Слайд 1ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ
Внешняя память – это устройства, предназначенные для долговременного хранения
больших объёмов информации.
Внешняя память энергонезависима, характеризуется меньшим быстродействием в сравнении
с внутренней памятью, но имеет намного больший информационный объём.
Устройства внешней памяти (накопители) обеспечивают запись информации на носители информации, а также считывание информации с носителей.
Накопитель информации — устройство записи, воспроизведения и хранения информации, а носитель информации — это предмет, на который производится запись информации (диск, лента, твердотельный носитель).
Слайд 2Классификация накопителей информации по признакам:
способу хранения информации:
магнитоэлектрические,
оптические,
магнитооптические;
виду
носителя информации:
накопители на гибких и жестких магнитных дисках,
оптических
и магнитооптических дисках,
магнитной ленте,
твердотельные элементы памяти;
способу организации доступа к информации:
накопители прямого,
последовательного
блочного доступа;
типу устройства хранения информации:
встраиваемые (внутренние),
внешние,
автономные,
мобильные (носимые) и др.
Слайд 3Жесткий диск
Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите только
прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от
частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагни-
тных помех.
Слайд 4Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) \
HDD (Hard Disk
Drive) \ винчестер.
Назначение
Размещение и работа операционной системы
Запись и хранение
информации
Достоинства винчестера:
чрезвычайно большая емкость;
простота и надежность использования;
возможность обращаться к тысячам файлов одновременно;
высокая скорость доступа к данным ;
Компактность.
Слайд 5Сведения из истории:
В 1973 году на фирме IBM по новой
технологии был разработан первый жесткий диск, который мог хранить до
16 Кбайт информации.
Этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов
По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски получили прозвище «винчестер».
Слайд 7Устройство винчестера
Винчестер содержит набор пластин, представляющих чаще всего металлические диски,
покрытые магнитным материалом – платтером (гамма-феррит-оксид, феррит бария, окись хрома…)
и соединенные между собой при помощи шпинделя (вала, оси). Сами диски (толщина примерно 2мм.) изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла. Для записи используются обе поверхности дисков. Используется 8-9 пластин. Вал вращается с высокой постоянной скоростью (5400-7200 оборотов/мин.)
Вращение дисков и радикальное перемещение головок осуществляется с помощью 2-х электродвигателей.
Данные записываются или считываются с помощью головок записи/чтения по одной на каждую поверхность диска. Количество головок равно количеству рабочих поверхностей всех дисков.
Слайд 8ЖЕСТКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ
За счет использования нескольких дисковых пластин
и гораздо большего количества дорожек на каждой стороне магнитных пластин
информационная емкость жестких дисков может достигать 750 Гбайт.
Скорость записи и считывания информации на жестких дисках может достигать 300 Мбайт/с (по шине SATA) за счет быстрого позиционирования магнитной головки и высокой скорости вращения дисков (до 7200 об/мин).
В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (магнитные пластины носителей, магнитные головки и т.д.), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.
Слайд 9 Жёсткий диск
Накопи́тель на жёстких
магни́тных ди́сках, НЖМД, жёсткий диск, хард, харддиск, HDD, HMDD или
винче́стер, (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD) — энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома.
Слайд 10 Головки чтения-записи
Считывающие головки в рабочем режиме не
касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у
поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.
При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.
Головки чтения записи перемещаются в вдоль поверхности платтера. Чем ближе к поверхности диска находится головка при этом не касаясь ее, тем выше допустимая плотность записи.
Электронно-механическая система перемещения головок называется позиционером.
Слайд 11Запись/чтение информации
Запись информации на диск ведется по строго определенным местам
- концентрическим дорожкам (трекам).
Дорожки делятся на сектора. В одном
секторе 512 байт информации. Обмен данными между ОЗУ и НМД осуществляется последовательно целым числом (кластером).
Кластер - цепочки последовательных секторов (1,2,3,4,…)
Специальный двигатель с помощью кронштейна позиционирует головку чтения/записи над заданной дорожкой (перемещает ее в радиальном направлении). При повороте диска головка располагается над нужным сектором. Очевидно, что все головки перемещаются одновременно и считывают информацию с одинаковых дорожек разных дисков.
