Накопичувачі на жорстких дисках

Міністерство загального характеру і професійної освіти РФ.

Іркутський Державний Технічний Университет.

Кафедра ВТ.

Реферат по предмету.

«Експлуатація обчислювальної техники».

Тема: «Накопичувачі на жорстких дисках.».

Виконав: студент.

р. ЭВМ96−1 Жарников Д.

Прийняв: Головін У. Н.

Іркутськ 2000 р. Накопичувачі на жорстких дисках об'єднують щодо одного корпусі носій (носії) і пристрій чтения/записи, і навіть, нерідко, і интерфейсную частина, звану власне контролером жорсткого диска. Типовою конструкцією жорсткого диска є виконання як одного устрою — камери, всередині якої знаходиться чи більш дискових носіїв насажанных на один древко та Блок головок чтения/записи зі своїми загальним що призводить механізмом. Зазвичай, поруч із камерою носіїв і головок розташовуються схеми управління головками, дисками і найчастіше, інтерфейсна частина і/або контролер. На интерфейсной карті устрою розташовується власне інтерфейс дискового устрою, а контролер з його інтерфейсом розташований самому устрої. З интерфейсным адаптером схеми нагромаджувача з'єднуються з допомогою комплекту шлейфів. Інформація заноситься на концентричні доріжки, рівномірно розподілені з усього носію. Що стосується більшого, ніж один диск, числа носіїв все доріжки, які перебувають одна під інший, називаються циліндром. Операції чтения/записи виробляються поспіль з усіх доріжками циліндра, після чого голівки переміщаються нові позицію. Герметична камера охороняє носії тільки від проникнення механічних частинок пилу, а й від впливу електромагнітних полів. Слід зазначити, що камера перестав бути абсолютно герметичною т.к. сполучається з оточуючої атмосферою з допомогою спеціальної фільтра, яка урівнює тиск усередині та зовні камери. Проте, повітря всередині камери максимально очищено від пилу, т.к. найменші частинки можуть призвести до псування магнітного покриття дисків та втрати даних, і працездатності устрою. Диски обертаються постійно, а швидкість обертання носіїв досить висока (від 4500 до 10 000 об./хв), що забезпечує високу швидкість чтения/записи. За величиною діаметра носія частіше від інших виробляються 5.25, 3.14, 2.3 дюймові диски. На діаметр носіїв несменных жорстких дисків не накладається ніякого обмеження з боку сумісності і переносимості носія, крім форм-факторов корпусу ПК, тому, виробники вибирають його відповідно до власним міркувань. Нині, для позиціонування головок чтения/записи, найбільш часто, застосовуються відчутні і лінійні двигуни механізмів позиціонування і механізми переміщення головок загалом. У системах з шаговым механізмом і двигуном голівки переміщаються на певну величину, відповідну відстані між доріжками. Дискретність кроків залежить або від характеристик крокового двигуна, або задається серво-метками на диску, що мати магнітну чи оптичну природу. Для зчитування магнітних міток використовується додаткова серво голівка, а зчитування оптичних — спеціальні оптичні датчики. У системах з лінійним приводом голівки переміщаються електромагнітом, а визначення необхідного становища є спеціальні сервісні сигнали, записані на носій за його виробництві й зчитувальні при позиціонуванні головок. Багато пристроях для серво-сигналов використовується ціла поверхню й спеціальна голівка чи оптичний датчик. Такий спосіб організації серво-данных називається виділена запис сервосигналов. Якщо серво-сигналы записуються ті ж доріжки, як і дані і їх виділяється спеціальний серво-сектор, а читання виробляється тими самими головками, як і читання даних, такий механізм називається вбудована запис сервосигналов. Виділена запис забезпечує більш високе швидкодія, а вбудована — підвищує ємність устрою. Лінійні приводи переміщають голівки значно швидше, ніж відчутні, крім того вказують виробляти невеликі радіальні переміщення «всередині «доріжки, дає можливість відстежити центр окружності серво-дорожки. Цим досягається становище голівки, найкраще для зчитування з кожним доріжки, що значно підвищує достовірність зчитувальних даних, і виключає необхідність тимчасових витрат за процедури корекції. Зазвичай, все устрою з лінійним приводом мають автоматичний механізм паркування головок чтения/записи при відключенні харчування устрою. Паркуванням головок називають процес їх переміщення в безпечне становище. Це — зване «парковочное «становище головок у сфері дисків де лягають голівки. Там, зазвичай, не записано немає інформації, крім серво — це спеціальна «посадкова зона «(Landing Zone). Для фіксації приводу головок у тому становище у більшості ЖД використовується маленький постійний магніт, коли голівки приймають парковочное становище — цей магніт зтикається з повним правом корпуси та утримує позиционер головок від непотрібних коливань. Після запуску нагромаджувача схема управління лінійним двигуном «відриває «фіксатор, подаючи на двигун, що позиціює голівки, посилений імпульс струму. У багатьох накопичувачів використовують і інші способи фіксації - засновані, наприклад, на повітряному потоці, утворюваному обертанням дисків. У запаркованном стані нагромаджувач можна транспортувати за досить поганих фізичних умовах (вібрація, удари, струсу), т.к. немає небезпеки ушкодження поверхні носія головками. Нині усім сучасних пристроях паркування головок накопичувачів виробляється автоматично внутрішніми схемами контролера при відключенні харчування і вимагає при цьому ніяких додаткових програмних операцій, як це було з першими моделями. Під час роботи механічні частини нагромаджувача піддаються тепловому розширенню, і відстані між доріжками, осями шпинделі і позиционером головок чтения/записи змінюється. У випадку це зовсім важить на роботу нагромаджувача, бо стабілізації використовуються зворотний зв’язок, однак певні моделі раз у раз виконують рекалибровку приводу головок, супроводжувану характерним звуком, що нагадує звук при первинному старті, підлаштовуючи систему до зміненим відстаней. Плата електроніки сучасного нагромаджувача на жорстких магнітних дисках є самостійний мікрокомп'ютер зі своїм процесором, пам’яттю, пристроями ввода/вывода та інших традиційних атрибутами властивими комп’ютера. На платі можуть розташовуватися безліч перемикачів і перемичок, проте всі вони призначені для використання користувачем. Зазвичай, керівництва користувача описують призначення лише перемичок, що з вибором логічного адреси пристрої і режиму його роботи, а накопичувачів з інтерфейсом SCSI — і перемички, відповідальні за управління резисторной складанням (стабілізуючою навантаженням в цепи).

