Жорсткі диски

Вступ


Зародившись майже одночасно разом з першим ПК, вінчестер як і раніше залишається основним носієм інформації. Перші жорсткі диски мали обсяг у трохи мегабайта й працювали при цьому вкрай повільно. У міру росту продуктивності ПК росли вимоги, пропоновані до жорстких дисків. Але, незважаючи на це, сучасний вінчестер має практично таку ж структуру, як і його десятилітній предок.

Вінчестер являє собою пристрій, оснащений дисками (пластинами, поверхнями), розташованими друг над іншому. Диски закріплені на шпинделі. У рух всю цю конструкцію приводить електромотор, з'єднаний зі шпинделем. За читання інформації відповідають спеціальні головки, що зчитують. Вони переміщаються від одного краю пластини до іншому й розташовуються над поверхнею диска на дуже малій відстані від її. Рухом головок і дисків управляє контролер, він же керує процесами запису й читання. Незважаючи на класичну структуру, сучасні пристрої сильно відрізняються від моделей минулих років по характеристиках.

Основні параметри, за допомогою яких можна описати жорсткий диск, - це кількість пластин, матеріал, з якого вони виготовлені, щільність запису, швидкість обертання пластин, розмір кеш-буфера, інтерфейс.

Виготовляють пластини з алюмінію або кераміки (IBM випускає навіть диски зі скла), на які зверху наносять шар феромагнетику. Це матеріали на основі окислів заліза або інших магнітних металів. В основному використаються металеві плівкові покриття. Лідером у цій області є компанія IBM, що робить свої жорсткі диски на основі нової технології антиферомагнітного покриття. Ця технологія вже перебуває у виробництві, і в майбутньому завдяки їй можна буде збільшити обсяг дисків у кілька разів. У найближчі два роки компанія планує досягти обсягу в 400 Гб для настільних комп'ютерів.

Пластин не обов'язково повинне бути трохи, сучасні технології дозволяють виготовляти вінчестери високої ємності на одній пластині. Широко поширені вінчестери з диском, у якого магнітний шар нанесений тільки з однієї сторони. Обсяг даних, які можна вмістити на одну сторону диска (щільність запису), теж впливає на загальну ємність диска. Звичайно більший обсяг жорсткого диска досягається саме збільшенням кількості пластин і щільності запису. Найбільша щільність запису на пластину становить на сьогодні 40 Гб, а максимальний обсяг становить 160 Гб для дисків з IDE інтерфейсом. При цьому диск ємністю 40 Гб може складатися із двох пластин по 20 Гб, а може з однієї пластини 40 Гб. Чим менше пластин і поверхонь використається у вінчестері, тим він швидше.

На швидкодію також впливає швидкість обертання пластин. У сучасних IDE жорстких дисках це або 5400 про./мін., або 7200 про./мін. Відповідно, чим більше цей параметр, тим швидше відбувається процес звертання до інформації, що зберігається на вінчестері. Для SCSI-дисків швидкість обертання пластин 7200 про./мін. є мінімальної, в основному швидкість обертання пластин такого роду дисків становить 10000 про./мін. або 15000 про./мін, залежно від моделі.

Розмір кеш-буфера - характеристика, що також впливає на швидкодію. Уважається, що чим більше буфер, тим вище продуктивність. За рахунок зниження числа фактичних звертань до диска забезпечується безперервний потік даних з меншою кількістю виконання механічних операцій. На сьогодні вже стандартним обсягом кэш-буфера вважається 2 Мб. Maxtor випускає серію дисків з кешем 8 Мб, формально їх можна вважати найшвидшими, хоча помітно ця перевага тільки в завданнях з потоковими даними. Наприклад, при відкритті й збереженні більших файлів в Photoshop.


1. Характеристики НЖМД


1.1 Надійність НЖМД


Жорсткі диски дуже чутливі до різного роду струсам, вібраціям й ударам. Це викликано пристроєм, у якому головки перебувають на дуже малій відстані від поверхні пластини. Тут досить невеликого впливу, щоб головка наблизилася до диска. При такому контакті відбувається порушення покриття. Крім цього, після зіткнення залишаються дрібні частки, які якщо й не прилипають до поверхні, то все-таки залишаються усередині, чим провокують подальший розвиток поганих секторів. Єдиний засіб боротьби - це уважне ставлення.