Дорожки винчестера с одинаковым порядковым номером на разных дисках винчестера называется цилиндром.
Слайд 12Снизу на корпусе прикреплена печатная плата, представляющая собой встроенный контроллер
жесткого диска, который необходим для обеспечения его нормальной работы
Слайд 13Плата электроники
Плата электроники содержит:
микропроцессор
буферную память
микросхему ПЗУ
генератор, питающий переменным током
двигатель дисков;
сложную сервисную систему
усилители записи
усилители считывания
Слайд 14Плата электроники
Микропроцессор управляет работой дисковода, а в ПЗУ хранятся соответствующие
встроенные программы. Быстродействие дисковода в значительной степени определяется эффективностью таких
процессоров.
СППЗУ в дисководах SСSI - стираемое программируемое ПЗУ, применяется для хранения параметров, используемых при выполнении алгоритма кэширования, форматировании, при ошибках и другие параметры.
КЭШ-БУФЕР все дисководы имеют внутренний буфер для временного хранения посылаемых или принимаемых данных. Для повышения быстродействия дисков считывает в этот буфер данные до того как они понадобятся пользователю и принимает в него данные до момента позиционирования головки для записи данных на диск.
Слайд 15Накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD — Hard Disk Drive)
Вся
конструкция винчестера заключается в герметический корпус. Внутренняя полость винчестера заполняется
очищеным от пыли воздухом, а внутри корпуса поддерживается атмосферное давление. При вращении диски создают сильный поток воздуха, который постоянно очищается фильтром. Система очистки уделяет частицы пыли диаметр, которых больше 0,3 мкм.
В рабочем состоянии диски постоянно вращаются. Так как скорость вращения достаточно большая, то между магнитной поверхностью и головками образуется воздушная подушка, и головки парят над носителем на расстоянии 0,00005-0,0001 мм. Когда HDD не работает, головки находятся в специальной посадочной зоне (Landing Zone), при этом они блокируются во избежание различных повреждений, как самих головок, так и носителя. При выключении компьютера происходит автопарковка, и все современные диски обязательно им оснащаются (в старых моделях парковка осуществлялась с помощью специальных утилит, при этом в качестве парковочной позиции определяется последний цилиндр).
Слайд 16Внутри корпуса размещаются носитель информации а также магнитные головки и
устройство позиционирования
Слайд 17Устройство позиционирования
Устройство позиционирования, которое перемещает магнитные головки, внешне очень похоже
на башенный кран
При изменении полярности тока хвостовик начинает движение
в обратную сторону. Динамически изменяя уровень и полярность тока, можно устанавливать магнитные головки в любое возможное положение (от центра до края дисков).
Слайд 18ЖЕСТКИЕ МАГНИТНЫЕ ДИСКИ
Первый HDD емкостью 5 Мбайт
Первый накопитель
на жестких дисках IBM 350 Disk File разработан в 1955
году.
Накопитель емкостью 5 Мбайт состоял из 50 дисков диаметром 24 дюйма, вращавшихся со скоростью 1200 об/мин.
Размер накопителя был сравним с двумя современными двухкамерными холодильниками.
Слайд 19Магнитный принцип записи информации
Физические основы процессов записи и воспроизведения информации
на магнитных носителях заложены в работах физиков М.Фарадея (1791 —
1867) и Д. К. Максвелла (1831 — 1879).
В магнитных носителях информации цифровая запись производится на Магнито чувствительный материал. К таким материалам относятся некоторые разновидности оксидов железа, никель, кобальт и его соединения, сплавы, а также магнитопласты и магнитоэласты со вязкой из пластмасс и резины, микропорошковые магнитные материалы.
Слайд 20Магнитный принцип записи информации
Физические основы процессов записи и воспроизведения информации
на магнитных носителях заложены в работах физиков М.Фарадея (1791 —
1867) и Д. К. Максвелла (1831 — 1879).
В магнитных носителях информации цифровая запись производится на Магнито чувствительный материал. К таким материалам относятся некоторые разновидности оксидов железа, никель, кобальт и его соединения, сплавы, а также магнитопласты и магнитоэласты со вязкой из пластмасс и резины, микропорошковые магнитные материалы.
