Реферат: Жорсткі диски

Вступ

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

Вінчестер являє собою пристрій, оснащенийдисками (пластинами, поверхнями), розташованими друг над іншому. Дискизакріплені 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 йрозташовуються над поверхнею диска на дуже малій відстані від її. Рухом головокі дисків управляє контролер, він же керує процесами запису й читання.Незважаючи на класичну структуру, сучасні пристрої сильно відрізняються відмоделей минулих років по характеристиках.

Основні параметри, за допомогою яких можнаописати жорсткий диск, — це кількість пластин, матеріал, з якого вонивиготовлені, щільність запису, швидкість обертання пластин, розмір кеш-буфера,інтерфейс.

Виготовляють пластини з алюмінію абокераміки (IBM випускає навіть диски зі скла), на які зверху наносять шарферомагнетику. Це матеріали на основі окислів заліза або інших магнітнихметалів. В основному використаються металеві плівкові покриття. Лідером у ційобласті є компанія IBM, що робить свої жорсткі диски на основі нової технологіїантиферомагнітного покриття. Ця технологія вже перебуває у виробництві, і вмайбутньому завдяки їй можна буде збільшити обсяг дисків у кілька разів. Унайближчі два роки компанія планує досягти обсягу в 400 Гб для настільнихкомп'ютерів.

Пластин не обов'язково повинне бути трохи,сучасні технології дозволяють виготовляти вінчестери високої ємності на однійпластині. Широко поширені вінчестери з диском, у якого магнітний шар нанесенийтільки з однієї сторони. Обсяг даних, які можна вмістити на одну сторону диска(щільність запису), теж впливає на загальну ємність диска. Звичайно більшийобсяг жорсткого диска досягається саме збільшенням кількості пластин іщільності запису. Найбільша щільність запису на пластину становить на сьогодні40 Гб, а максимальний обсяг становить 160 Гб для дисків з IDE інтерфейсом. Прицьому диск ємністю 40 Гб може складатися із двох пластин по 20 Гб, а може зоднієї пластини 40 Гб. Чим менше пластин і поверхонь використається увінчестері, тим він швидше.

На швидкодію також впливає швидкістьобертання пластин. У сучасних IDE жорстких дисках це або 5400 про./мін., або7200 про./мін. Відповідно, чим більше цей параметр, тим швидше відбуваєтьсяпроцес звертання до інформації, що зберігається на вінчестері. Для SCSI-дисківшвидкість обертання пластин 7200 про./мін. є мінімальної, в основному швидкістьобертання пластин такого роду дисків становить 10000 про./мін. або 15000про./мін, залежно від моделі.

Розмір кеш-буфера — характеристика, щотакож впливає на швидкодію. Уважається, що чим більше буфер, тим вищепродуктивність. За рахунок зниження числа фактичних звертань до дисказабезпечується безперервний потік даних з меншою кількістю виконання механічнихоперацій. На сьогодні вже стандартним обсягом кэш-буфера вважається 2 Мб.Maxtor випускає серію дисків з кешем 8 Мб, формально їх можна вважатинайшвидшими, 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 родуструсам, вібраціям й ударам. Це викликано пристроєм, у якому головкиперебувають на дуже малій відстані від поверхні пластини. Тут досить невеликоговпливу, щоб головка наблизилася до диска. При такому контакті відбуваєтьсяпорушення покриття. Крім цього, після зіткнення залишаються дрібні частки, якіякщо й не прилипають до поверхні, то все-таки залишаються усередині, чимпровокують подальший розвиток поганих секторів. Єдиний засіб боротьби — цеуважне ставлення.

Нестабільність мережі живлення можепривести до виходу з ладу не тільки контролера жорсткого диска, але йелектронного механізму паркування головок, що приводить до того, що головкипакуються на робочій зоні, а не в зоні паркування. Це спричиняє ушкодженняповерхні диска й головок. Можливість уникнути цього — мережний фільтр і джерелобезперебійного живлення.

Усьому приходить кінець, і вінчестер такожколи-небудь відмовиться працювати правильно. В основному відбуваєтьсярозмагнічування поверхонь, внаслідок чого росте число поганих секторів іпомилок читання. Для запобігання втрат даних у цьому випадку існує системасамодіагностики S.M.A.R.T., а також різне ПО, завдяки якому власник жорсткогодиска може бути заздалегідь попереджений про швидку відмову вінчестера.