Нестабільність мережі живлення може привести до виходу з ладу не тільки контролера жорсткого диска, але й електронного механізму паркування головок, що приводить до того, що головки пакуються на робочій зоні, а не в зоні паркування. Це спричиняє ушкодження поверхні диска й головок. Можливість уникнути цього - мережний фільтр і джерело безперебійного живлення.

Усьому приходить кінець, і вінчестер також коли-небудь відмовиться працювати правильно. В основному відбувається розмагнічування поверхонь, внаслідок чого росте число поганих секторів і помилок читання. Для запобігання втрат даних у цьому випадку існує система самодіагностики S.M.A.R.T., а також різне ПО, завдяки якому власник жорсткого диска може бути заздалегідь попереджений про швидку відмову вінчестера.

Вінчестер також чутливий до температурних умов. Неважко помітити, що при роботі він нагрівається. Отож, якщо жорсткий диск перебуває близько до іншого пристрою, де немає достатньої вентиляції, це може привести до перегріву й, як наслідок, виходу з ладу двигуна, що обертає диски, або контролера. Сучасні жорсткі диски гріються набагато сильніше, ніж старі, в основному через швидкість обертання пластин, а також завдяки меншому числу мікросхем контролера, що працюють при цьому на значно більше високих частотах.

В описах накопичувачів можна зустріти такий параметр, як середньостатистичний час між збоями (Mean Time Between Failures - MTBF), що звичайно коливається від 20 до 500 тис. годин і більше.

Для правильного розуміння цього важливого параметра накопичувача варто знати, як виробники його обчислюють. Більшість із них досить тривалий час випускають накопичувачі на жорстких дисках, які працюють у комп'ютерах користувачів мільйони годин (якщо скласти час роботи всіх моделей). Для всіх моделей накопичувача обчислюється коефіцієнт збоїв окремих компонентів, що потім ураховується при проектуванні компонентів нового накопичувача. Для плати керування використаються стандартизовані промислові методи пророкування збоїв. Таким чином, виробник може для нової моделі накопичувача на жорстких дисках оцінити ймовірність збоїв на основі отриманих раніше статистичних даних.

Не менш важливо розуміти, що середньостатистичний час між збоями визначається для всіх накопичувачів однієї моделі, а не для окремого накопичувача. Якщо зазначено, що цей час дорівнює 500 тис. ч, виходить, помилка може з'явитися при загальному часі роботи 500 тис. ч всіх накопичувачів даної моделі. Якщо випущено 1 млн накопичувачів даної моделі й всі вони одночасно працюють, то можна чекати помилку щопівгодини. Параметр "середньостатистичний час між збоями" не застосуємо для окремого накопичувача або невеликої вибірки накопичувачів однієї моделі.

Крім того, необхідно правильно розуміти значення слова "помилка". У визначенні описаного вище параметра під помилкою мається на увазі повний вихід з ладу накопичувача (тобто його варто повернути виробникові), а не помилки, що з'являються, читання або запису файлів.

Деякі виробники описаний параметр називають середнім часом до першого збою. "Між збоями" - це час, протягом якого відновлений після першого збою накопичувач буде працювати до наступні (другого) збою. Але оскільки виробники найчастіше не займаються відновленням накопичувачів, а просто заміняють ушкоджений новим, то параметр "середньостатистичний час між збоями" некоректний. При покупці накопичувача на жорсткого диска не треба в першу чергу орієнтуватися на даний параметр або на середній час до першого збою.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis And Reporting Technology) - технологія моніторингу й повідомлення про неполадки застосовується всіма виробниками жорстких дисків. Дозволяє прогнозувати несправності й заздалегідь приймати рішення відносно схоронності даних. Відслідковує стандартні показники роботи жорсткого диска, наприклад час виконання програм або частота появи збоїв при пошуку, і посилає попередження у випадку, коли перевищена величина для якого-небудь із факторів.

Практично кожен виробник вінчестерів представляє свої утиліти для роботи й моніторингу S.M.A.R.T. IBM надає свою утиліту DFT (Drive Fitness Test), що дозволяє діагностувати жорсткий диск, переглядати показники S.M.A.R.T., а при необхідності користуватися Low-level Format.

