Занятие 17 – Характеристики (параметры)

 

· Число поверхностей - их число определяет количество физических дисков, находящихся на шпинделе. Считаются все рабочие поверхности. Теоретически количество поверхностей может быть очень велико, но производители редко выпускают устройства с более чем 20 рабочими поверхностями. Наиболее распространены устройства с числом поверхностей от 2 до 5.

· Число цилиндров - это число определяет, сколько дорожек будет располагаться на одной поверхности. Для определенности я приведу расшифровку термина "цилиндр". Цилиндр это две равноудаленные от центра окружности на обоих сторонах диска. Так что стоит понимать в первом определении под "цилиндром" более точное понятие "трэк". В настоящее время все накопители емкостью более 1 Гигабайта имеют число цилиндров более 1024.

· Число секторов - общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя. Определяет физический неформатированный объем устройства.

· Число секторов на дорожке - это общее число секторов на одной дорожке. Безусловно, число секторов на внешних и внутренних дорожках не равное, из-за разной их длины и соответственно разного объема запасенной информации (плотность записи на диск не зависит от радиуса и является постоянной по всему диску). Поэтому, реальное число секторов скрыто от пользователя.

Характеристики, которые сказываются на скоростных качествах жесткого диска.

· Физический и логический объем накопителей - количество информации, которое он способен хранить в своем нутре. Купленный винчестер практически всегда оказывается меньшей емкости, чем заявлял производитель. Хитрость кроется в том, что под емкостью 5Гб обычно скрывается цифра в 5000Мб. Гигабайт - это не 1000, а 1024 мегабайта! Разница в объеме получается, таким образом, не маленькая- 50-159 Мб.

· Скорость чтения данных, на этот параметр редко обращают внимание при покупке. Считается, что жесткий диск, соответствующий спецификации UDMA/66, обязан обеспечивать скорость чтения данных не менее 66 Мб/с! Современные UDMA/100 и UDMA/133 гарантируют скорость чтения не менее 100 и 133 Мб/с.

· Среднее время доступа - измеряется в миллисекундах и обозначает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному вами участку. Средний показатель- 7-9 мс.

· Скорость вращения диска (ч астота вращения шпинделя) - число, которое показывает, с какой (постоянной) скоростью электромотор, который находится в вашем винчестере, вращает ось, на которой, в свою очередь, жестко закреплены диски. Частота вращения измеряется в оборотах в минуту (rpm). Она обычно равна 5400 оборотов в минуту или 7200 (в редких случаях 10000 rpm). Чем выше частота вращение шпинделя, тем больше рабочая температура устройства. Специалисты утверждают, что чрезмерные скорости вращения диска на самом деле не слишком убыстряют чтение данных. А вот на надежность хранения информации и срок службы винчестера влияют куда более ощутимо...

· Скорость передачи данных (пропускной способностью), определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Зависит от скорости вращения дисков, от дефрагментированности данных и других параметров. Измерять данный параметр необходимо на чистом диске. Измеряется в мегабайтах в секунду (MBps) или мегабитах в секунду (Mbps) и является характеристикой контроллера и интерфейса. Различают две разновидности скорости передачи - внешняя и внутренняя. Скорость передачи данных, также является одним из основных показателей производительности накопителя и используется для ее оценки и сравнения накопителей различных моделей и производителей.

· Размер кеш-буфера контроллера. Встроенный в накопитель буфер выполняет функцию упреждающего кэширования и призван сгладить громадную разницу в быстродействии между дисковой и оперативной памятью компьютера. Ее размер от 512 кб до 8 Мб. Чем больше объем буфера, тем выше производительность при " чтении/записи особенно при одновременном обращении к диску множества приложений или пользователей в ОС. Существует опасность при сбое питания потерять данные в буфере (такие случаи не редки, хотя производители гарантируют их отсутствие).

· Средняя потребляемая мощность от 5 до 15 Ватт, что является достаточно приемлемым, хотя, при всех остальных равных условиях, накопители с меньшей потребляемой мощностью выглядят более привлекательно. Это относится не только к экономии электроэнергии, но и надежности, т.к. более мощные накопители рассеивают избыток энергии в виде тепла и сильно нагреваются.

· Уровень шума (эргономический показатель), шум в виде треска - есть не что иное, как звук ударов позиционера шагового или линейного механизма, а даже микроудары и вибрация не желательны для накопителей и приводят к более быстрому их износу. Существуют модели винчестеров с оригинальной системой подшипников, которая позволяет существенно снизить вибрацию и шум.

· Среднее время наработки на отказ (MTBF) - определяет, сколько в среднем времени способен проработать накопитель без сбоев. К сожалению, точные оценки надежности производителями не афишируются. Они приводят обычно среднюю условную наработку на отказ в сотнях тысяч часов работы, что является расчетной статистической величиной. К тому же, производители используют для ее определения различные расчетные методики, поэтому сравнивать наработку на отказ, приводимую в спецификациях продукции разных компаний, нужно с особой осторожностью.

· Диаметр дисков (форм – фактор) - этот параметр привязывает жесткий диск к гнезду в системном блоке вашего ПК Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов. Трехдюймовые HDD, размер с сигаретную пачку. Диски Microdrive (IBM) - со спичечную коробку, не превышает 2 Гб для цифровых фотоаппаратов, видеокамер, плейер.