Вінчестер також чутливий до температурнихумов. Неважко помітити, що при роботі він нагрівається. Отож, якщо жорсткийдиск перебуває близько до іншого пристрою, де немає достатньої вентиляції, цеможе привести до перегріву й, як наслідок, виходу з ладу двигуна, що обертаєдиски, або контролера. Сучасні жорсткі диски гріються набагато сильніше, ніжстарі, в основному через швидкість обертання пластин, а також завдяки меншомучислу мікросхем контролера, що працюють при цьому на значно більше високихчастотах.

В описах накопичувачів можна зустріти такийпараметр, 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 важливогопараметра накопичувача варто знати, як виробники його обчислюють. Більшість ізних досить тривалий час випускають накопичувачі на жорстких дисках, якіпрацюють у комп'ютерах користувачів мільйони годин (якщо скласти час роботивсіх моделей). Для всіх моделей накопичувача обчислюється коефіцієнт збоївокремих компонентів, що потім ураховується при проектуванні компонентів новогонакопичувача. Для плати керування використаються стандартизовані промисловіметоди пророкування збоїв. Таким чином, виробник може для нової моделінакопичувача на жорстких дисках оцінити ймовірність збоїв на основі отриманихраніше статистичних даних.

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

Крім того, необхідно правильно розумітизначення слова «помилка». У визначенні описаного вище параметра підпомилкою мається на увазі повний вихід з ладу накопичувача (тобто його вартоповернути виробникові), а не помилки, що з'являються, читання або записуфайлів.

Деякі виробники описаний параметр називаютьсереднім часом до першого збою. «Між збоями» — це час, протягом якоговідновлений після першого збою накопичувач буде працювати до наступні (другого)збою. Але оскільки виробники найчастіше не займаються відновленнямнакопичувачів, а просто заміняють ушкоджений новим, то параметр«середньостатистичний час між збоями» некоректний. При покупцінакопичувача на жорсткого диска не треба в першу чергу орієнтуватися на данийпараметр або на середній час до першого збою.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis AndReporting Technology) — технологія моніторингу й повідомлення про неполадкизастосовується всіма виробниками жорстких дисків. Дозволяє прогнозуватинесправності й заздалегідь приймати рішення відносно схоронності даних.Відслідковує стандартні показники роботи жорсткого диска, наприклад часвиконання програм або частота появи збоїв при пошуку, і посилає попередження увипадку, коли перевищена величина для якого-небудь із факторів.

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

Data Lifeguard — фірмова утиліта компаніїWestern Digital, призначена спеціально для IDE жорстких дисків. Вона не тількивідслідковує стан накопичувача, але й здатна виправити такі неполадки, якпомилки читання секторів у результаті експлуатації. Існує також onlineдіагностичний сервіс, за допомогою якого можна перевірити практично будь-якийIDE жорсткий диск.

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

HDD TEMPERATURE (http://www.siduardian.ru)-утиліта, що відслідковує температуру накопичувача й попереджає про критичнийстан. Працює тільки з дисками, що мають температурний датчик.


1.2 Технологія S.M.A.R.T.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis andReporting Technology- технологія самотестування, аналізу й звітності) — ценовий промисловий стандарт, що описує методи пророкування появи помилокжорсткого диска.

При активізації системи S.M.A.R.T. жорсткийдиск починає відслідковувати певні параметри, чутливі до несправностейнакопичувача або вказують на них. У результаті такого відстеження можнапророчити збої в роботі накопичувача. Якщо на основі параметрів, щовідслідковують, імовірність появи помилки зростає, S.M.A.R.T. генерує для BIOSабо драйвера операційної системи звіт про виниклу неполадку, що вказуєкористувачеві на необхідність негайного резервного копіювання даних до тогомоменту, 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, раптовийструс або удар, термічні перевантаження й т.д.

Технологія S.M.A.R.T. була розробленакомпанією IBM в 1992 році. У тому ж році IBM випустила жорсткий диск формату3,5 дюйми з модулем Predictive Failure Analysis (PFA), що вимірював деякіпараметри накопичувача й у випадку їхньої критичної зміни генерувавпопереджуюче повідомлення. IBM передала на розгляд ANSI специфікацію технологіїпророкування 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/ATAтехнологія S.M.A.R.T. була реалізована лише в 1995 році. У розробці цьогостандарту брали участь Seagate Technology, Conner Peripherals (у цей час єпідрозділом Seagate), Fujitsu, Hewlett-Packard, Maxtor, Quantum й WesternDigital. У результаті роботи цієї групи компаній була опублікована специфікаціяS.M.A.R.T. для накопичувачів на жорстких дисках з інтерфейсом IDE/ATA й SCSI, івони відразу ж з'явилися на ринку.