Data Lifeguard - фірмова утиліта компанії Western Digital, призначена спеціально для IDE жорстких дисків. Вона не тільки відслідковує стан накопичувача, але й здатна виправити такі неполадки, як помилки читання секторів у результаті експлуатації. Існує також online діагностичний сервіс, за допомогою якого можна перевірити практично будь-який IDE жорсткий диск.

Seagate також розробила целую систему, кото-оая містить у собі захист диска, захист даних і систему діагностичного захисту.

HDD TEMPERATURE (siduardian) -утиліта, що відслідковує температуру накопичувача й попереджає про критичний стан. Працює тільки з дисками, що мають температурний датчик.


1.2 Технологія S.M.A.R.T.


S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology- технологія самотестування, аналізу й звітності) - це новий промисловий стандарт, що описує методи пророкування появи помилок жорсткого диска.

При активізації системи S.M.A.R.T. жорсткий диск починає відслідковувати певні параметри, чутливі до несправностей накопичувача або вказують на них. У результаті такого відстеження можна пророчити збої в роботі накопичувача. Якщо на основі параметрів, що відслідковують, імовірність появи помилки зростає, S.M.A.R.T. генерує для BIOS або драйвера операційної системи звіт про виниклу неполадку, що вказує користувачеві на необхідність негайного резервного копіювання даних до того моменту, коли відбудеться збій у накопичувачі.

На основі параметрів, що відслідковують, S.M.A.R.T. намагається визначити тип помилки. За даними компанії Seagate, 60% помилок механічні. Саме цей тип помилок і передвіщається S.M.A.R.T. Природно, не всі помилки можна пророчити, наприклад поява статичної електрики, раптовий струс або удар, термічні перевантаження й т.д.

Технологія S.M.A.R.T. була розроблена компанією IBM в 1992 році. У тому ж році IBM випустила жорсткий диск формату 3,5 дюйми з модулем Predictive Failure Analysis (PFA), що вимірював деякі параметри накопичувача й у випадку їхньої критичної зміни генерував попереджуюче повідомлення. IBM передала на розгляд ANSI специфікацію технології пророкування помилок накопичувача, і в результаті з'явився ANSI-стандарт - протокол S.M.A.R.T. для SCSI-пристроїв (документ X3T10/94-190).

Для накопичувачів з інтерфейсом IDE/ATA технологія S.M.A.R.T. була реалізована лише в 1995 році. У розробці цього стандарту брали участь Seagate Technology, Conner Peripherals (у цей час є підрозділом Seagate), Fujitsu, Hewlett-Packard, Maxtor, Quantum й Western Digital. У результаті роботи цієї групи компаній була опублікована специфікація S.M.A.R.T. для накопичувачів на жорстких дисках з інтерфейсом IDE/ATA й SCSI, і вони відразу ж з'явилися на ринку.

У накопичувачах на жорстких дисках з інтерфейсом IDE/ATA й SCSI реалізація S.M.A.R.T. подібна, за винятком звітної інформації. У накопичувачах з інтерфейсом IDE/ATA драйвер програмного забезпечення інтерпретує попереджуючий сигнал накопичувача, який генерується командою S.M.A.R.T. report status. Драйвер запитує в накопичувача статус цієї команди. Якщо її статус інтерпретується як, що наближається крах, жорсткого диска, то операційній системі посилає попереджуюче повідомлення, а та, у свою чергу, інформує про помилку користувача. Така структура в майбутньому може доповнюватися новими властивостями. Операційна система може інтерпретувати атрибути, які передаються за допомогою розширеної команди report status. У накопичувачах з інтерфейсом SCSI S.M.A.R.T. інформує користувача тільки про два стани накопичувача - про нормальну роботу й про помилку.

Для функціонування S.M.A.R.T. необхідна підтримка на рівні BIOS або драйвера жорсткого диска операційної системи (і, природно, накопичувач на жорстких дисках, що підтримує цю технологію). S.M.A.R.T. підтримується декількома програмами, наприклад Norton Smart Doctor компанії Symantec, EZ від Microhouse International або Data Advisor від Ontrack Data International.

