Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (2002) (1186248), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Емкость винчестеров благодаря чрезвычайно плотной записи, выполняемой магниторезистивными головками в таких герметических конструкциях, достигает нескольких десятков гигабайт; быстродействие их также весьма высокое: время доступа от 5 мс, трансфер до 1 Гбайт/с. Магниторезистивные технологии обеспечивают чрезвычайно высокую плотность записи, позволяющую размещать 2 — 3 Гбайт данных на одну пластину (диск). Появление же головок с гигантским магниторезистивным эффектом (СМК вЂ” 01апг Майпег(с Кез1згапсе) еще более увеличило плотность записи — возможная емкость одной пластины возросла до 6,4 Гбайт. НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5" (69 мм).
Наиболее распространенная высота корпуса дисковода 25 мм — у настольных ПК, 41 мм— у машин-серверов, 12 мм — у портативных ПК, существуют и другие. Внешние дорожки диска длиннее внутренних. Поэтому в современных винчестерах используется метод зонной записи.
В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах секторов размещается больше данных, чем во внутренних. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30 %. Внешний вид НМЖД со снятой крышкой показан на рис. 6.6. Рис. 6.8. Винчестер со снятой крышкой Используются два основных режимы обмена данными между НПП и ОП: а Ргоягапппед 1прц1/Оц1рпФ (Р10 — программируемый ввод-вывод); и Р(гесс Мещогу Ассезз (ПМА — прямой доступ к памяти). Р10 — это режим, при котором перемещение данных между периферийным устройством (винчестером) и оперативной памятью происходит с участием центрального процессора.
Существуют следующие режимы передачи: Р100, Р101, Р102, Р103, Р104. Причем Р106 самый «медленный», а Р104 — самый «быстрый» (16,6 Мбайт/с). Режимы Р10 в современных ПК используются редко, поскольку сильно загружают процессор. Внешние запоминающие устройства 1т1 РМА — это режим, при котором винчестер напрямую обшается с оперативной памятью без участия центрального процессора, перехватывая управление шиной. режимы РМА при интерфейсах1РЕ поддерживают протоколы 3% (51п81е%огг(— однословный) и МЮ (Мп!с!Моги — многословный), обеспечиваюшие трансфер до 66 Мбайт/с (при протоколе МЪЧЗ РМА). При интерфейсах 5С51 скорость передачи может быть достигнута более высокая.
Так, наиболее популярный сейчас интерфейс П!гга2%"!г!еЯСЯ! (13!гга2 означает работу на тактовой частоте 40 МГц; Ч~Ые — ширину шины 16 бит) обеспечивает пропускную способность 80 Мбайт/с, прн этом можно подключать до 15 накопителей к одному контроллеру интерфейса. А технология ЕС-АЬ (Е!Ьге СЬаппе1-АгЪ|сгагег1 1лор), использующая оптоволоконные каналы связи для 5С51-винчестеров, обеспечивает трансфер 200 Мбайт/с и возможность подключения до 256 устройств (используется, естественно, не в ПК, а в больших системах и дисковых массивах КА1Р). Время доступа к информации на диске напрямую связано со скоростью врашения дисков. Стандартные скорости вращения для интерфейса 1РŠ— 3600, 4500, 5400 и 7200 оборотов/мин; при интерфейсе 5С51 используются скорости до 10 000 и даже до 12 000 оборотов/мин.
При скорости 10 000 оборотов/мин среднее время доступа составляет 5,5 мс. Для повышения скорости обмена данными процессора с дисками НЖМД следует кэшировать. Кэш-память для дисков имеет то же функциональное назначение, что и кэш для основной памяти, то есть служит быстродействующим буфером памяти для кратковременного хранения информации, считываемой или записываемой на диск. Кэш-память может быть встроенной в дисковод, а может создаваться программным путем (например, драйвером М!сгозой 5шагЫггке) в оперативной памяти. Емкость кэш-памяти диска обычно составляет 2 Мбайт, а скорость обмена данными процессора с кэш-памятью достигает 100 Мбайт/с.
Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включаюшую в себя дорожки и секторы, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием (рЬусйса, или!ож-!ече! (оппагг!пй). В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носитель служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на секторы и нумерует их.