Основные фізичні і логічні параметри ЖД Усі нагромаджувачі однак відповідають стандартам, обумовлених або незалежними комітетами і групами стандартизації, або самими виробниками. Серед сили-силенної технічних характеристик які різнять одну модель одної можна назвати деякі, найважливіші з погляду користувачів і середніх виробників, котрі чи інакше використовуються при порівнянні накопичувачів різних у виробників і виборі устрою. Діаметр дисків (disk diameter) — параметр досить вільний від якихось стандартів, ограничиваемый лише форм-факторами корпусів системних блоків. Найпоширеніші нагромаджувачі з діаметром дисків 2.2, 2.3, 3.14 і 5.25 дюймів. Діаметр дисків визначає щільність записи на дюйм магнітного покриття. Накопичувачі більшого діаметра містять більше доріжок, й у них, зазвичай використовуються простіші технології виготовлення носіїв, виділені на меншою щільності записи. Вони, зазвичай, повільніші за своїх менших побратимів і мають менше дисків, а більш надійні. Накопичувачі із меншим діаметром великих обсягів мають більш високотехнологічні поверхні і є високі щільності записи інформації, а як і правило, й більше число дисків. Кількість поверхонь (sides number) — визначає кількість фізичних дисків нанизаних на древко. Випускаються нагромаджувачі із кількістю поверхонь від 1 до 8 і більше. Проте, найпоширеніші устрою із кількістю поверхонь від 2 до 5. Принципово, число поверхонь прямо визначає фізичний обсяг нагромаджувача і швидкість обробки операцій однією циліндрі. Оскільки операції у поверхнях циліндра виконуються усіма головками одночасно, то теоретично, за рівних решти умовах, швидшими виявляться нагромаджувачі з великою кількістю поверхонь. Кількість циліндрів (cylinders number) — визначає скільки доріжок (треків) розташовуватиметься в одній поверхні. Нині все нагромаджувачі ємністю більше однієї Гигабайта мають число циліндрів більш 1024, внаслідок чого, для поширених ОС застосовуються уніфіковані режими доступу з перерахунком і эмуляцией і віртуалізацією числа головок, циліндрів і секторів (LBA і Large). Кількість секторів (sectors count) — загальна кількість секторів усім доріжках всіх поверхонь нагромаджувача. Визначає фізичний неформатированный обсяг устрою. Кількість секторів на доріжці (sectors per track) — загальна кількість секторів на однієї доріжці. Часто, сучасних накопичувачів показник умовний, т.к. вони теж мають нерівне число секторів на зовнішніх і розвитку внутрішніх доріжках, приховане не від системи і користувача інтерфейсом устрою. Частота обертання шпинделі (rotational speed чи spindle speed) — визначає, скільки часу буде витрачено на послідовне зчитування однієї доріжки чи циліндра. Частота обертання вимірюється в оборотах на хвилину (rpm). Для дисків ємністю до 1 гигабайта вона зазвичай дорівнює 5,400 обертів за хвилину, а й у більш містких сягає 7,200 і 10 000 rpm. Час переходу від однієї доріжки в іншу (track-to-track seek time) зазвичай становить від 3.5 до 5 мілісекунд, а й у найшвидших моделей то, можливо від 0.6 до 1 мілісекунди. Це одна із визначальних швидкодія нагромаджувача, т.к. саме перехід із доріжки дорогу є тривалим процесом у серії процесів довільного чтения/записи на дисковом устрої. Показник використовується для умовної оцінки продуктивності при порівнянні накопичувачів різних моделей і виробників. Час заспокоєння головок (head latency time) — час, яке із моменту закінчення позиціонування головок на необхідну доріжку досі початку операції чтения/записи. Є внутрішнім технічним показником, які входять у показник — час переходу з доріжки дорогу. Час установки або пошуку (seek time) — час, затрачуване пристроєм на переміщення головок чтения/записи до потрібному циліндру з довільного становища. Середнє час установки чи пошуку (average seek time) — усереднений результат значної частини операцій позиціонування на різні циліндри, часто називають середнім часом позиціонування. Середнє час пошуку має тенденцію зменшуватися зі збільшенням ємності нагромаджувача, т. к підвищується щільність запису і збільшується кількість поверхонь. Наприклад, для 540-мегабайтных дисків найбільш типові величини від 10 до 13, а дисків понад гигабайта — від 7 до 10 мілісекунд. Середнє час пошуку одна із найважливіших показників оцінки продуктивності накопичувачів, використовуваних за її порівнянні. Час очікування (latency) — час, необхідне проходу потрібного сектора до голівці, усереднений показник — середнє час очікування (average latency), одержуване як середнє від численних тестових проходів. Після заспокоєння головок на необхідному циліндрі контролер шукає потрібний сектор. При цьому, послідовно зчитуються адресні ідентифікатори кожного який струменіє під голівкою сектора на доріжці. У ідеальному, з погляду продуктивності разі, під голівкою одразу опиниться потрібний сектор, в поганому — виявиться, що це сектор хіба що «пройшов «під голівкою, і по закінчення процесу заспокоєння потрібно буде чекати повний оборот диска завершення операції чтения/записи. Це час у накопичувачів обсягом від 540 мегабайт до 1 гигабайта становить приблизно 5.6, а й у дисків понад гигабайта — 4.2 мілісекунди і менше. Час доступу (access time) — сумарне час, затрачуване на установку головок й чекання сектора. Причому, найбільш довгим є проміжок часу установки головок. Середнє час доступу до даних (average access time) — час, яке із моменту одержання запиту на операцію чтения/записи від контролера до фізичного здійснення операції - результат складання середнього час пошуку це й середнього часу очікування. Середнє час доступу залежить від цього, як організовано зберігання даних, і як швидко позиціонуються голівки читання записи на необхідну доріжку. Середнє час доступу — усереднений показник від численних тестових проходів, і звичайно, вона становить від 10 до 18 мілісекунд і використовують як базовий показник при порівняльної оцінці швидкості накопичувачів різних виробників. Швидкість передачі (data transfer rate), звана також пропускної здатністю (throughput), визначає швидкість, з якою дані зчитуються чи записуються на диск по тому, як голівки займуть необхідне становище. Вимірюється в мегабайтах в секунду (MBps) чи мегабитах в секунду (Mbps) і є характеристикою контролера і інтерфейсу. Розрізняють чи два різновиди швидкості передачі - зовнішня і внутрішня. Швидкість передачі, є також однією з основних показників продуктивності нагромаджувача і використовується на її оцінки й порівняння накопичувачів різних моделей і середніх виробників. Зовнішня швидкість передачі (external data transfer rate чи burst data transfer rate) показує, як швидко дані зчитуються з буфера, розташованого на накопичувачі в оперативну пам’ять комп’ютера. У час, нагромаджувачі з інтерфейсами EIDE чи Fast ATA, зазвичай, мають зовнішню швидкість передачі від 11.1 до 16.6 мегабайти за секунду, а накопичувачів з інтерфейсами SCSI-2 — цей параметр у межах від 10 до 40 мегабайтів в секунду. Внутрішня швидкість передачі (internal transfer rate чи sustained transfer rate) відбиває швидкість передачі між головками і контролером нагромаджувача яких і визначає загальну швидкість передачі у його випадках, коли буфер немає або впливає (наприклад, коли завантажується великий графічний чи видеофайл). Внутрішня швидкість передачі дуже залежить від частоти обертання шпинделі. Розмір кеш-буфера контролера (internal cash size). Вмонтований на накопичувача буфер виконує функцію попереднього кэширования і покликаний згладити величезну різницю у быстродействии між дискової і оперативної пам’яттю комп’ютера. Випускаються нагромаджувачі з 128, 256 і 512 килобайтным буфером. Чим більший обсяг буфера, тим потенційно вище продуктивність при довільному «довгому «чтении/записи. Також, ємніший буфер забезпечує зростання продуктивності дискової підсистеми, по-перше, під час роботи з об'ємними упорядкованими (записаними на диски послідовно) даними, а по-друге — за одночасного зверненні до диска безлічі додатків чи користувачів, як в багатозадачних мережевих ОС. Середня споживана потужність (capacity). При складанні потужних настільних комп’ютерів враховується потужність, споживана усіма її пристроями. Сучасні нагромаджувачі на ЖД споживають від 5 до 15 Ватт, що досить прийнятним, хоча, попри всі інших рівних умов, нагромаджувачі з не меншою споживаної потужністю выглядат привабливіше. Це належить як до економії електроенергії, а й надійності, т.к. більш потужні нагромаджувачі розсіюють надлишок енергії як тепла і дуже нагріваються. Як відомо, проблеми, пов’язані зі зміною властивостей магнітних носіїв безпосередньо залежить від їх температури і коефіцієнта расширения/сжатия матеріалу. Рівень шуму (noise level), зрозуміло, є эргономическим показником. Проте, він є також деяким показником збалансованості механічної конструкції, т.к. галасу вигляді тріску — є нічим іншим як звук ударів позиционера крокового чи лінійного механізму, а, навіть мікроудари і вібрація так і не бажані для накопичувачів і призводять до швидшому їх зносу. Середнє час напрацювання відмовитися (MTBF) — визначає скільки часу здатний пропрацювати нагромаджувач без збоїв. На жаль, точні оцінки надійності виробниками не афішуються. Вони наводять зазвичай середню умовну напрацювання відмовитися в сотнях тисяч годин роботи, що розрахункової статистичної величиною. До того ж, виробників використовують для її визначення різні розрахункові методики, тому порівнювати напрацювання відмовитися, наведену в специ-фікаціях продукції різних компаній, потрібно з особливої обережністю. Опірність ударам (G-shock rating) — виявляє міру опірності нагромаджувача ударам і різких змін тиску, вимірюється в одиницях припустимою перевантаження g у включеному і вимкненому стані. Є важливим показником для настільних і мобільних систем. Фізичний і логічний обсяг накопичувачів. Носії жорстких дисків, в на відміну від гнучких, мають постійне число доріжок і секторів, змінити яку практично неможливо. Ці числа визначаються типом моделі і виробником устрою. Тому, фізичний обсяг жорстких дисків визначено від початку і складається з обсягу, зайнятого службової інформацією (розмітка диска на доріжки й інформаційного секторів) і обсягу, доступного користувальницьким даним. Фізичний обсяг жорсткого диска, також, залежить від типу інтерфейсу, методу кодування даних, використовуваного фізичного формату та інших. Виробники накопичувачів вказують обсяги дисків у мільйонах байт, припускаючи з десяткової системи обчислення, що у одному мегабайті 1 000 000 байт. Проте, ПО оперує не десяткової, а двоичной системами, вважаючи, що у одному килобайте не 1000 байт, а 1024. Такі нескладні розбіжності у системах обчислення призводять до невідповідностям в оцінці обсягу накопичувачів, даному описання і - виданому різними програмними тестами. Однією з можливих, але з бажаних способів підвищення фізичної ємності, виробникам, є збільшення ємності сектора. У час, стандартної ємністю сектора для IBM-сумісних комп’ютерів є 512 байт. Багато адаптери дозволяють, у процесі фізичного форматування, програмним шляхом, змінювати ємність сектора, наприклад, до 1024 байт. У цьому, співвідношення користувальних даних, і службової інформації для сектора поліпшується, але знижується надійність зберігання даних, т.