У накопичувачах на жорстких дисках зінтерфейсом IDE/ATA й SCSI реалізація S.M.A.R.T. подібна, за винятком звітноїінформації. У накопичувачах з інтерфейсом IDE/ATA драйвер програмногозабезпечення інтерпретує попереджуючий сигнал накопичувача, який генеруєтьсякомандою S.M.A.R.T. report status. Драйвер запитує в накопичувача статус цієїкоманди. Якщо її статус інтерпретується як, що наближається крах, жорсткогодиска, то операційній системі посилає попереджуюче повідомлення, а та, у своючергу, інформує про помилку користувача. Така структура в майбутньому можедоповнюватися новими властивостями. Операційна система може інтерпретуватиатрибути, які передаються за допомогою розширеної команди report status. Унакопичувачах з інтерфейсом SCSI S.M.A.R.T. інформує користувача тільки про двастани накопичувача — про нормальну роботу й про помилку.

Для функціонування S.M.A.R.T. необхіднапідтримка 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 Doctorкомпанії Symantec, EZ від Microhouse International або Data Advisor від OntrackData International.

Зверніть увагу, що традиційні програмидіагностики диска, наприклад Scandisk й Norton Disk Doctor, працюють ізсекторами даних на поверхні диска й не відслідковують всіх функцій накопичувачав цілому. У деяких сучасних накопичувачах на жорстких дисках резервуютьсясектори, які в майбутньому використаються замість дефектних. Як тільки«вступає в справу» один з резервних секторів, S.M.A.R.T. інформує проце користувача, у той час як програми діагностики диска не повідомляють прояких-небудь проблеми.

Кожен виробник накопичувачів на жорсткихдисках по-своєму реалізує параметри монітора S.M.A.R.T., причому більшість ізних реалізували власний набір параметрів. У деяких накопичувачахвідслідковується висота «польоту» головок над поверхнею диска. Якщоця величина зменшується до деякого критичного значення, то накопичувач генеруєпомилку. В інших накопичувачах виконується моніторинг кодів корекції помилок,що показує кількість помилок читання й записи на диск. У більшості дисківреалізована реєстрація наступних параметрів:

висота польоту головки над диском;

швидкість передачі даних;

кількість перепризначених секторів;

продуктивність часу пошуку;

кількість повторів процесу калібруваннянакопичувача.

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

Якщо S.M.A.R.T. у процесі моніторингунакопичувача виявляє невідповідність параметрів, то драйверу дискавідправляється попереджуюче повідомлення, а драйвер інформує про«нестандартну ситуацію» операційну систему, що сповіщає користувачапро необхідність негайного резервного копіювання даних. У цьому попереджуючомуповідомленні може також утримуватися інформація про тип, виробника, номернакопичувача.

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


1.3 Швидкодія НЖМД

Важливим параметром накопичувача нажорсткому диску є його швидкодія. Цей параметр для різних моделей можеваріюватися в широких межах.

І як це часто буває, кращим показникомшвидкодії накопичувача є його ціна. Тут цілком справедливі слова, сказані ізприводу гоночних автомобілів: «Швидкість коштує грошей. Наскільки швидкови хочете їздити?».

Швидкодія накопичувача можна оцінити подвох параметрах:

середньостатистичному часу пошуку (averageseek time);

швидкості передачі даних (data transferrate).

Під середньостатистичним часом пошуку, щовиміряється в мілісекундах, мається на увазі середній час переміщення головок зодного циліндра на іншій (причому відстань між цими циліндрами може бутидовільним). Виміряти цей параметр можна, виконавши досить багато операційпошуку випадково обраних доріжок, а потім розділивши загальний час, витраченийна цю процедуру, на кількість зроблених операцій. У результаті буде отриманийсередній час однократного пошуку.