Слайд 21Магнитный принцип записи информации
В основе магнитной записи информации лежит цифровая
информация (в виде 0 или 1). С помощью записывающей головки
происходит изменение магнитной индукции носителя.
Носитель изготавливают из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Располагается носитель на подложке, в качестве которой может выступать пластмассовая пленка, металлические или стеклянные диски.
Магнитное покрытие носителя представляет собой множество мельчайших областей спонтанной намагниченности – доменов.
Слайд 22Магнитный принцип записи \ чтения информации
Ток, протекающий по обмотке, записывающей
головки, создает в сердечнике (магнитопроводе) магнитный поток. Через узкий зазор
в сердечнике магнитный поток намагничивает домен носителя в одном из 2-х направлений, которое зависит от направления протекающего по обмотке тока. Разные направления намагниченности соответствуют логическому 0 или 1.
Таким образом, записывающая головка – маленькие электромагниты, которые своим эл. магнитным полем изменяют ориентацию магнитных доменов в носителе, в зависимости от полярности протекающего по обмотке тока.
При считывании информации с диска / ленты движущий намагниченный носитель индуцирует в считывающей головке электродвижущую силу. Полярность возникающего на обмотке напряжения зависит от направления намагниченности носителя.
Слайд 23МАГНИТНЫЙ ПРИНЦИП ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Дисковод 3.5’’ (НГМД)
В
накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких
магнитных дисках (НЖМД), или «винчестерах», в основу записи информации положено намагничивание ферромагнетиков в магнитном поле, хранение информации основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явлении электромагнитной индукции.
Жёсткий диск Samsung (НЖМД)
Слайд 24МАГНИТНЫЙ ПРИНЦИП ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ
В процессе записи
информации на гибкие и жесткие магнитные диски головка дисковода с
сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожёсткого носителя (большая остаточная намагниченность).
На магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов, которые создают в головке магнитное поле.
В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя.
При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электромагнитной индукции)
Слайд 25Логическое устройство винчестера
Магнитный диск первоначально к работе не готов.
Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован,
т.е. должна быть создана структура диска.
Структура (разметка) диска создается в процессе форматирования.
Форматирование магнитных дисков включает 2 этапа:
физическое форматирование (низкого уровня)
логическое (высокого уровня).
Слайд 26Физическое форматирование
При физическом форматировании рабочая поверхность диска разбивается на отдельные
области, называемые секторами, которые расположены вдоль концентрических окружностей – дорожек.
Кроме того, определяются сектора, непригодные для записи данных, они помечаются как плохие для того, чтобы избежать их использования. Каждый сектор является минимальной единицей данных на диске, имеет собственный адрес для обеспечения прямого доступа к нему. Адрес сектора включает номер стороны диска, номер дорожки и номер сектора на дорожке. Задаются физические параметры диска.
Как правило, пользователю не нужно заниматься физическим форматированием, так как в большинстве случаев жесткие диски поступают в отформатированном виде. Вообще говоря, этим должен заниматься специализированный сервисный центр.
Слайд 27Форматирование – создание физической и логической структуры диска
Формирование физической структуры
диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые в
свою очередь, делятся на секторы.
В процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска магнитные метки дорожек и секторов.
Слайд 28Физическая структура
гибкого диска
Информационный объем гибких дисков:
V = p*d*k*l
р
– количество поверхностей диска (p = 2)
d
– количество дорожек на поверхности
(d = 80)
k – количество секторов на дорожке (k = 18 )
l – емкость сектора (l = 512 байт).
V = 2 * 80 * 18 * 512 = 1440 Кбайт
Минимальный элемент хранения информации дискете
Слайд 29Форматирование низкого уровня нужно производить в следующих случаях:
если появился сбой
в нулевой дорожке, вызывающий проблемы при загрузке с жесткого диска,
но сам диск при загрузке с дискеты доступен;
если вы возвращаете в рабочее состояние старый диск, например, переставленный со сломавшегося компьютера.
если диск оказался отформатированным для работы с другой операционной системой;
если диск перестал нормально работать и все методы восстановления не дали положительных результатов.