к. хоча б поліном ECC використовуватиметься корекції більшого обсягу даних. Проте, виграш на фізичному рівні ще означає хоча б результат на логічному, т.к. логічна структура диска може бути не ефективної, наприклад, під час використання до роботи з файлами малої довгі (менш 1 До). Логічний ж обсяг залежить від цього, як операційна система чи програма записує інформацію в сектора. У разі використання програми і операційними системами з програмною компресією даних, можна підвищити обсяг носія на величину, яка від ступеня стискування даних. Для оптимального використання поверхні дисків застосовується так звана зонная запис (Zoned Bit Recording — ZBR), принцип якої у тому, що у зовнішніх доріжках, які мають велику довжину (а отже — і потенційну інформаційну ємність на одиницю виміру площі), інформація записується з більшою щільністю, ніж внутрішніх. Таких зон із постійною щільністю запис у межах всієї поверхні утворюється до десятка і більше; відповідно, швидкість читання і запис на зовнішніх зонах вище, ніж внутрішніх. Завдяки цьому файли, розташовані на доріжках з великим діаметром, загалом опрацьовуватимуть швидше файлів, розташованих на доріжках із меншим діаметром, т.к. них буде виробляється менше позиціонувань з доріжки дорогу. У ЖД останнього покоління використовуються технології PRML (Partial Response, Maximum Likelihood — максимальне правдоподібність при неповному відгуку) і S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology — технологія самостійного спостереження аналізу та звітності). Перша розроблена по причини те, що за існуючих плотностях записи вже неможливо чітко й однозначно зчитувати сигнал із поверхні диска — рівень перешкод і спотворень дуже високий. Замість прямого перетворення сигналу використовується його порівнювати з набором зразків, і підставі максимальної схожості (правдоподібності) робиться висновок про зарахування тієї чи іншої машинного слова. Нагромаджувач, у якому реалізована технологія S.M.A.R.T., веде статистику своїх працівників параметрів (кількість стартов/остановок і напрацьованих годин, час розгону шпинделя, обнаруженные/исправленные фізичні помилки тощо.), яка регулярно зберігається у перепрограммируемом ПЗУ чи службових зонах диска. Цю інформацію накопичується протягом усього періоду експлуатації і можливо, у будь-якої миті затребувана програмами аналізу. Нею можна будувати висновки про стані механіки, умовах експлуатації чи з приблизною ймовірності виходу з експлуатації. Контролери жорстких дисків Власне контролер нагромаджувача фізично розташований на платі електроніки і призначено задля забезпечення операцій перетворення і пересилання інформації від головок чтения/записи до інтерфейсу нагромаджувача. Часто, контролером називають інтерфейс нагромаджувача чи інтерфейс ПК з накопичувачем, що загалом неправильно. Контролер жорстких дисків є найскладнішої пристрій — мікрокомп'ютер, зі своїми процесором, ОЗУ і ПЗУ, схемами і політичною системою ввода/вывода тощо. Проте, здебільшого, виробники розміщують в одному чи двох микро-чипах. Контролер займається безліччю операцій перетворення потоку даних. Так як довга доріжок нерівна, дані різні доріжки необхідно записувати нерівномірно. Це проблемою, проти гнучкими дисками, для носіїв із високим щільністю записи (число доріжок більш 1000). Прості контролери, зазвичай, записують те й теж кількість інформації кожну доріжку, незалежно від неї довгі. І тому контролер упаковує дані більш щільно, починаючи з певною за рахунком доріжки. Циліндр, від якого починається щільніша упаковка даних називається циліндром початковій прекомпенсации (Starting Cylinder for Precompensation — SCP). Для компенсації спотворення інформації під час читання, запис даних здійснюється з попереднім зміщенням бітов, яке враховує спотворення. Багато виробників створюють устрою, які записують різний обсяг інформації на внутрішні і його зовнішні доріжки з допомогою розміщення ними різного числа секторів. Це можна, завдяки апаратному скрытию від програм, тож користувача фізичних характеристик устрою лише на рівні його контролера і/або інтерфейсу (устрою з IDE, EIDE і SCSI інтерфейсами). Тому, нагромаджувачі, зазвичай, мають різне фізичну й логічне число циліндрів. Також, з історичних причин, багато операційні системи, працюючі з накопичувачами на ЖМД через BIOS, розроблено в такий спосіб, що ні можуть оперувати числом циліндрів більш 1024. Бо у час, нагромаджувачі великих обсягів (більш 1Мб) мають більш 1024 фізичних циліндра, то застосовується програмний перерахунок, у якому, нагромаджувач визначається її контролером і процедурами BIOS як має трохи більше 1024 циліндра, але він має деяке нереальне число головок, поверхонь і секторів. Функція ж перерахунку для відшукання потрібного сектора лягає або на BIOS ПК, або на BIOS контролера, або на інтерфейс. Дані, записувані в сектора, захищаються від деяких помилок чтения/записи з допомогою розрахунку записи водночас і контрольної суми — коду контролю помилок (Error Correction Code — ECC). Записуючи байти на диск, адаптер виробляє накопичення циклічним розподілом вхідних даних на спеціальний поліном, залишку від розподілу, що робить унікальну комбінацію біт і записується контролером разом із даними. Кількість байт ECC кожному за устрою визначається виглядом використовуваного полинома. При зчитуванні даних виробляється аналогічне накопичення і розрахунок контрольної суми. Що стосується розбіжності результатів рассчитываемого і закладеного з даними ECC, виробляється спроба відновлення — корекції даних при допомоги полинома, наявних даних, і контрольної суми. Кількість байт даних, що може бути скоригована, визначається порядком використовуваного полинома. Чим вона вища, тим більше байт поспіль то, можливо скоригована, але з тих довшими, і сам код ECC. Використовуються різні полиномы і кількість байт ECC то, можливо від 4 до 8 і більше. Кількість ж біт інформації, необхідну записи одного байта, залежить від використовуваного методу кодування. Слід зазначити, що відновлення даних з допомогою полинома і коду ECC відбувається лише на рівні контролера й прозоро для програм, тож користувача, проте, з урахуванням процедур BIOS програмним шляхом можна отримати роботу інформацію у тому, була зроблена процедура корекції. Більшість сучасних накопичувачів підтримують режими роботи контролерів Ultra DMA, DMA2, і PIO. DMA — Direct Memory Access — прямий доступом до пам’яті - режим взаємодії контролера нагромаджувача і інтерфейсу ПК, у якому обмін даними по інтерфейсу здійснюється й без участі центрального процесора ПК. Режим DMA дозволяє помітно розвантажити процесор по порівнянню з режимом PIO (Programmed Input/Output — програмний ввод/вывод), у якому все пересилки виконує безпосередньо центральний процесор ПК. Це досягається з допомогою використання спеціального контролера і каналу прямого доступу до оперативної пам’яті ПК, без долі центрального процесора. Усі сучасні нагромаджувачі можуть працювати у режимі DMA2, якщо це підтримується операційній системою, а швидкість обміну у своїй може досягати, залежно від моделі, 16.6 Мб/с. А нагромаджувачі і системи з підтримкою режиму Ultra DMA, під час використання відповідного драйвера, можуть передавати і вчасно приймати інформацію з швидкістю 33.3 Мб/с. Проте, це лише гранично можливі швидкості обміну даними контролера з буфером нагромаджувача. Реальна саму швидкість чтения/записи навіть у кращих моделях з інтерфейсом ATA нині вбирається у 10−11 Мб/с. Основна навантаження під час роботи припадає саме на чтение/запись, передача даних в буфер і з буфера припадає лише малу частину цього часу, й самого факту переходу на Ultra DMA, зазвичай, дає приріст лише одиниці відсотків. Але нагромаджувачі з Ultra DMA, зазвичай, мають високу швидкість обертання шпинделя, отже — вищу швидкість чтения/записи. Фізичне зберігання, методи кодування інформації Як мовилося раніше, інформація на поверхнях нагромаджувача зберігається як послідовності місць із перемінної намагниченностью, які забезпечують безперервний потік даних при зчитуванні їх з допомогою послідовного читання. Уся інформація, і місця її збереження діляться на службову і користувальницьку інформацію. Службовий і користувальницька інформація зберігається в західних областях доріжок званих секторами. Кожен сектор містить область користувальних даних — місце, куди можна записати інформацію, доступну у майбутньому для читання зоною серво-данных, записуваних один раз при фізичному форматуванні і однозначно котрі ідентифікують і його параметри (використовується чи ні, фізичний адресу сектора, ЕСС код і т.п.). Уся серво-информация недоступна звичайним процедурам чтения/записи і носить абсолютно унікальний характер залежно від моделі і виробника нагромаджувача. На відміну від дискет і розширенням старих накопичувачів на ЖД, диски сучасних накопичувачів проходять первинну, чи низкоуровневую, розмітку (Low Level Formatting) на спеціальному заводському высокоточном технологічному стенді. У ході цього процесу на диски записуються службові мітки — сервоінформація, і навіть формуються звичні доріжки й інформаційного секторів. Отже, якщо колись новий нагромаджувач потрібно було «форматувати на низький рівень », той зараз цього те щоб непотрібно — це вимагає спеціального найскладнішого устаткування, а різні «програми низкоуровневого форматування «найчастіше просто обнуляют вміст секторів з перевіркою їх читаності, хоча часом можуть бути необоротно зіпсувати службову розмітку і серво-информацию службових секторів. Поява різних методів кодування даних секторів пов’язано, колись всього, з технічними особливостями пристроїв збереження і передачі інформації та бажанням виробників найповніше використовувати фізичне простір носіїв інформації. Нині використовується кілька різних методів кодування даних. Частотна модуляція (Frequency Modulation — FM) — метод, вживаний у накопичувачах на змінних магнітних дисках. Інакше, кодування методом FM може бути кодуванням з одиничної щільністю. Метод передбачає запис на носій на початку кожного битового елемента даних біта синхронізації. Бітовий елемент окреслюється мінімальний інтервал часу між бітами даних, отримуваний при постійної швидкості обертання диска носія. Метод гарантує, по меншою мірою, одну зміну напрями магнітного потоку за одиницю часу обертання. Такий інтервал відповідає максимальної подовжньої щільності магнітного потоку 2330 змін на 1 див і швидкості передачі - 125 Кбит/сек. Простота кодування і декодування методом FM визначається постійної частотою прямування синхроимпульсов. Проте, наявність цих біт синхронізації і одна із недоліків цього методу, т.