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

Існує ще один параметр, що дозволяє оцінитишвидкодію, — середній час доступу, що відрізняється від часу пошуку тим, що прийого вимірі враховується запізнювання. Під запізнюванням у цьому випадкумається на увазі середній час, що йде на те, щоб шуканий сектор виявився підголовкою після її виведення на доріжку. У середньому величина запізнюваннядорівнює половині періоду обігу диска й при частоті обертання 3 600 об/хвстановить 8,33 мс. Якщо диск обертається у два рази швидше, те запізнюваннябуде у два рази менше. Що ж стосується середнього часу доступу, то воновизначається як сума середнього часу пошуку й запізнювання. Цей параметр(середній час доступу) характеризує середній час, необхідне для одержаннядоступу до даних, які записані в обраному випадковим образом секторі.

Запізнювання істотно впливає на загальнушвидкодію накопичувача. При його зниженні скорочується час доступу до даних іфайлів, але зменшити запізнювання можна тільки за рахунок збільшення частотиобертання дисків. Величини запізнювання для найпоширеніших швидкостей обертаннядисків наведені в табл. 10.6.

У накопичувачах із частотою обертаннядисків 7 200 об/хв величина запізнювання становить 4,17 мс, а для частотиобертання диска 10 000 об/хв ще менше — 3,0 мс. З ростом частоти обертання нетільки зменшується запізнювання, але й зростає швидкість передачі даних (їхнєзчитування й запис після виведення головок на заданий сектор відбуваються збільшою швидкістю).

Таблиця 10.6 Швидкості обертання жорсткихдисків 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 характеристикоюпри оцінці загальної продуктивності накопичувача є швидкість передачі даних,але, з іншого боку, вона ж уважається найменш зрозумілою. Проблема полягає втому, що в цей час для кожного дисководу можуть бути визначені відразу кількашвидкостей передачі даних.

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

Середня швидкість передачі даних уважаєтьсябільше важливою характеристикою, чим швидкість передачі даних інтерфейсу. Цепов'язане з тим, що середня швидкість являє собою дійсну швидкістьбезпосереднього зчитування даних з поверхні жорсткого диска. При цьомумаксимальна швидкість є, скоріше, очікуваною постійною швидкістю передачіданих.

Компанія-виготовлювач дисководів звичайновказує величини мінімальної й максимальної швидкостей передачі даних. У цей часбільшість сучасних накопичувачів мають зональний запис із різною кількістюсекторів на доріжках. Як правило, поверхня диска розділена на 16 зон, причомучисло секторів внутрішньої зони приблизно у два рази менше, ніж зовнішньої(таким чином, швидкість передачі даних теж у два рази менше). Швидкістьобертання жорсткого диска постійна, тому швидкість зчитування даних іззовнішніх циліндрів (де число секторів на доріжці найбільше) вище, ніж ізвнутрішніх.

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

Зверніть увагу, що більшість виробниківуказують тільки формальну швидкість передачі даних. Для визначення фактичноїшвидкості варто врахувати, що вона становить приблизно дві третини формальноїшвидкості. У тому випадку, якщо буде зазначена тільки максимальна швидкістьпередачі даних (формальна або фактична), з великою часткою ймовірності можна допустити,що мінімальна швидкість складе приблизно половину, а середня — три п'ятихмаксимальної швидкості передачі даних.

Розглянемо як приклад дисковід IBM Deskstar60GXP, що, на сьогоднішній день, є одним з найшвидших накопичувачів ATA/IDE.Його основні параметри: швидкість обертання 7 200 об/хв, повна підтримкашвидкості передачі даних інтерфейсу АТА/100 (пропускна здатність інтерфейсу міжконтролером і системною платою 100 Мбайт/с). Варто помітити, що фактичнашвидкість передачі даних набагато нижче.

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

Як бачите, дійсна швидкість передачі носіяколивається в межах від 20,9 до 40,8 Мбайт/з, що в середньому становитьприблизно 30,8 Мбайт/з, або менш однієї третини від швидкості передачіінтерфейсу. Варто помітити, що дисковід, що має фактичну швидкість передачі30,8 Мбайт/з, вас не розчарує: фактично це один з найшвидших накопичувачів насьогоднішньому ринку.

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

Існує два основних фактори, щобезпосередньо впливають на швидкість передачі даних: швидкість обертання дискай щільність лінійного запису, або кількість секторів на доріжці. Наприклад, прирівній кількості секторів на доріжці швидкість передачі даних буде вище вдисководу, що має більшу швидкість обертання. За аналогією із цим, при рівнійшвидкості обертання накопичувач із більшою щільністю запису буде мати більшушвидкість передачі. При порівнянні ефективності накопичувачів варто враховуватиобоє факторів.