Нужно иметь в виду, что физическое форматирование является очень сильнодействующей операцией - при его выполнении данные, хранившиеся на диске будут полностью стерты и восстановить их будет совершенно невозможно!
Поэтому не приступайте к форматированию низкого уровня, если вы не уверены в том, что сохранили все важные данные вне жесткого диска!
Слайд 30Форматирование логической структуры ЖД
Создание разбивки жесткого диска на один или
несколько логических дисков.
Не добавляя никаких аппаратных элементов в вашу систему,
вы получаете возможность работать с несколькими частями одного жесткого диска, как с несколькими накопителями. При этом емкость диска не увеличивается, однако можно значительно улучшить его организацию. Кроме того, различные логические диски можно использовать для различных операционных систем.
При логическом форматировании происходит окончательная подготовка носителя к хранению данных путем логической организации дискового пространства. Диск подготавливается для записи файлов в сектора, созданные при низкоуровневом форматировании.
Слайд 31Форматирование логической структуры ЖД
После создания таблицы разбивки диска следует очередной
этап - логическое форматирование отдельных частей разбивки, именуемых в дальнейшем
логическими дисками.
Логический диск - это некоторая область жесткого диска, работающая так же, как отдельный накопитель.
Логическое форматирование представляет собой значительно более простой процесс, чем форматирование низкого уровня. Для того, чтобы выполнить его, загрузитесь с дискеты, содержащей утилиту FORMAT.
Если у вас несколько логических дисков, последовательно отформатируйте все.
Слайд 32Форматирование логической структуры ЖД
Создание разбивки жесткого диска на один или
несколько логических дисков.
Не добавляя никаких аппаратных элементов в вашу систему,
вы получаете возможность работать с несколькими частями одного жесткого диска, как с несколькими накопителями. При этом емкость диска не увеличивается, однако можно значительно улучшить его организацию. Кроме того, различные логические диски можно использовать для различных операционных систем.
При логическом форматировании происходит окончательная подготовка носителя к хранению данных путем логической организации дискового пространства. Диск подготавливается для записи файлов в сектора, созданные при низкоуровневом форматировании.
Кроме того, на данном этапе диску может быть присвоено имя.
Слайд 33Форматирование из командной строки
С:> format A: /A:1024
С:> format A: /Q
Слайд 34ФОРМАТИРОВАНИЕ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ
Полное форматирование включает создание физической и логической структуры
диска
Формирование физической структуры диска состоит в создании на
диске концентрических дорожек, которые, в свою очередь, делятся на секторы.
В процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.
При форматировании логической структуры диска создаются корневой каталог и таблица размещения файлов.
Большие по объему жесткие диски рекомендуется разбивать на разделы, т.е. независимые области на диске. Разделы могут быть отформатированы в различных файловых системах, и, таким образом созданы логические диски.
После полного форматирования вся хранившаяся на диске информация будет уничтожена.
Быстрое форматирование производит очистку корневого каталога и таблиц размещения файлов.
После быстрого форматирования информация, то есть сами файлы, сохранятся, и, в принципе, возможно восстановление файловой системы.
Слайд 35Логическая структура носителя в файловой системе FAT имеет следующие разделы:
загрузочный
кластер;
таблица размещения файлов (содержит в своих ячейках цепочку номеров кластеров
для каждого файла);
корневой каталог;
файлы;
Слайд 36Организация хранения в файловой системе FAT
Минимальный адресуемый элемент носителя информации
– КЛАСТЕР (может включать в себя от 1 до нескольких
секторов)
Размер кластера (от 512 байт до 64 Кбайт) зависит от типа используемой файловой системы и (часто) от информационного объема носителя.
Запись информации осуществляется частями через кластер. В одном и том же кластере не может быть 2-х разных файлов.
Слайд 37Нумерация кластеров
Кластеры нумеруются в линейной последовательности
на магнитных дисках – от
первого кластера нулевой дорожки до последнего кластера последней дорожки
Слайд 38Файловая система организует кластеры в файлы и каталоги.
Файловая система отслеживает,
какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие
помечены как неисправные
При записи файлов будет всегда занято целое число кластеров
Минимальный размер файла равен размеру одного кластера
Максимальный размер файла соответствует общему количеству кластеров на диске.