к. результуючий код малоефективний з погляду компактності даних (половина простору носія займається бітами синхронізації). Це з перших методів, не вживаний у зараз у нагромаджувачах на ЖД. Модифікована частотна модуляція (Modified Frequency Modulation — MFM) — поліпшений метод FM. Модифікація залежить від скороченні вдвічі тривалості битового елемента — до запланованих 4 мкс й використанні біт синхронізації не після кожного біта даних, а лише у випадках, як у попередньому і поточному бітових елементах немає жодної біта даних. Такий спосіб кодування дозволяє подвоїти ємність носія і швидкість передачі, проти методом FM, т.к. щодо одного й тому самому битовом елементі ніколи не розміщуються біт синхронізації і передачею даних, але в один бітовий елемент припадає лише одна зміна напрями магнітного потоку. Також, в час немає. Запис з груповим кодуванням (Run Limited Length — RLL) — метод, повністю виключає запис на диск будь-яких синхронизационных біт. Синхронізація досягається з допомогою використання біт даних. Проте, такий підхід вимагає геть інший схеми кодування, т.к. просте виняток біт синхронізації призведе до записи послідовностей лише з нулів чи одиниць на яких немає буде жодної зміни полярності магнітного потоку. Метод RLL походить від методів, що використовуються кодування даних при цифрового запису на магнітну стрічку. У цьому, кожен байт даних поділяється на два полубайта, які кодуються спеціальним 5-ти розрядним кодом, суті якого — домогтися хоча б однієї зміни напрями магнітного потоку кожної пари його розрядів. Це означає, необхідність наявності у будь-який комбінації 5-ти розрядних кодів трохи більше двох що стоять поруч нульових біт. З 32 комбінацій 5 біт такому умові відповідають 16. Вони і йдуть на кодування методом RLL. При зчитуванні відбувається зворотний процес. При застосуванні методу кодування RLL швидкість передачі даних зростає 250 до 380 Кбіт/с, а число змін полярності магнітного потоку до 3330 перемен/см. У цьому тривалість битового елемента знижується до 2.6 мкс. Оскільки, максимальний інтервал часу до зміни магнітного потоку відомий (два послідовно розташованих нульових біта), біти даних можуть бути бітами синхронізації, що робить метод кодування RLL самосинхронизирующимся і самотактируемым. Цікавим є також те, що метод MFM є приватною випадком методу RLL. Для позначення типу використовуваного RLL методу застосовується абревіатура виду: RLL2,7, RLL1,7, RLL2,8, RLL1,8, де перша цифра — мінімальна, а друга — максимальна довжина послідовності біт — нулів, що є між сусідніми одиницями. Абревіатура методу MFM в термінології RLL записується як RLL1,3. Модифікована запис з груповим кодуванням (Advanced Run Limited Length — ARLL) — поліпшений метод RLL, у якому, поруч із логічним ущільненням даних, виробляється підвищення частоти обміну між контролером і накопичувачем. Нині в нагромаджувачах на жорстких дисках використовуються різні методи кодування інформації, розроблювані і патентуемые фірмамивиробниками з урахуванням методу з груповим кодуванням — ARLL. Випускаються також устрою з апаратної компресією даних лише на рівні інтерфейсу чи контролера у яких використовується просте арифметичне стиснення інформації перед записом і після зчитування. Інтерфейси жорстких дисків Інтерфейсом накопичувачів називається набір електроніки, який би обмін інформацією між контролером устрою (кеш-буфером) і комп’ютером. У зараз у настільних ПК IBM-PC, частіше від інших, використовуються дві різновиду інтерфейсів ATAPI — AT Attachment Packet Interface (Integrated Drive Electronics — IDE, Enhanced Integrated Drive Electronics — EIDE) і SCSI (Small Computers System Interface). Інтерфейс IDE розроблявся як недорога і продуктивна альтернатива високошвидкісним інтерфейсам ESDI і SCSI. Інтерфейс, призначений для підключення двох дискових пристроїв. Відмінною рисою дискових пристроїв, які працюють із інтерфейсом IDE у тому, власне контролер дискового нагромаджувача розташований платі самого нагромаджувача разом із вбудованим внутрішнім кэш-буфером. Така конструкція істотно спрощує пристрій самої интерфейсной карта народження і дає можливість розміщувати її лише з окремої платі адаптера, вставляемой в розняття системної шини, а й інтегрувати безпосередньо на материнської платі комп’ютера. Інтерфейс характеризується надзвичайної простотою, високим швидкодією, малими розмірами і відносній дешевизною. Сьогодні змінюють інтерфейсу IDE прийшло дітище фірми Western Digital — Enhanced IDE, чи скорочено EIDE. Нині це найкращий варіант для основної маси настільних систем. Жорсткі диски EIDE помітно дешевше аналогічних по ємності SCSI-дисков й у однопользовательских системах не поступаються ним продуктивності, а більшість материнських плат мають інтегрований двухканальный контролер для підключення чотирьох пристроїв. Що й казати з’явилося нового континенту в Enhanced IDE проти IDE? По-перше, це велика ємність дисків. Якщо IDE не підтримував диски понад 528 мегабайт, то EIDE підтримує обсяги до 8.4 гигабайта за кожен канал контролера. По-друге, щодо нього підключається більше пристроїв — чотири замість двох. Раніше був лише одне канал контролера, якого можна було підключити два IDE устрою. Тепер таких каналів два. Основний канал, який звичайно слід за високошвидкісної локальної шині і допоміжний. По-третє, з’явилася специфікація ATAPI (AT Attachment Packet Interface) що дозволяє підключення до цього інтерфейсу як жорстких дисків, а й інших пристроїв — стриммеров і дисководів CD-ROM. По-четверте — підвищилася продуктивність. Накопичувачі з інтерфейсом IDE характеризувалися максимальної швидкістю передачі лише на рівні 3 мегабайтів в секунду. Жорсткі диски EIDE підтримують кілька нових режимів обміну даними. До числа входить режим программируемого виводу-введення-висновку PIO (Programmed Input/Output) Mode 3 і 4, що забезпечують швидкість передачі 11.1 і 16.6 мегабайтів в секунду відповідно. М’який вхід-видобуток — це спосіб передачі між контролером периферійного пристрої і оперативної пам’яттю комп’ютера у вигляді команд пересилки даних, і портів ввода/вывода центрального процесора. У п’ятих — підтримується режим прямого доступу до пам’яті - Multiword Mode 1 DMA (Direct Memory Access) чи Multiword Mode 2 DMA і Ultra DMA, які підтримують обмін даними у монопольній режимі (тобто канал введеннявиведення протягом певного часу обслуговує лише одна пристрій). DMA — це іще одна шлях передачі від контролера периферійного влаштування у оперативну пам’ять комп’ютера, від PIO він особливий тим, що центральний процесор ПК не задіюється та її ресурси залишаються вільними й інших завдань. Периферійні устрою обслуговує спеціальний контролер DMA. Швидкість у своїй сягає 13.3 і 16.6 мегабайти за секунду, а під час використання Ultra DMA і одержувачів відповідного драйвера шини — 33 мегабайт в секунду. EIDE-контроллеры використовують механізм PIO точно так ж, як це роблять і пояснюються деякі SCSI-адаптеры, але швидкісні адаптери SCSI працюють лише з методу DMA. У шостих — розширено система команд управління пристроєм, передачі і діагностики, збільшений кеш-буфер обміну даними й суттєво доопрацьована механіка. Фірми Seagate і Quantum замість специфікації EIDE використовують специфікацію Fast ATA для накопичувачів, підтримують режими PIO Mode 3 і DMA Mode 1, а працюють у режимах PIO Mode 4 і DMA Mode 2 позначають його як Fast ATA-2. Інтелектуальний багатофункціональний інтерфейс SCSI розробили ще кінці 1970;х років у ролі устрою поєднання комп’ютера та інтелектуального контролера дискового нагромаджувача. Інтерфейс SCSI є універсальним яких і визначає шину даних між центральним процесором і кількома зовнішніми пристроями, мають свій контролер. Крім електричних і фізичних параметрів, визначаються також команди, при допомоги яких, устрою, підключені шині здійснюють зв’язок між собою. Інтерфейс SCSI не визначає детально процеси обох сторони шини і є інтерфейсом в чистому вигляді. Інтерфейс SCSI підтримує значно більше широку гаму периферійних пристроїв і стандартизован ANSI (X3.131−1986). Сьогодні застосовуються переважно два стандарту — SCSI-2 і Ultra SCSI. У режимі Fast SCSI-2 швидкість передачі сягає 10 мегабайтів в секунду під час використання 8-разрядной шини і по 20 мегабайтів при 16- розрядної шині Fast Wide SCSI-2. Він з’явився пізніше стандарт Ultra SCSI відрізняється більшою продуктивністю — 20 мегабайт в секунду для 8- розрядної шини і 40 мегабайтів для 16-разрядной. У новітньому SCSI-3 збільшений набір команд, але швидкодія залишилося тому ж рівні. Усі застосовувані сьогодні стандарти сумісні з версіями «згори — вниз », тобто до адаптерам SCSI-2 і Ultra SCSI можна підключити старі SCSIустрою. Інтерфейс SCSI-Wide, SCSI-2, SCSI-3 — стандарти модифікації інтерфейсу SCSI, розроблено комітетом ANSI. Загальна концепція удосконалень спрямовано збільшення ширини шини до 32-х, з збільшенням довгі з'єднувального кабелю і максимальною швидкості передачі даних із збереженням сумісності з SCSI. Це найгнучкіший і стандартизованный тип інтерфейсів, що застосовується для підключення 7 і більше периферійних пристроїв, наділених контролером інтерфейсу SCSI. Інтерфейс SCSI досить дорогим й найбільш високопродуктивним з сімейства інтерфейсів периферійних пристроїв персональних комп’ютерів, а для підключення нагромаджувача з інтерфейсом SCSI необхідно додатково встановлювати адаптер, т.к. деякі материнські плати мають інтегрований адаптер SCSI. Логічне збереження і кодування інформації Задля більшої найоптимальнішою продуктивності й досвід роботи нагромаджувача як запоминающего устрою, і навіть, підвищення програмного інтерфейсу, нагромаджувачі не використовуються системами у первинному вигляді, а них, з урахуванням фізично присутніх структур — доріжок і секторів, використовується логічна структура збереження і доступу до інформації. Її тип і характеристики залежить від використовуваної операційної системи й називається вона — файлової системою. Нині є досить багато типів різних файлових систем, практично стільки ж, як і різних операційними системами, проте, усі вони засновують свої логічні структури даних на кількох первинних логічних структурах. Розглянемо їх докладніше. Перший сектор жорсткого диска містить господарську завантажувальну запис — Master Boot Record (MBR) яка, своєю чергою, містить завантажувальну запис — Boot Record (BR), выполняющуюся у процесі завантаження ОС. Завантажувальна запис жорстких дисків є атаки комп’ютерних вірусів, заражающих MBR. За загрузчиком розташована таблиця розділів — Partition Table (PT), що містить 4 записи — елементи логічних розділів — Partitions. Завершується MBR спеціальної сигнатурою — послідовністю з 2-х байт з шестнадцатиричными значеннями 55H і ААH, яка вказує те що, що цей розділ, після якого розташована сигнатура, є останньою розділом в таблиці. Нижче подана структура MBR. |Назва запис у MBR |Довжина, байт | |Завантажувальна запис — Boot Record |446 | |Елемент таблиці розділів 1 — Partition 1 |16 | |Елемент таблиці розділів 2 — Partition 2 |16 | |Елемент таблиці розділів 3 — Partition 3 |16 | |Елемент таблиці розділів 4 — Partition 4 |16 | |Сигнатура закінчення Partition Table |2 |.

Кожен елемент таблиці розділів містить інформацію про логічному розділі. Першим байтом в елементі розділу йде прапор активності розділу (0 — не активний, 128 (80H) — активний). Він служить визначення, чи є розділ системним завантажувальним і необхідності виробляти завантаження ОС від нього при старті комп’ютера. Активним то, можливо лише одне розділ. Невеликі програми, звані менеджерами завантаження (Boot Manager), можуть розташовуватися у перших секторах диска. Вони інтерактивно запитують користувача від якого розділу виробляти завантаження і коректують прапори активності розділів. За прапором активності розділу слід байт номери голівки з якого починається розділ. Далі слід два байта, які означають відповідно номер сектори й номер циліндра завантажувального сектора, де міститься перший сектор завантажника ОС. Завантажник ОС є маленьку програму, яка здійснює зчитування на згадку про початкового коду ОС під час її старту. Потім байт — кодовий ідентифікатор ОС, що у розділі. За байтом коду ОС розташований байт номери голівки кінця розділу, за яким йдуть два байта — номер сектори й номер циліндра останнього сектора розподіленого поділу. Нижче представлений формат елемента таблиці разделов.

|Название записи елемента Partition Table |Длина, б| | |айт | |Прапор активності розділу |1 | |Номер голівки початку розділу |1 | |Номер сектори й номер циліндра завантажувального сектора розділу |2 | |Кодовий ідентифікатор ОС |1 | |Номер голівки кінця розділу |1 | |Номер сектори й циліндра останнього сектора розділу |2 | |Молодше і старше двухбайтовое слово відносного номери |4 | |початкового сектора | | |Молодше і старше двухбайтовое слово розміру розділу в секторах|4 |.