Форматирование низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов для исключения обрашения к иим в процессе эксплуатации диска, Сушествует и технология ЯМАКТ (5е11-Моп!гог!п8 Апа1уейз апд Еерогг!п8 ТесЬ- во!ойу) — технология самотестирования и анализа, осуществляющая автоматическую проверку целостности данных, состояния поверхности дисков, перенос инФормации с критических участков на нормальные и другие операции без участия пользователя. Кроме того, при появлении и нарастании серьезных ошибок ДУМАЕТ своевременно выдает сообщение о необходимости принятия мер по спасению данных. В ПК имеется обычно один, реже несколько накопителей иа жестких магнитных дисках. Однако в М5-Р05 программными средствами один физический диск может быть разделен на несколько «логических» дисков; тем самым имитируется несколько НМД иа одном накопителе.
172 Глава 6. Запоминающие устройства ПК Используются и съемные (сменные) накопители на жестких дисках. Съемные жесткие диски позволяют переносить большие массивы данных с одного компьютера на другой. Кроме того, в силу относительно высокой производительности этн диски можно использовать в тех же целях, что и обычные стационарные винчестеры. Такие устройства могут применяться и для решения задач резервного копирования информации. Перечислим наиболее популярные типы съемных пакетов дисков и дисководов. даю 10Ь, дав 20Ь 1агг 1ОЬ-,,1агг 26Ь-дисководьь разработанные компанией 1отеяа Ц )агг 1СЬ поддерживают жесткие диски емкостью 1 Гбайт, а дисководы )агг 2ОЬ вЂ” диски емкостью 1 Гбайт и 2 Гбайт). 1ошеяа 1агг 2ОЬ-дисководы отличаются более высокой скоростью работы. Пиковая скорость передачи данных имеет величину 20 Мбайт/с,~рябая скорость равна примерно 7,5 Мбайт/с, а среднее время доступа — 15,5-17,5 мс.
Скорость вращения двигателя составляет 5400 оборотов/мин, выпускаются с интерфейсом БС51. По своим характеристикам устройства)агг 2СЬ ненамного уступают обычным стационарным винчестерам. Однако максимальный объем дисков ограничен величиной 2 Гбайт. К основным достоинствам этих систем относятся относительно высокое быстродействие, простота установки и эксплуатации, хорошее программное обеспечение. Основным недостатком является высокая цена на дисководы и диски.
Иногда НЖМД со сменными пакетами дисков, да и НГМД типа 21Р называкзт накопителями Бернулли, поскольку в этих накопителях для минимизации и регу. лирования зазора между магнитной головкой и носителем — магнитным диском, используется закон Бернулли: давление на поверхность тела, создаваемое потоком движущейся вдоль нее жидкости или газа, зависит от скорости этого потока и уменьшается с увеличением этой скорости.
Магнитные головки располагаются над поверхностью эластичных дисков; когда диски неподвижны, они под действием своего веса несколько провисают и отходят от головок, при быстром вращении дисков под действием создающегося разрежения воздуха они притягиваются к головкам почти вплотную, но без их касания. Это обеспечивает минимальное рассеи. вание магнитного потока головки и позволяет увеличить плотность записи инфор: мации на диске.
Зуде1 Яу1ег — дисковод сменных жестких дисков, разработанный компанией ЯуЯнезг Это устройство поддерживает накопители емкостью 1,5 Гбайт, которые произво. дятся по технологии жестких дисков. Один такой накопитель имеет два диска, че. тыре поверхности. Устройства Яу) ес выпускаются с интерфейсами 1ВЕ, ЕРТ, ЯСБ1 Пиковая скорость передачи Яу1ег превышает 10 Мбайт/с, средняя скорость состав ляет 7 Мбайт/с. Самым медленным является внешний дисковод с интерфейсов 1.РТ, поскольку его скорость обмена определяется исключительно скоростью па раллельного порта.
Среднее время доступа для устройств Яу~ег составляет 11-12 мс Скорость вращения двигателя 5400 оборотов/мин. 1та Внешние запоминающие устройства к!рагО Враго — устройство, разработанное компанией ЯуЯпезц Полдерживает диски емкостью ), Гбайт. Существуют устройства БрагО. с интерфейсами П)Е, ЗС51, ЕРТ, П5В. Для всех систем 5рагЯ среднее время доступа составляет 12 мс, а частота вращения шпинделя — 5400 оборотов/мин.