Файл записывается в произвольные свободные кластеры
Каталог – это тот же файл, в котором содержится список файлов этого каталога.
ПРИМЕР
Файл_1 занимает на диске 4
кластера
(например, 34, 35, 47, 48).
Файл_2 занимает на диске 2 кластера
(например, 36 и 49).
занятые кластеры
свободные кластеры
поврежденные кластеры
загрузочный кластер
Слайд 40Таблица размещения файлов (FAT - file allocation table )
Содержит полную
информацию о кластерах, которые занимают файлы;
Хранится в двух идентичных копиях
с целью более надежного сохранения этой важной информации;
Количество ячеек FATсоответствует количеству кластеров на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов – последовательности адресов кластеров, в которых хранятся файлы
Слайд 42ТАБЛИЦА РАЗМЕЩЕНИЯ ФАЙЛОВ
FAT12. Файловая система для ОС Windows.
Выделяет 12 битов для хранения адреса кластера, соответственно, она
может адресовать 212 = 4096 кластеров.
Объем кластера по умолчанию равен размеру одного сектора (512 байтов), и поэтому FAT12 не может использоваться для носителей информации объемом более:
512 байт × 4096 = 2 097 152 байт = 2048 Кбайт = 2 Мбайт.
FAT12 используется для дискет.
Слайд 43ТАБЛИЦА РАЗМЕЩЕНИЯ ФАЙЛОВ
FAT16. Файловая система для ОС Windows.
Выделяет 16 битов для хранения адреса кластера, соответственно, она
может адресовать 216 = 65 536 кластеров.
Объем кластера не может быть более 128 секторов (64 Кбайт), и поэтому FAT16 не может использоваться для носителей информации объемом более:
64 Кбайт × 65 536 = 4 194 304 Кбайт = 4096 Мбайт = 4 Гбайт.
FAT16 используется для флэш-памяти.
Слайд 44ТАБЛИЦА РАЗМЕЩЕНИЯ ФАЙЛОВ
FAT32. Файловая система для OC Windows.
Выделяет 32 бита для хранения адреса кластера, соответственно, она
может адресовать 232 = 4 294 967 296 кластеров.
Объем кластера по умолчанию составляет 8 секторов (4 Кбайт), и поэтому FAT32 не может использоваться для носителей информации объемом более:
4 Кбайт × 4 294 967 296 = 17 179 869 184 Кбайт = 16 384 Гбайт = 16 Тбайт.
FAT32 используется для жестких дисков самого большого объема.
Слайд 45ТАБЛИЦА РАЗМЕЩЕНИЯ ФАЙЛОВ
NTFS. Файловая система для ОС Windows.
Позволяет устанавливать различный объем кластера (от 512 байтов до
64 Кбайт, по умолчанию 4 Кбайт).
Использует систему журналирования для повышения надежности файловой системы. Журналируемая файловая система сохраняет список изменений, которые она будет проводить с файловой системой, перед фактической записью изменений.
NTFS по сравнению с FAT32 увеличивает надежность и эффективность использования дискового пространства.
ext3 и ReiserFS. Журналируемые файловые системы для ОС Unix.
Блок (кластер) ext3 может иметь размер от 1 до 8 Кбайт.
В ReiserFS в одном блоке могут быть размещены данные нескольких файлов. Максимальны размер файловой системы ReiserFS составляет 16 Тбайт.
Слайд 46ТАБЛИЦА РАЗМЕЩЕНИЯ ФАЙЛОВ
НFS. Иерархическая журналируемая файловая система для
Mac OS.
CDFS. Файловая система
для работы с оптическими CD- и DVD- дисками, базирующаяся на стандарте ISO 9660, согласно которому имя файла не может превышать 32 символа и глубина вложения папок – не более 8 уровней.
UDF. Мультисистемная файловая система для работы с оптическими CD-RW и DVD±RW дисками.
Слайд 48Объем файла в разных файловых системах
Жесткий диск
Флэш-брелок
DVD- диск
Сколько места будут
занимать эти файлы на дискете?