Завершують елемент розділу молодше і старше двухбайтовое слово відносного номери першого сектора розділу і величину розділу в секторах відповідно. Номери сектори й номер циліндра секторів в розділах займають 6 і десяти біт відповідно. Нижче представлений формат записи, що містить номери сектори й циліндра. Біти номери циліндра Біти номери сектора.

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Як засвідчили вище, для жорстких дисків типовою є ситуація, коли є чотири запис у таблиці розділів і відповідно чотири розділу. ОС MS-DOS використовує лише двоє з них, інші резервуються на випадок паралельного використання інших операційними системами. Наявність такий структури як MBR однією фізичному жорсткому носії може розташовуватися кілька файлових систем різних типів різних операційними системами. Структури MBR є найважливішу інформацію, ушкодження якої призводить до часткової чи повну втрату доступу до даних логічних пристроїв жорсткого диска і, можливо, до неможливості завантаження операційній системи з ушкодженого носія. Логічні розділи теж мають деяку ієрархічну структуру в залежність від типу, і виду ОС і його файловою системи. Так, перший розділ жорсткого диска в MS-DOS називається головним розділом (Primary Partition), а другий розширеним (Extended Partition). Головний розділ завжди повинен бути присутніми при диску, від нього відбувається завантаження MSDOS. Розширеного ж розділу може бути, він створюється лише тому випадку, коли необхідно одержати більше логічного устрою на фізичному диску. Логічний розділ розміщає у собі таких структур файловою системи як логічні диски чи устрою, чи томи (оформлені як підрозділи), завантажник ОС, таблиці розподілу файлів, області користувальних даних у яких розміщені записи про каталогах і файлах і дані файлів. По структурі логічні підрозділи чи диски схожі з розділами. Основною відмінністю пива і те, що й число може бути більш чотирьох, а останній елемент кожного показує чи є він останнім логічним підрозділом розділу, чи свідчить про наступний елемент таблиці логічних пристроїв, чи підрозділів. Таблиця підрозділів будується лише на розширеній таблиці розділів, кожен її елемент відповідає логічному влаштуванню з односимвольным ім'ям D, E: тощо. Головна таблиця розділів містить лише одна логічне пристрій — диск З:. Таблиця підрозділів створюється під час створення розширеній таблиці розділів, а число елементів таблиці підрозділів визначається користувачем. При визначенні числа логічних пристроїв користувач визначає і частку дискового простору розширеного розділу, відведену кожному логічному влаштуванню — задає обсяг логічних дисків. Надалі, число і обсяг логічних пристроїв може бути змінено без втрати даних, розташованих на перераспределяемых логічних пристроях. За підсумками розділів в MS-DOS і Windows 95 орієнтованих ОС створюється подальша структура. Так було в таких системах основний одиницею зберігання інформації є кластер (cluster) — група секторів. У разі, для розподілу мінімального дискового простору до одного байт виділяється цілий кластер, у якому багато секторів і ще більше байт (кілобайти), що призводить до нераціонального використання простору ЖД для дрібних файлів. Для доступу до кожного кластеру створюється таблиця відповідності номерів кластерів файлам на логічному розділі - таблиця розподілу файлів (File Allocation Table — FAT). Тому, файлові систем подібного типу називають типу FAT, чи побудовані за принципом FAT. Не найоптимальніший, але досить швидкий спосіб організації інформації на розділах, й тому він «дожив «до нашого часу невідь-скільки років зорі цивілізації ПК, де використовувався лише заради накопичувачів на гнучких магнітних дисків. Решта логічні структури — файли чи каталоги пов’язані локалізацією з FAT. Для інших ОС, наприклад, UNIX — використання розділів відбувається інакше. Зазвичай, їх може бути більш чотирьох, усі вони рівноправні і однаково може бути загрузочными, містять власні файлові системи з урахуванням івузлів. Такі файлові системи є теговыми не мають таблиць розподілу порцій інформації. Дискове простір розподіляється посекторно, що дозволяє максимально можливе використання простору розділу, але трохи знижує продуктивність. Весь розділ розбивається на ієрархічно пов’язану ланцюжок вузлів різного рівня, яким відповідає певна кількість секторів. За підсумками вузлів будується поняття файлів і каталогів, й у таких системах файли і каталоги справді не різняться, т.к. каталог є файлом, що містить структуру вузлів. Один розділ відводиться для дискового свопа і має спрощену структуру, т.к. будь-коли містить файлів і каталогів. Є й інші принципи організації логічного структури дискового простору розділів накопичувачів на ЖД. Усі розділи можуть утримувати завантажник ОС, який розташовується, зазвичай, у першому секторі та цікавить одне сектор. У цьому вся секторі розташовуються структури — записи, що мають стосунок тільки в конкретної операційній системи та отже можуть відрізнятися для різних розділів і версій операційними системами. Багато спеціалізовані програми (наприклад, захисту даних, боротьби та профілактики вірусів та інших.) можуть змінювати структуру чи частини завантажника операційних систем. Завантажник більшості персональних однопользовательских операційними системами є зараження вірусами, які заражають завантажувальні сектора жорстких дисків. Фізичне і логічне підключення жорстких дисків Які ж треба підключити рознімання та намагання встановити перемички та інші операції при фізичної установці нагромаджувача на жорстких дисках? Це — интерфейсный шлейф, кабель харчування, перемички вибору статусу логічного пристрої і, можливо, індикатор стану устрою (звернення до влаштуванню), і навіть програмне розпізнавання процедурою BIOS комп’ютера. Интерфейсный шлейф. Зазвичай, интерфейсный шлейф відповідного інтерфейсу (ATA чи SCSI) входить до складу поставки материнської плати (якщо у ньому інтегрований интерфейсный адаптер) чи склад окремого адаптера і становить плаский одинарний чи подвійний шлейф. Багато шлейфи комплектуються двома розніманнями для підключення два пристрої, що може свідчити бути корисно при додаванні чергового нагромаджувача у майбутньому. Одне з кінцевих рознімань на шлейфі приєднується до розніманню контролера на платі (материнської чи зовнішнього контролера, подключаемого до шині материнської плати як пристрій розширення через слот розширення шини PCI, ISA чи VLB), а через два інших призначені для накопичувачів. Як і від інших шлейфах, перший провідник на IDE-кабеле помечен червоним кольором. Його слід підключати до першого контакту рознімань на заробітній платі й на накопичувачі, які хорошими виробниками позначаються цифрою «1 ». Зазвичай, перший контакт интерфейсного кабелю на платі нагромаджувача посідає той бік розняття, що ближчі один до розніманню харчування. Якщо интерфейсный шлейф під'єднати неправильно, то, зазвичай, BIOS нагромаджувача і інтерфейсу що неспроможні стартувати і зависають у початковій стадії тестування дискової системи, у своїй ПК не вантажиться і відпрацьовує процедура «Post ». Шлейфи інтерфейсів ATA і SCSI підключаються аналогічно, хоча багато хто SCSI контролери підключаються не одним, а двома шлейфами. Кабель харчування підключається аналогічно усім пристроях у вигляді 4-х контактного стандартного розняття і четырехпроводного кабелю. Харчування практично неможливо підключити неправильно, т.к. розняття містить направляючі фаски, проте, інакше, нагромаджувач відразу ж потрапити вийде з експлуатації. Перемички. При підключенні першого ATA чи SCSI нагромаджувача вся процедура виконується аналогічно, т.к. основні установки зазвичай встановлюються на заводі изготовителе для одиночного устрою (master чи single). Проте, при підключенні другого нагромаджувача ATA необхідно встановити перемички, що визначають логічний статус другого устрою, подключаемого або до до того ж каналу контролера, що перший, або — до другого каналу. Якщо пристрій IDE підключається першим на канал, то, на ньому необхідно встановити перемичку вибору кабелю логічного влаштування у становище master, (на одне єдиного нагромаджувача також може бути особливе становище перемички — single). При підключенні другим пристроєм тому ж шлейфі - при цьому каналу, як і перше пристрій, другою накопичувачі необхідно встановити перемичку у безвихідь slave чи cable select. Слід зазначити, що дві устрою однією шлейфі (однією каналі), підключені неправильно, орієнтуватися і ні, а master пристрій є завантажувальним і ведучим, тоді як, slave пристрій є відомим й працює трохи повільніші за. Слід також підкреслити, що продуктивність двох ATA накопичувачів однією каналі трохи нижче, ніж одиночного, що не можна сказати про кілька SCSI накопичувачах, підключених одного контролеру SCSI. Рекомендується не підключати одного й тому каналу нагромаджувач на ЖД і CDROM, т.к. таке підключення знижує продуктивність нагромаджувача з інтерфейсом ATA. Єдиний і другий нагромаджувач SCSI, підключені одному контролеру, повинні містити плату резисторной складання чи навантажувальну резисторную складання, чи перемичку її що включає (встановлюється заводу) плюс кожен своє становище перемичок, визначальних логічний номер устрою. Слід зазначити можливу підтримку накопичувачем і адаптером SCSI стандарту SCAM (SCSI Configuration AutoMatically), дозволяє програмним шляхом автоматично встановити необхідні ідентифікатори логічних номерів підключених до адаптеру SCSI-устройств. А практично все випущені торік у останнім часом нагромаджувачі і адаптери, зазвичай, підтримують цей стандарт. Розкладка перемичок до накопителям, зазвичай, наводиться верхній кришці устрою і/або у керівництві користувача. Багато нагромаджувачі містять розняття для підключення індикатора стану нагромаджувача, розташованого на передній панелі корпусу ПК. Проте, більшість інтегрованих і зовнішніх интерфейсных карт, також мають такої розняття, тому, доцільніше буде підключатися саме щодо нього, т.к. при зміні нагромаджувача потреби у тому підключенні. Після закінчення фізичного підключення необхідно зробити програмне розпізнавання та під'єднання нагромаджувача. Для пристроїв з інтерфейсом ATA (IDE, EIDE) необхідно виставити процедурою BIOS Standard CMOS Setup чи аналогічної такі параметри накопичувачів і кількість циліндрів (cyls), головок (head) і секторів (sector), і навіть режим використання (normal, large чи LBA), використовуючи при цьому користувальницький тип нагромаджувача (type) — номер 47. Проте, для полегшення даного завдання, особливо, коли такі параметри невідомі чи важкодоступні, все сучасні BIOSы материнських плат містять процедуру автоматичного розпізнавання накопичувачів на ЖД з інтерфейсом ATA (IDE, EIDE) — IDE HDD Autodetection. Це більше потрібно ще й з причини уявлення невідповідності фізичного логічного числа циліндрів, головок і секторів для накопичувачів із кількістю циліндрів більш 1024 і обсягом понад 540 МБ. Нині, для таких накопичувачів виробники забезпечують три різних режиму роботи BIOS з накопичувачем на жорстких дисках — Normal, Large і LBA (Large Block Access) і, відповідно, три різних режиму роботи інтерфейсу. Причини виникнення цих режимів криються у сумісності низкоуровневого ПО для серії клонів IBM-PC. Раніше, набагато раніше появи накопичувачів на жорстких магнітних дисках великого об'єму, програмісти, створюють низкоуровневое ПО, працююче з апаратурою ПК, якого звертається операційна система і прикладні програми, визначили інтерфейс роботи програмного коду з процедурами BIOS і потурбувалися про те, щоб було повідомити номер читаного чи записываемого циліндра більший 1024. Нині, більшість накопичувачів великого об'єму (більш 540Мб) мають число циліндрів значно більше 1024. Використання такого нагромаджувача у звичайному режимі normal давало можливість використовувати тільки п’яту частину обсягу устрою (приблизно 540 МБ). Дані обмеження і проблеми ні з жодному разі не стосуються ОС не використовують процедури BIOS і виконують усі фінансові операції управління інтерфейсами дискових накопичувачів самостійно, і навіть накопичувачів з інтерфейсом SCSI. Такими системами традиційно є UNIXорієнтовані ОС і Windows NT. Режими Large і LBA дають можливість обійти ці обмеження ОС типу MS-DOS шляхом спеціального перерахунку і зменшення кількості циліндрів з допомогою програмного віртуального збільшення числа секторів і головок. Найбільш кращим є режим LBA, припускає велику сумісність і дозволяє використовувати нагромаджувачі більшого обсягу (до 8.4 Держбезпеки, проти 1Гб — для режиму Large). Необхідно пам’ятати, що й нагромаджувач був відформатований ОС високому рівні в режимі LBA, то інших режимах працюватиме ненормально і може зіпсуватися, це стосується та інших параметрів, неправильна установка яких можуть призвести до часткової чи повної непрацездатності і навіть до поломки нагромаджувача. Для накопичувачів з інтерфейсом SCSI, контролер яких оснастили власної BIOS і процедурою setup, необхідно викликати згаданої процедури під час завантаження ПК шляхом натискання відповідної комбінації клавіш (такі комбінації різні в адаптерів різних виробників, а вказівку ними наводиться в рядках ініціалізації інтерфейсу, виникаючих на екрані монітора після включення ПК). Оскільки процедури setup істотно різняться, то загальної рекомендацією знайти і програму тестування чи визначення пристроїв та його логічних номерів, підключених до інтерфейсу. Часто, таку процедуру виконується автоматично і у склад що тестують процедур для PnP BIOSов. Фізичне становище, де працюють сучасні ЖД, не не грає великої ролі. Більшість накопичувачів може працюватимете, і горизонтально, і вертикально, і узбіччі і в похилому становищі, проте, зустрічаються нагромаджувачі, у керівництві для використання яких немає рекомендується розташовувати пристрій, наприклад, платою електроніки вгору чи інакше, тому, перед установкою уважно познайомтеся із тодішнім керівництвом користувача. Головне, під час роботи піддавати нагромаджувач різким поштовхам та сильною вібрації, т.к. у своїй створюється максимальна загроза ушкодження поверхонь дисків головками чтения/записи. У вимкненому стані голівки запаркованы та невелика вібрація і поштовхи що неспроможні зашкодити накопитель.