Зверніть увагу, що традиційні програми діагностики диска, наприклад Scandisk й Norton Disk Doctor, працюють із секторами даних на поверхні диска й не відслідковують всіх функцій накопичувача в цілому. У деяких сучасних накопичувачах на жорстких дисках резервуються сектори, які в майбутньому використаються замість дефектних. Як тільки "вступає в справу" один з резервних секторів, S.M.A.R.T. інформує про це користувача, у той час як програми діагностики диска не повідомляють про яких-небудь проблеми.

Кожен виробник накопичувачів на жорстких дисках по-своєму реалізує параметри монітора S.M.A.R.T., причому більшість із них реалізували власний набір параметрів. У деяких накопичувачах відслідковується висота "польоту" головок над поверхнею диска. Якщо ця величина зменшується до деякого критичного значення, то накопичувач генерує помилку. В інших накопичувачах виконується моніторинг кодів корекції помилок, що показує кількість помилок читання й записи на диск. У більшості дисків реалізована реєстрація наступних параметрів:

висота польоту головки над диском;

швидкість передачі даних;

кількість перепризначених секторів;

продуктивність часу пошуку;

кількість повторів процесу калібрування накопичувача.

Кожен параметр має граничне значення, що використається для визначення того, чи з'явилася помилка. Це значення визначається виробником накопичувача й не може бути змінено.

Якщо S.M.A.R.T. у процесі моніторингу накопичувача виявляє невідповідність параметрів, то драйверу диска відправляється попереджуюче повідомлення, а драйвер інформує про "нестандартну ситуацію" операційну систему, що сповіщає користувача про необхідність негайного резервного копіювання даних. У цьому попереджуючому повідомленні може також утримуватися інформація про тип, виробника, номер накопичувача.

Не ігноруйте подібне попереджуюче повідомлення й негайно виконаєте резервне копіювання даних! А що ж робити після цього? Спробуйте самостійно усунути причину появи попереджуючого повідомлення, наприклад, якщо накопичувач на жорстких дисках перегрівся, спробуйте виключити на якийсь час комп'ютер, а потім включити знову. Якщо ж причина криється "у надрах" накопичувача, то зв'яжіться зі службою технічної підтримки вашого комп'ютера або накопичувача.


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

Оберти у хвилину Оберти в секунду Запізнювання
3600 60 8,33
4 200 70 7,14
5 400 90 5,56
7200 120 4,17
10000 167 3,00
15000 250 2,00


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

Швидкості передачі даних Мбит/з Мбайт/з
Швидкість передачі інтерфейсу 800 100,00
Повна швидкість передачі носія (мінімальна) 253 31,6
Повна швидкість передачі носія (максимальна) 494 61,8
Фактична швидкість передачі носія (мінімальна) 167 20,9
Фактична швидкість передачі носія (максимальна) 326 40,8
Фактична швидкість передачі носія (середня) 247 30,8

Таблиця 10.8. Швидкості передачі даних дисководу Seagate Cheetah X15

Швидкості передачі даних Мбит/з Мбайт/з
Швидкість передачі інтерфейсу 1280 160,00
Повна швидкість передачі носія (мінімальна) 385 48,1
Повна швидкість передачі носія (максимальна) 508 63,5
Фактична швидкість передачі носія (мінімальна) 299 37,4
Фактична швидкість передачі носія (максимальна) 391 48,9
Фактична швидкість передачі носія (середня) 345 43,2

Таблиця 10.9. Швидкості передачі даних дисководу Seagate Cheetah 73LP

Швидкості передачі даних Мбит/з Мбайт/з
Швидкість передачі інтерфейсу 1280 160,00
Повна швидкість передачі носія (мінімальна) 399 49,9
Повна швидкість передачі носія (максимальна) 671 83,9
Фактична швидкість передачі носія (мінімальна) 307 38,4
Фактична швидкість передачі носія (максимальна) 511 63,9
Фактична швидкість передачі носія (середня) 409 51,2

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.


1.4 Вартість НЖМД


Останнім часом "питома вартість" накопичувачів на жорстких дисках упала до 2 центів за мегабайта (і навіть нижче). Вартість накопичувачів продовжує знижуватися, і через якийсь час

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: