт дисків та магнітофон. На Вашій платі встановлені (або повинні бути встановлені) роз’єми чотирьох типів. Лінійний вихід плати. Сигнал з цього роз’єма можна подати на ...

Клавіатура ПК. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках

Скачать

15050

2

0

... ¯, ®, ¬ – переміщують курсор на одну позицію відповідно вверх, вниз, вправо, вліво. 5. Цифровий блок – використовують для арифметичних операцій (на минулій Л.Р. розглядали калькулятор і користувалися як мишею так і цифровим блоком). 2. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках, дисководи компакт-дисків, магнітооптичні диски 1. Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) НГМД або ...

Організація та методика проведення уроку з теми: "Робота з дисками та каталогами в Norton Commander"

Скачать

47026

4

0

... дисципліни і її ролі в підготовки молодшого фахівця; ·          розробка фрагмента поурочно-тематичного плану. На основі аналізу перспективно-тематичного плану, для подальшої розробки вибираємо тему уроку: «Робота з дисками та каталогами в Norton Commander».     2. Організація і методика уроку обраної теми   Тема: «Робота з дисками та каталогами в Norton Commander» Ціль: познайомити учнів ...

Фізичні основи роботи комп’ютера

Скачать

191192

6

39

... принтера також містить різні мови опису даних (Adobe PostScript, PCL і тощо.). Ці мови знову ж таки призначені для того, щоб забрати частину роботи у комп'ютера і передати її принтеру. Розглянемо фізичний принцип дії окремих компонентів лазерного принтера. 2.5.29 Фотобарабан Як вже писалося вище, найважливішим конструктивним елементом лазерного принтера є фотобарабан, що обертається, за ...