Работа нагромаджувача Тепер на процес роботи нагромаджувача від запуску до зупинки. При подачі що живлять напруг починає працювати мікропроцесор контролера. Спочатку він, як з комп’ютером, виконує самотестування у разі його успіху запускає схему управління двигуном обертання шпинделя. Диски починають розкручуватися, захоплюючи у себе що прилягають до поверхням верстви повітря, і за досягненні деякою швидкості тиск набегающего на голівки потоку повітря долає силу пружин, прижимающих їх до дискам, і голівки «спливають », піднімаючись над дисками частки мікрона. З цієї моменту, до зупинки дисків, голівки не стосуються дисків і «ширяють «над поверхнями, тому диски, ні самі голівки мало зношуються. Тим часом, двигун шпинделі продовжує розкручувати поверхні. Його швидкість поступово наближається до номінальною (тисячі обертів на хвилину). Саме тоді нагромаджувач споживає максимум яке живить напруження і створює граничну навантаження на блок харчування комп’ютера по напрузі 12 Вольт. Бо у будь-який зоні дисків присутній серворазметка, то сервоимпульсы починають робити з головок відразу після початку обертання, за їхніми частоті контролер судить про швидкості обертання дисків. Система стабілізації обертання стежить за потоком сервоимпульсов, і під час досягнення номінальною швидкості відбувається так званий «захоплення », при якому будь-яке відхилення швидкості обертання відразу ж потрапляє коригується зміною струму в обмотках двигуна. Після досягнення шпинделем номінальною швидкості обертання звільняється фіксатор позиционера головок чтения/записи, і системи керування ним перевіряє здатність повертатися і утримуватися на обраної доріжці шляхом вибіркового довільного позиціонування. У цьому робиться серія швидких поворотів в різні боки, що у слух виглядає як характерне «торохтіння », чутне за кілька секунд після старту. Під час переміщення позиционера головок відбувається стеження що надходять із головок серво-импульсами, і систему управління завжди «знає «, над скількома доріжками пройшли голівки. Аналогічно є і утримання головок над обраної доріжкою — при відхилення від центру доріжки змінюється у часі величина і форма сервоімпульсів. Систему керування може ліквідувати відхилення, змінюючи струм в обмотках двигуна позиционера головок. Під час тестування приводу головок заодно строгішає і стає його калібрування — добір параметрів управляючих сигналів для найбільш швидкого й точного переміщення позиционера при мінімальному кількості «промахів ». Тут слід сказати, що мікрокомп'ютер ЖД, як з комп’ютером, має ПЗУ, у якому записана BIOS нагромаджувача — набір програм для початкового запуску та управління під час роботи, і ОЗУ, в яке після розкрутки механічної системи завантажуються в інших частинах управляючих програм. До того ж, в ОЗУ завантажується так звана карта перепризначення дефектних секторів, у якій відзначені дефектні сектори, виявлені при заводський розміткою дисків. Ці сектори виключаються із роботи і часом підмінюються резервними, що є з кожної доріжці і в резервних зонах кожного диска. Отже, навіть якщо диски і мають дефекти (а за сучасної щільності запису і масовому виробництві поверхонь носіїв вони теж мають їх ніколи), для користувача складається враження «чистого «диска, вільного від збійних секторів. Понад те — кожному диску нагромаджувача є певний запас резервних секторів, якими можна підмінити і з’являються згодом дефекти. Для одних накопичувачів може бути під управлінням спеціальних програм, й інших — автоматично своєю практикою. Збереження як і службової інформації на дисках, крім очевидну вигоду, має і свої недоліки — у її псування мікрокомп'ютер зможе правильно запуститися, і, навіть, коли всі інформаційні сектори не пошкоджені, відновити їх можна лише на спеціальному заводському стенді. Після початковій настройки електроніки і механіки мікрокомп'ютер ЖД перетворюється на режим очікування команд контролера, розташованого на системної платі чи интерфейсной карті, який у часи чергу програмується процедурами власної BIOS чи BIOS комп’ютера під керівництвом ОС. Отримавши команду, він позиціонує на потрібний циліндр, по сервоимпульсам відшукує потрібну доріжку, чекає, поки до голівки дійде потрібний сектор, і виконує зчитування чи запис інформації. Якщо контролер запросив чтение/запись одного сектора, а кількох — нагромаджувач може працювати у блочном режимі, використовуючи ОЗУ як буфера і поєднуючи чтение/запись кількох секторів з передачею інформації до контролеру чи від цього. Сучасні нагромаджувачі (як ATA, і SCSI) підтримують розвинену систему команд управління пристроєм серед які є і ті, які дозволяють зупинити обертання шпинделі ще й перекласти нагромаджувач в який чекає режим. Цей режим використовується ПО ОС і BIOSов ПК задля забезпечення стандартів збереження енергії й досвід роботи процедур системи збереження енергії, отключающих нагромаджувач кілька днів після очікування його використання. Слід зазначити, чого слід зловживати частої зупинкою і включенням нагромаджувача, т.к. саме під час розгону нагромаджувач працює у форсованому режимі зношується сильніше, ніж при нормальної експлуатацію у повністю робочому активному стані. Використовувати можливості збереження енергії процедур BIOS і ОС варто лише на машинах-серверах, працюючих цілодобово, дискові операції у яких можуть виконуватися впродовж кількох годин, тоді як, всю систему повинна у стані повну готовність. При вимиканні харчування двигун шпинделя працює у режимі генератора, забезпечуючи харчування плат електроніки тимчасово, необхідне коректного роботи. Насамперед, блокується подача струму запис у магнітні голівки, що вони не зіпсували інформацію на поверхнях, а залишок енергії подається в обмотки приводу головок, штовхаючи їх до центра дисків (в цьому рухові голівках допомагає природний скатывающая сила, що виникає під час обертання дисків). Зазвичай, щоб запарковать голівки буде достатньо однієї скатывающей сили. Дійшовши до посадочної зони, привід головок защелкивается магнітним чи механічним фіксатором ще до його того, як голівки встигнуть торкнутися поверхні внаслідок падіння швидкості обертання дисків. У цьому сутність «автопарковки «- будь-який справний нагромаджувач завжди запаркует голівки, хіба що раптово був виключене харчування, проте, тоді як народних обранців відбувалася запис інформації, то тут для користувача наслідки можуть бути сумними через недописаних чи необновленных, як областей даних, і управляючих структур файловій системи ПК, незалежно від типу, і виду встановленої ОС. Як вибрати жорсткий диск Безсумнівно, що з достатку пропозиції такий високотехнологічної продукції як нагромаджувачі на жорстких дисках неквалифицированному користувачеві буває важко зробити вибір. Це ускладнюється тим, що неправильний вибір комплектуючих на другий частини ПК, наприклад відеокарти, і навіть материнської плати, у разі, призведе до витрачених даремно засобах, сумою що дорівнює вартості комплектуючих. У разі раптового відмови жорсткого диска, втрати підприємства чи приватного користувача, як правило, полягають у сумі, яка потрібна на придбання нового нагромаджувача, чи ремонту старого. Часто це лише крихти порівняно з вартістю відновлення даних, і програм, які зберігаються на устрої. Тому, у виборі нагромаджувача на ЖД слід ставитися з особливою уважністю і відповідальністю і у жодному разі годі було заощаджувати такому устаткуванні. Отже, вам закортіло придбати перший нагромаджувач, додатковий чи змінити вже наявний на пристрій більшого обсягу. Як першу рекомендації можна порадити не купувати диск, який був вживанні. Заощаджені гроші не можуть коштувати вам втраченої інформації, оскільки ймовірність виходу з експлуатації такого диска значно вища, та й на хороший гарантійний термін розраховувати годі й говорити. З іншого боку, купуючи застарілу модель нагромаджувача, ви прирікаєте ПК те що, що й через стислий період часу, наприклад, за рік, питання про необхідність купівлі нового диска стане знову. Також, краще за умови встановлення нового диска прибрати старий, що дасть можливість уникнути проблеми з