Навигация
2.4 Робота жорсткого диска
Тепер – власне про процес роботи вінчестера. Після початкової настройки електроніки і механіки мікрокомп'ютер вінчестера переходить в режим очікування команд від контролера, розташованого на системній платні або інтерфейсній карті. Одержавши команду, він включає потрібну головку, по сервоімпульсам відшукує потрібну доріжку, чекає, поки до головки "доїде" потрібний сектор, і виконує прочитування або запис інформації. Якщо контроллер запитав читання/запис не одного сектора, а декількох – вінчестер може працювати в так званому блоковому режимі, використовуючи ОЗУ як буфер і суміщаючи читання/запис з передачею інформації до контролера або від нього.
Для оптимального використання поверхні дисків застосовується так званий зоновий запис (Zoned Bit Recording – ZBR), принцип якого полягає в тому, що на зовнішніх доріжках, що мають велику довжину (а отже – і інформаційну місткість), інформація записується з більшою щільністю, ніж на внутрішніх. Таких зон з постійною щільністю запису в межах всієї поверхні утворюється до десятка і більш; відповідно, швидкість читання і запису на зовнішніх зонах вище, ніж на внутрішніх. Завдяки цьому файли, розташовані ближче до "початку" вінчестера, в цілому оброблятимуться швидше за файли, розташовані ближче до його "кінця".
Тепер про те, звідки беруться неправдоподібно великі кількості головок, вказані в параметрах вінчестерів. Колись ці числа – число циліндрів, головок і секторів на дорожці – дійсно позначали реальні фізичні параметри (геометрію) вінчестера. Проте при використанні ZBR кількість секторів міняється від доріжки до доріжки, і для кожного вінчестера ці числа різні – тому стала використовуватися так звана логічна геометрія, коли вінчестер повідомляє контролеру якісь умовні параметри, а при отриманні команд сам перетворить логічні адреси у фізичні. При цьому у вінчестері з логічною геометрією, наприклад, в 520 циліндрів, 128 головок і 63 сектори (загальний об'єм – 2 Гб) знаходиться, швидше за все, два диски – і чотири головки читання/запису.
У вінчестерах останнього покоління використовуються технології PRML (Partial Response, Maximum Likelihood – максимальна правдоподібність при неповному відгуку) і S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology – технологія самостійного стежачого аналізу і звітності). Перша розроблена унаслідок того, що при існуючій щільності запису вже неможливо чітко і однозначно прочитувати сигнал з поверхні диска – рівень перешкод і спотворень дуже великий. Замість прямого перетворення сигналу використовується його порівняння з набором зразків, і на підставі максимальної схожості робиться висновок про прийом того або іншого кодового слова – приблизно так само ми читаємо слова, в яких пропущені або спотворені букви.
Вінчестер, в якому реалізована технологія S.M.A.R.T., веде статистику своїх робочих параметрів (кількість старт/стопів і напрацьованого годинника, час розгону шпинделя, виявлені/виправлені помилки і т.п.), яка регулярно зберігається в перепрограмованому ПЗП або в службових зонах диска. Ця інформація накопичується протягом всього життя вінчестера і може бути у будь-який момент зажадалася програмами аналізу; по ній можна судити про стан механіки, умови експлуатації або зразкової вірогідності виходу з ладу.
2.5 Об'єм, швидкість і час доступу
Основними завданнями виробників завжди було збільшення об'єму інформації, що зберігається на дисках, і швидкості роботи з цією інформацією. Як збільшити об'єм диска? Найбільш очевидним рішенням є збільшення кількості пластин в корпусі жорсткого диска. Так само звичайно розрізняються моделі в межах одного модельного ряду. Цей спосіб є найбільш простим і дозволяє на одній і тій же елементній базі одержувати диски різної місткості. Але у цього способу існують природні обмеження: кількість дисків не може бути нескінченною. Збільшується навантаження на мотор, погіршуються температурні і шумові характеристики диска, вірогідність браку росте пропорційно кількості пластин, а значить, важче забезпечити надійність. Серед промислово вироблюваних дисків найбільшою кількістю пластин володіє SCSI диск Seagate Barracuda 180 – у цього вінчестера аж 12 пластин! Є і рекордсмени у області спрощення пристрою дисків – це, наприклад, розглянутий нами далі Maxtor 513DX і 541DX, у якого один диск, використовуваний тільки з одного боку.
Технологічно складніший (і перспективніший) метод збільшення об'єму - збільшення щільності запису інформації. Тут виникає цілий ряд технологічних проблем. Сучасні пластини виготовляються з алюмінію або навіть з скла (деякі моделі IBM). Магнітне покриття має складну багатошарову структуру і покрито зверху спеціальним захисним шаром. Розміри частинок магнітного покриття зменшуються, а чутливість їх зростає. Крім поліпшення параметрів самих пластин, істотним удосконаленням повинна піддатися система прочитування інформації. Необхідно зменшити зазор між головкою і поверхнею пластини, підвищити чутливість головки. Але і тут закони фізики накладають свої природні обмеження на межу застосування подібних технологій. Адже розміри магнітних частинок не можуть зменшуватися нескінченно.
Найпростіший спосіб збільшити швидкість прочитування – збільшити швидкість обертання пластин. По цьому шляху і пішли конструктори. Якщо пластини обертаються з більшою швидкістю, то за одиницю часу під прочитуючою головкою проходить більше інформації. На збільшення швидкості прочитування впливає також і розглянуте вище збільшення щільності запису інформації. Саме з цієї причини SCSI диски, як правило, володіють більшою швидкістю обертання. Проте на такій швидкості складніше точно позиціонувати головку прочитування, тому щільність запису там менша, ніж на деяких IDE дисках, а стоять такі диски більше.