Слайд 49Характеристики ЖД
Ёмкость диска
Быстродействие
Интерфейс подключения
Среднее время поиска
Скорость вращения
Внутренняя и внешняя скорость
передачи
Объем КЭШ-буфера
Надежность
Уровень шума
Физический размер
Слайд 50Емкость
Емкость - количество информации, помещающееся на диске (определяется уровнем технологии
изготовления).
На сегодня емкость составляет от 500-1000 и более Гб(т.е
Тб).
Места на жестком диске никогда не бывает много.
Слайд 51 Ёмкость жёсткого диска
Ёмкость (англ. capacity) — количество данных,
которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. В
отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т. д.; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, напр., «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 ГиБ
Слайд 52Быстродействие
Скорость работы (быстродействие) диска характеризуется двумя показателями:
временем доступа к данным
на диске и
скоростью чтения/записи на диске.
Слайд 53Время доступа
Время, необходимое для перемещения (позиционирования) головок чтения/записи на
нужную дорожку и нужный сектор.
Среднее характерное время доступа между двумя
случайно выбранными дорожками примерно 8-12мс(миллисекунд), более быстрые диски имеют время 5-7мс.
Время перехода на соседнюю дорожку (соседний цилиндр) меньше 0.5 - 1.5мс. Для поворота в нужный сектор тоже нужно время. Полное время оборота диска для сегодняшних винчестеров 8 – 16мс, среднее время ожидания сектора составляет 3-8мс.
Чем меньше время доступа, тем быстрее будет работать диск.
Слайд 54Скорость чтения/записи
Скорость чтения/записи (пропускная способность ввода/вывода) или Скорость передачи данных
(трансферт) – время передачи последовательно расположенных данных, зависит не только
от диска, но и от его контроллера, типы шины, быстродействие процессора.
Скорость медленных дисков 1.5-3 Мб/с, у быстрых 15-20Мб/с
Винчестеры со SСSI–интерфейсом поддерживают частоту вращение 10000 об./Мин. и среднее время поиска 5мс, скорость передачи данных 40-80 Мб/с.
Слайд 55Стандарт интерфейса подключения винчестера
т.е. тип контроллера, к которому должен
подключаться жесткий диск. Он находится на материнской плате.
Различают следующие основные
интерфейсы подключения
IDE и его различные варианты
SATA
SСSI
USB (Для переносных ЖД)
Слайд 56Интерфейс жёсткого диска
Интерфейс (англ. interface) — набор, состоящий из линий связи,
сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии,
и правил обмена. Современные накопители могут использовать интерфейсы
ATA (AT Attachment, он же IDE — Integrated Drive Electronic, он же Parallel ATA), (EIDE),
Serial ATA,
SCSI (Small Computer System Interface),
USB,
SAS, FireWire,
SDIO и Fibre Channel
Слайд 57Среднее время поиска
Жесткий диск затрачивает какое-то время для того,
чтобы переместить магнитную головку текущего положения в новое, требуемое для
считывания очередной порции информации. В каждой конкретной ситуации это время разное, в зависимости от расстояния, на которое должна переместиться головка.
Обычно в спецификациях приводится только усредненные значения, причем применяемые разными фирмами алгоритмы усреднения, в общем случае различаются, так что прямое сравнение затруднено.
Так, фирмы Fujitsu, Western Digital проводят по всем возможным парам дорожек, фирмы Maxtor и Quantum применяют метод случайного доступа. Получаемый результат может дополнительно корректироваться.
Значение времени поиска для записи часто несколько выше, чем для чтения. Некоторые производители в своих спецификациях приводят только меньшее значение (для чтения).
В любом случае кроме средних значений полезно учитывать и максимальное (через весь диск), и минимальное (то есть с дорожки на дорожку) время поиска.
Слайд 58 Скорость вращения
С точки зрения быстроты доступа к нужному фрагменту
записи скорость вращения оказывает влияние на величину так называемого скрытого
времени, которого для того, чтобы диск повернулся к магнитной головке нужным сектором.
Среднее значение этого времени соответствует половине оборота диска и составляет 8.33 мс при 3600 об/мин, 6.67 мс при 4500 об/мин, 5,56 мс при 5400 об/мин, 4,17 мс при 7200 об/мин.