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

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

Для порівняння в табл. 10.9 наведеніпараметри дисководу Ultra3-SCSI/160 Seagate Cheetah 73LP, швидкість обертанняякого дорівнює 10 000 об/хв.

Таблиця 10.7. Швидкості передачі данихдисководу 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 данихдисководу 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 данихдисководу 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 дисководуCheetah 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 іне наблизився до швидкості передачі даних інтерфейсу Ultra3 SCSI (160 Мбайт/с).При порівнянні ефективності різних дисководів не слід ураховувати тільки одинпараметр, наприклад швидкість обертання. Найчастіше може виявитися (як у цьомуприкладі), що дисковід з більше високою швидкістю обертання має більше низькушвидкість передачі даних. Тому, даючи оцінку ефективності накопичувачів, будьтеобережні. Найбільш важливою характеристикою загальної продуктивності жорсткихдисків залишається швидкість передачі даних носія.

У старих накопичувачах виробники частовказували максимальну й мінімальну кількість секторів на доріжці. Знаючи цівеличини, а також швидкість обертання, можна визначити фактичну швидкістьпередачі даних. Крім того, майте на увазі, що в багатьох накопичувачах(особливо із зональним записом) відбувається вже згадуване перетвореннясекторів, і обумовлене BIOS кількість секторів на доріжці має мало загального зреальністю. У даній ситуації важливо знати саме фізичні параметри дисків, а непараметри, про які повідомляє BIOS.

Знаючи перераховані параметри, можнавизначити максимальну швидкість передачі даних MDTR (Maximum Data TransferRate) у мегабайтах у секунду по наступній формулі:

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

де SRT (Sectors Per Track)- кількістьсекторів 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 Travelstar32GH (формат 2,5 дюйми, об’єм 32 Гбайт) диски обертаються зі швидкістю 5 411об/хв, а середнє число секторів на доріжці — 472. Середня швидкість передачіданих носія буде дорівнює:

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

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

Швидкодія дискового накопичувача можнаістотно підвищити, якщо скористатися спеціальними програмами кешування,наприклад SMARTDRV (DOS) або VCASHE (Windows 9х, Windows NT й Windows 2000). Ціпрограми «підключаються» до переривання жорсткого диска на рівні BIOS(перехоплюють переривання BIOS) і обробляють запити на зчитування й запис, щонаправляють додатками й драйверами пристроїв в BIOS.

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

Якщо додатку потрібно вважати додатковідані, кеш-програма знову перехоплює запит і перевіряє, чи не зберігаютьсязапитані дані в буфері. Якщо це так, то вони негайно передаються додатку, безбезпосереднього звертання до диска. Можете уявити собі, наскільки цей прийомприскорює доступ до диска (і заодно позначається на результатах вимірівшвидкодії накопичувача).

Більшість сучасних контролерів включаютьубудований кеш того або іншого різновиду, якому не потрібно перехоплювати йвикористати переривання BIOS. Кешування здійснюється на апаратному рівні, ізвичайні програми виміру швидкодії накопичувачів його «незауважують». Першими з подібних родів пристроїв у накопичувачах булибуфери випереджального зчитування доріжки (read-ahead buffer), завдяки якимудалося одержати коефіцієнт чергування 1:1. В одних сучасних контролерах простозбільшений розмір цих буферів, а в інші використаються більше інтелектуальніпристрої, по своїх можливостях близькі до кеш-програмам.

Багато накопичувачів IDE й SCSI маютьубудовану кеш-пам'ять. Наприклад, у накопичувачі Hawk компанії Seagate ємністю4 Гбайт установлений кеш обсягом 512 Кбайт. В інших моделях убудована пам'ятьще більше: у накопичувачі Barracuda компанії Seagate ємністю 4 Гбайт вонастановить 1 Мбайт, а в IBM Ultrastar 72ZX ємністю 73,4 Гбайт — 16 Мбайт. Уколишні часи системна пам'ять обсягом 640 Кбайт здавалася величезної, а зараз уневеликих накопичувачів формату 3,5 дюйми убудований (тобто чисто допоміжний)кеш перевищує цю величину. Саме завдяки використанню кеш-пам'яті накопичувачіIDE й SCSI відрізняються настільки високою швидкодією.

Незважаючи на те, що програмне й апаратнекешування даних дозволяє істотно підвищити продуктивність накопичувачів призвичайних операціях зчитування й запису, реальна (фізична) швидкість передачіданих визначається тільки конструкцією самого пристрою.

Говорячи про швидкодію накопичувачів, неможна обійти питання про чергування секторів. Ця тема традиційно розглядаєтьсяв розділах, присвячених швидкодії контролерів, а не накопичувачів, однак убільшості сучасних пристроїв (IDE й SCSI) убудовані контролери, що обробляютьдані з тією же швидкістю, з якої вони надходять із накопичувачів. Це означає,зокрема, що практично всі сучасні накопичувачі IDE й SCSI форматуються безчергування секторів (іноді говорять про коефіцієнт чергування 1:1). Майже увсіх сучасних комбінаціях «нагромаджувач-контролер» коефіцієнтчергування за замовчуванням установлюється рівним 1:1, і міняти його немаєніякого сенсу.

1.4 Вартість НЖМД

Останнім часом «питома вартість»накопичувачів на жорстких дисках упала до 2 центів за мегабайта (і навітьнижче). Вартість накопичувачів продовжує знижуватися, і через якийсь час вамздасться, що навіть півцента за мегабайта — це занадто дорого. Саме череззниження цін накопичувачі ємністю менш 1 Гбайт зараз практично не випускаються,а оптимальним вибором буде диск ємністю більше 10 Гбайт.

1.5 Об’єм НЖМД

Перше, на що звертає увагу покупець привиборі вінчестера, — цифри, що позначають обсяг інформації, якому можна нанього записати. Комп'ютер звичайно купується «із запасом», з таким розрахунком,щоб можна було б його використати довгий час, не модернізуючи. Тому на даниймомент такими вважаються диски обсягом більше 40 Гб. На перший погляд здаєтьсязанадто багато, не чи правда? Але зробимо невеликий розрахунок. Для зручноїроботи на новий комп'ютер необхідно встановлювати нову операційну систему. Якщоце буде Windows XP, то поведе за собою втрату як мінімум одного гігабайтакорисного місця на диску. Тексти на комп'ютері набивати будемо? Установканеобхідного ПО для цього займе ще 0,5 Гб. Поставивши безліч програм, необхіднихдля роботи в Інтернеті, редагування зображень, прослуховування й просматриваниямультимедийных файлів, антивірусного захисту, та й ще багатьох інших, набіряких обмежується тільки фантазією конкретного користувача, ми вбиваємо ще паригігабайт. Тепер іграшки. Існує багато різних думок про це явище, але навіть усамого завзятого борця проти них часом можна знайти на вінчестері пари ігор,існування яких він буде заперечувати аж до того, як його викриють за цим,дурним, за його словами, заняттям. Я не говорю вуж про дітей, для яких роботана комп'ютері часом асоціюється тільки з іграми. Але ж вони теж займають місце.Сучасні тривимірні ігри можуть «важити» до чотирьох гігабайт. І мало хто граєтільки в одну гру. Разом, для повноцінного використання комп'ютеракористувачеві необхідно забити всіляким ПО аж близько 10 Гб! Але й на цьомурідко хто звичайно зупиняється. Дуже зручно мати на комп'ютері повне зібраннятворів улюбленої музичної групи або навіть декількох. Одна така фонотека займевід гігабайта до… нескінченно. А відео? Навряд чи ви відмовитеся мати підрукою улюблені фільми. Тим більше якщо на звичайних касетах їх складно знайти.Один фільм, залежно від якості, може займати від 600 Мб до 4 Гб. І це тількиодин. Досвідчені користувачі можуть додати в мій список ще цілий ряд того, чимможна «забити» вінчестер до відмови. Та й до того ж комп'ютер купується не наодин рік, а, судячи з темпів зростання «ваги» нових версій програм, черезякийсь час розраховані тут обсяги потрібно буде подвоювати, а Потім іпотроювати. З іншого боку, виробники почали відмовлятися від продажу моделей зобсягом меншим 40 Гб й удосконалюються у виробництві все більших зразків,причому різниця в ціні між 40,60 й 80 Гб. Таким чином, виходить, що обсягвінчестера дійсно повинен бути не менш 40 Гб.

Розберемося, що виробники роблять длязбільшення обсягу. Один з найпростіших способів, що у першу чергу спадає надумку, це збільшити у вінчестері число пластин — носіїв інформації. У такийспосіб можна одержати жорсткі диски різного обсягу, практично не торкаючи йогоелектронне наповнення. Спосіб досить привабливий — на розробку диска новоїємності йде мінімум часу й грошей, але безкоштовний сир буває тільки самізнаєте де. При збільшенні числа пластин природно підвищується навантаження надвигун і механічні частини вінчестера, помітно росте температура й шум,видаваний пристроєм. Все це негайно позначається на надійності вінчестера, щостворює фізичний бар'єр для збільшення числа пластин. У зв'язку із цим їхнякількість для IDE-дисків звичайно обмежується трьома, а рекордсменами в ційобласті можна назвати SCSI-диски компанії Seagate, які складаються аж з 12пластин.

Наступний спосіб підвищення обсягувінчестера є більше прогресивн і складним і складається в збільшенні щільностізапису інформації. Тобто, якщо в моделях, що випускалися кілька років назад,одна пластина могла вміщати в себе до десяти гігабайт інформації, те тепер ужезагальноприйнятим стандартом стала щільність не менш 40 гігабайт на пластину.До і тут виникають певні складності. Сучасні диски для вінчестеріввиготовляються зі спеціального матеріалу — магнітного композита. Він маєспецифічну властивість так називаної магнітної нестабільності. Тобто задопомогою записуючої магнітної головки в певних ділянках пластини магнітнічасточки матеріалу можуть бути намагнічені (поляризовані) у певному напрямку.Послідовність таких ділянок при зчитуванні може бути перетворена в машиннийкод, а потім уже в більше осмислену інформацію. Розроблювачами жорстких дисківуже давно було доведено, що магнітний композит й інші його зібратися,нестабільні при нормальних умовах, мають

I фізична межа щільності запису. Чим вищеця межа, тим вище повинна бути температура матеріалу. І от, фахівцями компаніїSeagate була розроблена новітня технологія, названа HAMR (Heat AssistedMagnetic Recording), що дозволяє записувати до 50 терабайт на один квадратнийдюйм. Суть цієї технології лежить у розробці нового матеріалу, набагато більшеміцного, чим звичайний, і стабільного при нормальних умовах. Друга частинанового методу лежить у спеціальній головці, у якій убудований лазер. Задопомогою лазера при записі буде розігріватися невелика область пластини,внаслідок чого остання буде губити стабільність. Після запису пластина природноостудиться, і читання можна буде робити без нагрівання. Така технологія вбагато разів підвищить не тільки щільність запису, але й надійність. Безкоманди на запис лазер не буде включений, а перезаписати інформацію на охолодженійпластині буде неможливо через властивості матеріалу. Можливість же спробуватитакий вінчестер у роботі, за заявою Seagate, можна буде вже в 2005-ом року.

1.6 Шумність НЖМД

Для багатьох може здатися це досить дивним,але вже протягом досить довгого часу одним з головних факторів боротьби заперше місце серед виробників жорстких дисків є шум, видаваний їхнімипродуктами. Для багатьох користувачів, особливо домашніх, що переважновикористають комп'ютер як ігрова приставка й пристрою для одержання електронноїпошти, цей фактор рідко буває переважної.

Однак читачі, що мають досвід роботи накомп'ютері по ночах або в невеликому офісі з більшою кількістю персоналок,зрозуміють важливість цієї «суєтної» боротьби. Дійсно, рідка дружина захочезасипати під мерзенний, на її думку, скрегіт комп'ютера. А якщо комп'ютервикористається в якості музичної або відеосистеми? Будь-яка зроблена якістьмузичних файлів зводиться на немає монотонним постукуванням усерединісистемного блоку. Саме про таких вимогливих споживачів піклуються розроблювачіжорстких дисків.

На перший погляд може здатися, що чимшвидше крутится шпиндель вінчестера, тим голосніше буде звук, їм видаваний. Насьогоднішній момент це не зовсім так. За результатами останніх тестувань інший«семитысячник» дасть фору «пятитысячникам» по тиші роботи. По-перше, цедосягається новими розробками підшипника й двигуна вінчестера. Давно вжебезповоротно застаріли підшипники з металевими кульками. Метал, як відомо,пластичний, і згодом навіть на самих якісних кульках з'являються вм'ятини йщербинки, що неодмінно приводить до збільшення шуму, видаваного пристроєм. Укулькових підшипниках на даний момент використаються тільки керамічні кульки,які забезпечують більшу надійність і довше зберігають свою форму. Останнім же словомтехніки в цій сфері є рідинні, або гідродинамічні підшипники (Fluid DynamicBearing (FDB), Hydrodynamic Bearing (HDB)). Тут кульки не використаються, аїхня роль грає рідина, який заповнюється підшипник. У такий спосіб підвищуютьсяне тільки акустичні, але.і робочі якості жорсткого диска. Зменшена вібраціяпластин дозволяє більш точно позиціювати головку й швидше знаходити потрібнудоріжку. Природно, якісні FDB-підшипники забезпечують більшу надійністьвінчестера, у порівнянні зі своїми кульковими побратимами.