Оскільки головка при пошуку інформації переміщається тільки упоперек диска, вона вимушена "чекати", поки диск обернеться і сектор із запрошуваними даними виявиться доступним для читання. Цей час залежить тільки від швидкості обертання диска і називається часом очікування інформації (latency). Але необхідно розуміти, що загальний час доступу до інформації визначається часом пошуку потрібної доріжки на диску і часом позиціонування усередині цієї доріжки. Збільшення швидкості обертання диска зменшує лише останнє значення. Для зменшення часу пошуку потрібної доріжки удосконалюють привід прочитуючої головки і зменшують діаметр пластин диска. Майже всі сучасні вінчестери випускаються з пластинами діаметром 2,5 дюйма.
Позиціонування головки взагалі є окремою вельми нетривіальною проблемою. Досить сказати, що при сучасній щільності запису доводиться враховувати навіть теплове розширення! Таким чином, збільшення швидкості обертання диска істотно утрудняє точне позиціонування головки. І в спробах збільшити швидкодію диска іноді доводиться жертвувати об'ємом, використовуючи пластини з меншою щільністю запису. Недивно, що найбільш дорогі і швидкі вінчестери, обертання, що відрізняються вищою швидкістю, не використовують максимальної технологічно доступної на даний момент щільності запису. За швидкість доводиться платити.
Так якому диску віддати перевагу? При однаковому об'ємі більшого увагу заслуговують моделі з більшою щільністю запису, в порівнянні з моделями з великою кількістю дисків, хоча б тому, що у них вище лінійна швидкість читання/запису (великі файли читаються швидше). Швидкість доступу до інформації безпосередньо залежить від швидкості обертання пластин (швидше робота з великою кількістю дрібних файлів). Але збільшення швидкості приводить до дорожчання виробів, а іноді доводиться жертвувати і щільністю запису.
2.6 Інтерфейси жорстких дисків
Розвиток інтерфейсів вінчестерів йшов двома паралельними шляхами: дешевим і дорогим. Дороге рішення полягало в створенні на платні самого вінчестера окремого інтелектуального контролера, який би брав на себе значну частину роботи по взаємодії з вінчестером. Результатом цього підходу з'явився інтерфейс SCSI, який швидко завоював популярність на ринку серверів. Однією з переваг цього підходу була можливість підключення до комп'ютера значної для того часу кількості пристроїв, що вимагають для своєї роботи широкого каналу передачі даних.
Просте і дешеве рішення – перекласти значну частину операцій по введенню-висновку на центральний процесор. У цього рішення цілком очевидний недолік: зниження загальної обчислювальної потужності системи, особливо помітне при багатозадачній роботі. А в ті часи, коли процесори не були такими могутніми, це сильно обмежувало можливості, зокрема, файлових серверів. Результатом втілення в життя цього підходу з'явився широко поширений інтерфейс IDE.
Цей інтерфейс був порівняно дешевий і, хоча не був найпродуктивнішим, повністю витіснив інші інтерфейси з ринку дешевих і недорогих систем. Він поступово розвивався, і з часом з'явилися стандарти UDMA, істотно прискорюючи роботу вінчестерів, інтерфейси IDE стали більш інтелектуальними. А оскільки продуктивність процесорів росла швидше продуктивності вінчестерів, то обмеження інтерфейсу IDE грали все меншу роль.
Тим самим на сьогодні ми маємо два типи вінчестерів: високопродуктивні SCSI і "ширвжиток" – IDE. Принципових відмінностей в пристрої самих вінчестерів SCSI і IDE немає, але історично склалося, що SCSI розрахований на сегмент дорогих серверних рішень, тому в середньому вони швидші і, як наслідок, істотно дорожчі.
Пропускна швидкість SCSI значно вище за IDE, цілих 160 Мб/с. А IDE працює із швидкістю 33, 66 і 100 Мб/с. Відповідні стандарти називаються ATA/33, ATA/66 і ATA/100.
Похожие работы
... , які читаються спеціальними засобами. Прикладом таких носіїв можуть бути перепустки працівників, які використовуються в автоматизованих системах табельного обліку, обладнаних комплексом технічних засобів автоматизованої прохідної підприємства. Носіями результатної інформації можуть бути всі різновиди перфораційних та магнітних носіїв. Крім того, результатна інформація може бути виведена н
... та знизу ( нижній колонтитул ) у межах одного розділу або всього документа. Правильний вибір цієї інформації дає змогу читачеві краще орієнтуватися в документі. 5.4 Уведення інформації Інформаційна система маркетингу – це сукупність інформації, апаратно-програмних і технологічних засобів, засобів телекомунікацій, баз і банків даних, методів і процедур, персоналу управління, які реалізують ...
... якість і обсяги роботи будь-якої бібліотеки в значній мірі залежать від підбору книг, журналів та інших документів у її фонді. Саме ДФ є основою роботи бібліотеки. Саме вони визначають зміст, повноту і якість задоволення та розвитку ІП користувачів [Цимбалюк П.І. Інформаційний ресурс Бібліотеки. – Стратегічна основа її життєдіяльності [Електронний ресурс]. – Режим доступу: 56]. В інформаційному ...
... Отже, запропонований мною перелік носіїв (хоча це лише мала їх частина), а також матеріальних основ ще раз практично підтверджує, що неможна ототожнювати такі поняття, як “носій інформації” та “матеріальна основа документа” Висновки: У своєму дослідженні я розглянула різницю семантичного навантаження носія інформації та матеріальної основи документа. Так, носії містять інформацію про сам ...
0 комментариев