Пиковая скорость передачи данных для устройств П)Е при пакетной передаче составляет величину до 16,6 Мбайт/с. Обычная скорость имеет величину порядка 3,7 — 6,9 Мбайт/с. ЕЕНуег ЕЛЕ!уег — дисковод сменных жестких дисков, разработанный компанией 5уЯпезк Это устройство поддерживает картриджи емкостью 230 Мбайт. Существуют внепшне устройства с интерфейсами 5С51 и ЕРТ, а также внутренние с интерфейсом 1ОЕ.
Среднее время доступа для ЕХР!уег составляет 13,5 мс, а частота вращения двигателя дисковода — 3600 оборотов/мин. Максимальная скорость передачи данных может составлять 16,6 Мбайт/с. ВпагК 250 ЯЬаг)г 250 — дисковод сменных жестких дисков компании Ачагаг, поддерживающий диски емкостью 250 Мбайт. Производятся устройства с интерфейсами 1.РТ и РС Сагг!. Данные устройства имеют очень маленькие габариты и малый вес (320 г). Для систем с интерфейсом РС Сагд скорость передачи данных составляет 2 Мбайт/с, а для систем с 1.РТ вЂ” 1,25 Мбайт/с. Среднее время доступа для таких устройств составляет 12 мс. ОгЬ ОгЪ вЂ” устройство, разработанное компанией Сазт!етчоос!.
Этот накопитель поддерживает 3,5-дюймовые сменные диски емкостью 2,2 Гбайт. Максимальная скорость передачи информации составляет 12,2 Мбайт/с. Среднее время поиска — 10-12 мс. Выпускаются устройства с интерфейсами ЕРТ, 1) 5В, 11) Е, 5 С 51 и 1Е ЕЕ 1394 Р1 геЮ1ге. Дисководы ОгЬ бывают как внутренние, так и внешние. В силу большой емкости дисков, высокой производительности и относительно низкой стоимости по сравнению с) ахг 2ОЬ, системы ОгЬ составляют серьезную конкуренцию изделиям компании 1ошейа. Дисковые массивы ЯА1О В машинах-серверах баз данных и в суперкомпьютерах часто применяются дисковые массивы ЯЛП) (Кег!ппдапг Аггауз о11пехресаче Из!г), в которых несколько запоминающих устройств на жестких дисках объединены в один большой накопитель, обслуживаемый специальным КА1Р-контроллером. Отличительной особенностью КА1В-массивов является то, что в них используются основанные на введении информационной избыточности методы обеспечения достоверности информации, существенно повышающие надежность работы системы (при обнаРужении искаженной информации она автоматически корректируются, а неисправный накопитель в режиме Р!пй й Р!ау замещается исправным).
174 Глава 6. Запоминающие устройства Пх Существует несколько уровней базовой компоновки массивов КА1Р: гз 1-й уровень включает два диска, второй из которых является точной копией первого; с) 2-й уровень использует несколько дисков специально для хранения контрольных сумм и обеспечивает самый сложный функционально и самый эффективный метод исправления ошибок; 0 3-й уровень включает четыре диска: три — информационных, а четвертый хранит контрольные суммы, обеспечивающие исправление ошибок в первых трех; сз 4-й и 5-й уровни используют диски, на каждом нз которых хранятся свои собственные контрольные суммы. Дисковые массивы 2-го КА1Р 6, КА1Р 7 и 3-го ЙАГР 10, КА1Р 30, КА1Р 50 поколений использувзт различные сочетания базовой компоновки.
Ю Имеется и иная современная классификация КА1Р-массивов. В частности, они разделены на три группы: О ГКР5 — Га)!иге Вез!ага пг Васа Яузгеш, обеспечивающие защиту данных при сбое компонента системы; сз ГТРК вЂ” Га!!нге То1егапг Р1зЬ Вузгеш, обеспечивающие непрерывную доступность данных при сбое компонента системы; гз РТРЯ вЂ” Рьзазгег То!егапс Р!й 5узтеш, обеспечивающие доступ к данным даже в случае полного выхода из строя одной из систем, находящейся в локальной территориальной зоне. Современные дисковые массивы могут объединять 160 и более физических дисков любой емкости, формирующих до 320 и более логических дисков; имеют внутренний кэш от 32 до 1000 Мбайт и разъемы для подключения внешних интерфейсов типа 5С51 или Г!Ъге СЬаппе!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