· Фирма – производитель. Лидерами рынка HDD можно назвать IBM, Fujitsu, Western Digital (WD), Quantum, Seagate, Maxtor. Но каждая модель имеет свои присущее особенности.
Занятие  18 – Контроллер жёсткого диска

Использование контроллера DMA (Прямого доступа к памяти) в настоящее время не применяется для операций ввода-вывода с жестким диском. Контроллер жесткого диска в АТ использует 512-байтный секторный буфер, к которому МП (i80286) обращается как к 16-разрядному устройству. Когда этот буфер полон или пуст, контроллер прерывает МП (с помощью INT 14), после чего данные передаются при помощи строковых команд ввода-вывода в память или из памяти со скоростью 2 Мбайта в секунду (у IBM XT, использовавшего подсистему DMA, скорость передачи в два раза ниже). Такая скорость достигается за счет использования трех тактов (включая одно состояние ожидания) для переноса данных (16 бит) в процессор и еще трех тактов (включая еще одно состояние ожидания) для переноса данных в память. Таким образом, для передачи двух байтов данных используется шесть тактов шины.

· Подключение. HDD подключаются к материнской плате с помощью специальных шлейфов - кабелей, каждый из которых рассчитан на два устройства. А на самом HDD имеются специальные переключатели - "джамперы", с помощью которых устанавливается "состояние" этого диска: "хозяин" или "раб". Это необходимо для того, чтобы компьютер знал, какой из подключенных к нему HDD является основным, а какой - дополнительным. Нести на себе операционную систему может только один HDD, переключатели на котором установлены в положении primary master. Маленькая хитрость: если в вашей системе всего один диск, не подключайте его на один шлейф с CD-ROM- это может заметно затормозить работу системы.

· А вот если в компьютере установлено несколько HDD, время подумать об использовании преимуществ технологии "массивов независимых жестких дисков"(RAID). Установить несколько HDD можно в любой компьютер. Но диски эти будут существовать независимо друг от друга, словно и не замечая присутствия соседа. При использовании технологии RAID, HDD, ощущают рядом присутствие коллеги, и начинают сотрудничество по одной из доброго десятка схем. Впрочем, в домашних ПК чаще всего используются лишь две, самые простые из них.

· Первая схема (RAID 0) позволяет объединить от двух до четырех HDD в единый массив, который компьютер воспринимает как единое дисковое пространство. Все данные, поступающие на HDD, RAID- система разбивает на отдельные кирпичики- блоки, каждый из которых может быть записан на любую часть массива. Естественно, что при такой технологии резко возрастает скорость чтения и записи данных, а заодно и снимаются ограничения на объем. Плохо одно: при выходе из строя любого из дисков массива вы можете потерять сразу весь объем данных.

· Вторая схема (RAID 1), напротив, ориентирована не на скорость, а на надежность. По этой модели в компьютер может быть установлена одна или две пары HDD - причем обязательно одинаковой модели и объема. Информация, сохраняемая на первом диске пары, тут же дублируются на втором, резервном в режиме "зеркалирования", при сбое информации ничто не угрожает.

 

За счет применения записи с высокой плотностью (400Mbit на квадратный дюйм) стандартное значение емкости, на один диск (носитель), достигло 540 Mб. Это позволяет уменьшить кол-во дисков, магнитных головок и других элементов, и снизить цену и повысить надежность.

-- Производители переходят на выпуск моделей с плотностью записи, основанной на применении тонкопленочных магнитных головок.

n Радикальное средство - переход  магниторезистивные головки — является для ряда фирм дорогостоящим, т.к. технологией их массового производства обладают только IBM.

n Фирма Maxtor в новых моделях c Durarigo (540Mб, 1Gби 1.6Gб) применяет технологию с

  Псевдо-контактирующей магнитной головкой Tripod (тонкопленочной) и алмазоподобным углеродным покрытием носителя. Голов­ка находится на очень близком расстоянии от диска, а в отдельных случаях даже касается, что не приводит к повреждению магнитного слоя, защищенного прочным покрытием. Она дешевая и с плотностью записи до 1000 Mbit на кв.дюйм.
Занятие  19 – Обслуживание винчестера

Надежность

Современные диски обладают высокой надежностью, время наработки на отказ у некоторых моделей достигает 1 000 000 часов. Виды повышения надежности хранения данных

Ø (RAID -Redundant Array of Inexpensive Disks)-это резервное копирование и применение массивов из нескольких дисков повышающее не тольк­о надежность, но и производительность, оно не относилось к разряду дешевых и доступных. Однако с уменьшением стоимости SCSI жестких дисков, массивы предлагаются широко, что способствует появление дешевых RAID контроллеров (разрабатываются контроллеры, встроенные в системную плату). 

Ø SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) - индивиду­альный диск, может использоваться для любой компьютерной периферии и предлагает наличие встроенных в устройство средств. Предусматривает использование встроенного в жесткий диск контроллера процедур, который проверяет состояние важных частей — двигателя, магнитных голо­вок, рабочих поверхностей. Эта информация передается в компьютер, который ее анализирует. Можно определить "пробег" жесткого диска, число включений/включений.