Значение скрытого времени сопоставимо со средним временем поиска, так что в некоторых режимах оно может оказывать такое же, если не больше, влияние на производительность.
Слайд 59Внутренняя скорость передачи
скорость, с которой данные записываются на диск или
считываются с диска.
Из-за зонной записи она имеет переменное
значение – выше на внешних дорожках и ниже на внутренних.
При работе с длинными файлами во многих случаях именно этот параметр ограничивает скорость передачи.
Слайд 60 Внешняя скорость передачи
скорость (пиковая) с которой данные передаются через
интерфейс.
Она зависит от типа интерфейса и имеет чаще всего,
фиксированные значения:
8.3; 11.1; 16.7Мб/с для Enhanсed IDE (PIO Mode2, 3, 4);
33.3 66.6 100 для Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Мб/с
для синхронных SСSI, Fast SСSI-2, FastWide SСSI-2 Ultra SСSI (16 разрядов) соответственно.
Слайд 61 Наличие у винчестера своей Кэш-памяти и ее объем (дисковый
буфер).
Объем и организация Кэш-памяти (внутреннего буфера) может заметно влиять
на производительность жесткого диска.
Так же как и для обычной Кэш-памяти, прирост производительности по достижении некоторого объема резко замедляется.
Сегментированная Кэш-память большого объема актуальна для производительных SСSI–дисков, используемых в многозадачных средах. Чем больше КЭШ, тем быстрее работает винчестер (8,16, 32 Мб).
Слайд 62 Надежность
Основное требование к дискам - надежность работы гарантируется
большим сроком службы компонентов 5-7 лет; хорошими статистическими показателями, а
именно:
среднее время наработки на отказ не менее 500 тысяч часов (высшего класса 1 миллион часов и более.)
встроенная система активного контроля за состоянием узлов диска SMART /Self Monitoring Analysis and Report Teсhnology.
Слайд 63Технология S.M.A.R.T.
S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Teсhnology) является открытым
промышленным стандартом, разработанный в свое время Сompaq, IBM и рядом
других производителей жестких дисков.
Смысл этой технологии заключается во внутренней самодиагностике жесткого диска, которая позволяет оценить его текущее состояние и информировать о возможных будущих проблемах, могущих привести к потере данных или к выходу диска из строя.
Осуществляется постоянный мониторинг состояния всех жизненно важных элементов диска: головок, рабочих поверхностей, электромотора со шпинделем, блока электроники. Скажем, если обнаруживается ослабление сигнала, то информация перезаписывается и происходит дальнейшее наблюдение. Если сигнал опять ослабляется, то данные переносятся в другое место, а данный кластер помещается как дефектный и недоступный, а вместо него предоставляется в распоряжении другой кластер из резерва диска.
Слайд 64Производители
Seagate
Western Digital
Samsung
Maxtor
Fujitsu
Quantum
Слайд 65Дефрагментация дисков
Если запись производится на незаполненный диск, то кластеры, принадлежащие
одному файлу, записываются подряд:
Если диск переполнен, на нем может не
быть непрерывной области, достаточной для размещения файла – и файл запишется в виде нескольких фрагментов;
Фрагментация файлов ( т.е. фрагменты файлов хранятся в различных удаленных друг от друга кластерах) возрастает с течением времени в процессе удаления одних и записи других файлов.
Слайд 66Дефрагментация дисков
В результате фрагментации файлов происходит замедление скорости обмена данными
с носителем;
Магнитным головкам в процессе чтения файла приходится постоянно перемещаться
с дорожки на дорожку, что ведет к увеличению количества ошибок и преждевременному износу жесткого диска;
Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска, в процессе которой файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.
Слайд 71Проверка файловой системы диска
В результате неправильного завершения приложений, внезапного отключения
питания могут возникать повреждения отдельных кластеров и файлов:
сбойные (нечитаемые) кластеры;
ошибки
в именах файлов;
нарушения в цепочке размещения файлов – потерянные кластеры и кластеры, принадлежащие одновременно нескольким файлам.
Для восстановления файловой системы можно использовать служебную программу «Проверка диска» (она автоматически запускается при загрузке ОС Windows после неправильного завершения работы или может быть запущена пользователем в произвольный момент.