несумісністю і заниженою продуктивністю. Яка ж диск за сьогодні назвати сучасним? Сучасний нагромаджувач на ЖД повинен мати достатній обсяг для установки будь-який ОС персонального ПК і відповідати стандартам, який з’явився протягом трьох років. Так, приміром, зараз обсяг може бути не нижче 1−3 Гбайт (нагромаджувачі з не меншою ємністю, зазвичай, ставляться до застарілим серіях і моделям). Середнє час доступу до даних — менш 13 мс (у кращих — менш 8!). Швидкість обертання дисків (шпинделя) — більш 4500 об./хв (для швидких — 5400, а найостанніших моделей — 7200 і 10 000). Інтерфейс — EIDE чи SCSI-3 (найсучасніших — Ultra ATA чи Ultra Wide SCSI відповідно). Швидкість передачі - понад десять Мбайт/с (а швидких накопичувачів останніх моделей — до 40 Мбайт/с). Форм-фактор (діаметр дисків і необхідний розмір відсіку під установку) — 3,5 дюйма. Після розгляду основних техніко-експлуатаційних характеристик необхідно визначитися з типом інтерфейсу. Більшість материнських плат для персональних комп’ютерів мають вмонтований інтегрований інтерфейс Ultra ATA IDE, продуктивність та інші характеристики накопичувачів з цим інтерфейсом постійно поліпшуються, а вартість (по порівнянню з моделями SCSI включаючи вартість интерфейсной карти) досить низькою, можна рекомендувати для настільною офісної, домашньої чи навчальної системи нагромаджувач з інтерфейсом Ultra ATA IDE. І лише разі комплектації потужних серверів розподілених баз даних, і мережевих многопользовательских систем з великою кількістю користувачів необхідно поступово переорієнтовуватися під систему з SCSI інтерфейсом, вартість якої перевищить аналогічної чи більше продуктивної Ultra ATA приблизно на 250 у.д.е — тобто. на вартість интерфейсной карти SCSI. Якщо ж, система вже оснащена інтегрованим чи зовнішнім интерфейсным адаптером SCSI (причому, бажано, щоб це був адаптер сканера, т.к. для скануючих пристроїв SCSI інтерфейси, зазвичай, спрощені і малопроизводительны), то, ясна річ, слід встановити SCSI нагромаджувач. Купуючи SCSI-адаптер бажано зупинитися на моделі, відповідає специфікації Plug&Play. З наявних, постарайтеся придбати адаптер однієї з останніх стандартів SCSI, т.к. він не обмежувати швидкість передачі, але дозволить установити диски попередніх стандартів SCSI. За наявності в комп’ютері вільних слотів розширення PCI, краще купувати адаптер з цією більш продуктивної шини. У випадку можна порекомендувати адаптери фірми Adaptec (internet відмінні простотою встановлення і конфігурації. Звісно, до основний рекомендації можна віднести принцип — купуйте продукцію лише відомих фірм, має тривалу гарантію (1−3 року й довше) і стійкої репутації. Які ж компанії, у час є лідерами над ринком виробників накопичувачів на жорстких магнітних дисках? Нижче наводиться перелік найбільших компаній, і стисле опис їх продукції. Seagate Technology, Inc. Корпорація, яка стояла біля джерел розробки накопичувачів на жорстких дисках для перших моделей IBM-PC. Ще й нині багатьох копалин але працюючих ХТ і 286-х машинах можна зустріти живі нагромаджувачі цієї фірми обсягом 20 мегабайтів, які працювали майже 20 років і мають ані єдиного «бід «блоку. Компанія випускає EIDE і SCSI диски з високим швидкодією, із найбільш передовим технологіям. Відома серіями дисків Medalist і Barracuda. У тестах журналу PC World ці нагромаджувачі неодноразово відзначалися як одні із швидких і малошумных («Best Buy «журналу PC World). Розташування і маркірування перемичок зручні і зрозумілі. Корпус Seagate Medalist має хорошу захист електронних компонентів від механічних ушкоджень. У комплекті стандартної поставки йде утиліта для Windows — DiscWizard, найповніше забезпечує встановлення та розмітку. SCSI диски Seagate серії Barracuda відповідають найсучаснішим стандартам, включаючи Ultra SCSI. Фірма надає тривалу (до 5 років) гарантію за свої вироби. Слід зазначити, що з дисків Seagate деякими російськими фірмами встановлено, мабуть, найтриваліша гарантія — 4 року. Quantum Corporation. Один із лідируючих компаній із випуску як SCSI, і EIDE дисків. Найпоширеніші диски серій Pioneer і Fireball. Ці диски сертифіковані від використання з Windows 95 і Windows NT і використовують, як і, як і Western Digital, технологію S.M.A.R.T. для попередження можливих збої. У серії Fireball випускаються EIDE і SCSI модифікації, у своїй диски EIDE мають одні з найкращих показників швидкодії. Компанія є розробником нового стандарту для дисків EIDE — Ultra ATA, забезпечує швидкості передачі до 33,3 Мбайт/с вищу надійність обміну даними. Проте, продукція Quantum має досить середні показники ударозащищенности, при цьому конструкція дисків містить багато відкритих елементів, т. е. велика небезпека фізичних ушкоджень кісткової та виходу з експлуатації через впливу статичного електрики. Стандартний гарантійний термін фірми — 3−5 років. Samsung Electronics. Бурхливо що розвивається комп’ютерний гігант, який ще недавно мало міг конкурувати із головними виробниками накопичувачів всіх видів, нині планує зайняти до 9% ринку на області виробництва дискових магнітних і оптичних накопичувачів. Виробництво жорстких дисків організується по новітніх технологій. Відповідно, очікується високого рівня надійності продукції, що ні належить до старим моделям. Істотним стимулом на купівлю диска Samsung може бути його невисока вартість. Fujitsu. Японська компанія, відома передусім демпінговими цінами своєї своєї продукції світовому комп’ютерному ринку. У дисках цієї фірми також використані передові технології, такі, як S.M.A.R.T., і власна технологія енергозбереження Intelligent Power Management. Диски мають невисокий рівень шуму й, загалом, середні значення показників швидкодії. Як недоліків можна згадати нестандартні розташування і маркірування перемичок; специфічну, яка містить повної жорсткої станини, конструкцію корпусу; досить середні характеристики удароустойчивости і багато відкритих елементів, незахищених від механічних ушкоджень. Також, істотним стимулом на купівлю дисків Fujitsu був частиною їхнього невисока вартість. IBM PC Company. Одне з найстарших виробників як PC, а й жорстких дисків. Виробляє як SCSI і EIDE нагромаджувачі. До найвідоміших належить серія Deskstar. Диски мають відмінну продуктивність і швидкодія. Проте, маркірування і місцезнаходження перемичок нестандартні. Фірма гарантує сумісність з Windows 95, Windows NT і OS/2. Гарантія на диски — до 3 років. До комплекту поставки входить утиліта Disk Manager, забезпечує швидку встановлення та розмітку. Накопичувачі IBM також досить дешеві і може рекомендовані як надійної альтернативи накопителям Seagate. Western Digital Corporation безсумнівно належить до провідним виробникам жорстких дисків. Компанія є розробником першої специфікації IDE. Найвідоміша саме дисками EIDE, які займають левову пайку наявних західного й російського ринку HDD. Її нагромаджувачі можна охарактеризувати як мають високі швидкісні характеристики. Накопичувачі прості встановленні (мають зручне розташування і зрозумілу маркірування перемичок. Сучасна серія EIDE дисків називається Caviar та «використовує технологію S.M.A.R.T. Диск Western Digital Caviar 22 100 отримав найвищу оцінку («Best Buy ») журналу PC World серед IDE дисків. EIDE диски WD мають високі показники ударозащищенности. Нині компанія випускає SCSI диски серії Enterprise, підтримують найсучасніші специфікації Ultra SCSI, які високі характеристики і тривалу гарантію (до 5 років). Усі нагромаджувачі сертифіковані на сумісність з Novell, Windows 95 і Windows NT. До комплекту поставки входить утиліта EZ Drive, яка полегшує розбивка і форматування дисків. На жаль, слід зазначити, що у 1997 року фірмою було виявлено деякі цілком серйозні недоліки для дуже невеликого числа випущених накопичувачів, хто був згодом виправлені. Тому, набуваючи диски цієї фірми, необхідно пересвідчитися по маркуванню, що вони випущені над 1997 року. З іншого боку, необхідно звернути увагу до сумісність з платами AsusTek. З подробицями про контроль знань компанією Western Digital, исправленными помилками і новому ПО можна ознайомитися на вузлі WD в Интернет.