Іншими факторами, що впливають на акустичнівластивості диска, можна назвати звук, видаваний при переміщенні головок, атакож резонансний звук, що виникає при закріпленні пристрою на шасі системногоблоку. У боротьбі з останнім фактором виробники вінчестерів часом простонеспроможні, тому що вібрацію механічного пристрою неможливо забрати повизначенню. Позбутися від цього джерела шуму можна скоріше за допомогою більшедорогого корпуса системного блоку, що володіє засобами шумо-поглощения. Зі звуком,що видають головки при пошуку потрібних доріжок, виробники, навпаки, воліютьактивно боротися, що в них виходить досить добре. Гучність цього звуку можнаобчислити за допомогою таблиці, віднявши від гучності вінчестера при пошукугучність при холостому обертанні пластин. Кожна компанія-виробник розробляєсвої, ексклюзивні технології шумопонижения. Так, наприклад, Seagate й WesternDigital пропонують різні режими — так називані «тихий» й «нормальний» пошук,обирані користувачем за допомогою спеціальних меню в BIOS, у самій операційнійсистемі або спеціальній програмі-утиліті. При такому «тихому» пошуку вінчестерпрацює небагато повільніше відносно «нормального» режиму, але й набагатотихіше. Таким чином, користувач мо_жет самостійно визначати, що йому на даниймомент важливіше — тиша або швидкість.

Існують способи зниження рівня гучності припошуку, що часто приводять до з роботи вінчестера. Приміром, так називане«профільоване позиціювання» дозволяє рухатися головці більш плавно, без ривків.Це досягається плавною зміною енергопостачання привода, що, природно, веде дозниження середньої швидкості позиціювання головки.


Висновок

Якщо ви збираєтеся встановити у своємукомп'ютері новий жорсткий диск, виходите з наведених тут вимог.

Із всіх можливих інтерфейсів накопичувачівна сьогоднішній день має сенс розглядати тільки два:

IDE;

SCSI.

Інтерфейс SCSI має більші можливості,пов'язаними з розширенням системи, сумісністю з різними комп'ютернимиплатформами, передбачуваною ємністю накопичувача, швидкодією й універсальністю.Інтерфейс IDE дешевше, він не уступає по швидкодії SCSI, але можливості йогорозширення, сумісності й універсальності обмежені. Проте я звичайно раджукористувачам вибирати саме інтерфейс IDE, оскільки навряд чи хто-небудь із нихбуде встановлювати у своєму комп'ютері більше двох (чотирьох) жорстких дисків.Що стосується інших пристроїв у стандарті SCSI, те й вони потрібні далеко некожному власникові персонального комп'ютера. Використання інтерфейсу SCSI даєдеякий виграш у продуктивності при роботі в таких многозадачних операційнихсистемах, як Windows NT/2000. Однак IDE зводить цей виграш нанівець, оскількивартість пристроїв IDE значно нижче й підключаються вони безпосередньо долокальної шини процесора.


Перелік посилань

1.        Вебер Ральф. Сборка, конфигурирование, настройка,модернизация и разгон ПК. Энциклопедия пользователя: Пер. с нем./ Ральф Вебер.– К.: «ДиаСофт», 2001. – 544 с.

2.        Колисниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средстваРС. – 4-е изд. Перераб. и доп. – СПб.: БХВ – Петербург, 2000. – 1024 с.: ил.

3.        Пресс Барри. Ремонт и модернизация ПК. Библияпользователя.: Пер. с англ. – Изд. для профес. – К.; М.; СПб.: Діалектика,1999. – 976 с.: ил.

4.        Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт персональныхкомпьютеров. – Пер. с англ. – М.: Восточная Книжная Компания, 1996. – 896 с.:ил.

5.        Брукс Чарльз Дж. Аттестация А+. Техник пообслуживанию ПК. Организация, обслуживание, ремонт и модернизация ПК и ОС.:Пер. с англ./ Чарльз Дж. Брукс. – СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2002. – 816 с.

еще рефераты
Еще работы по информатике, программированию