|
|
какая то хуйня. Лекция 17. HDD. Жесткий диск
Жесткий диск - Жесткий диск предназначен для хранения больших объемов информации на магнитных носителях (жестких)
- Любой магнитный носитель может иметь 2 состояния:
1) намагниченное 2) ненамагниченное закодированной в двоичной системе счисления. Определение - Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках или НЖМД disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.
Назначение - Жесткие диски условно можно разделить на четыре типа: внешние, диски для настольных компьютеров, для ноутбуков и для серверов. Также существуют сетевые накопители (NAS), которые могут включать несколько жестких дисков, объединенных в массив (обычно RAID). Каждый тип обладает конструктивными особенностями, делающими его применение наиболее целесообразным в определенных случаях.
Жесткий диск Жесткий диск - Сектор – часть магнитной дорожки, входящей в геометрический сектор.
- Кластер – набор нескольких секторов
Жесткий диск - Файл – именованная ячейка памяти.
- Различают 2 вида файлов:
- Файлы –данных
- Файлы – директории
Жесткий диск - Файловая система – система, определяющая порядок записи данных на носителе информации.
- Компания Microsoft создала семейство файловых систем FAT( File Allocation Table)
- FAT – 8,16,32
- Число после FAT обозначает размер адресного пространства для ячеек памяти внутри каждого кластера.
Файловая система состоит из:
Загрузочная область
Адрес сектора
Индекс файла
Адрес следующего сектора
Область данных
Файловая система - NTFS(New Technology File System)
- Кроме обычных параметров файловой системы FAT для каждого файла можно указать параметры доступа к файлу. Также, на каждом файле можно установить пароль на изменение и пароль на чтение
Жесткий диск - Объем пространства памяти жесткого диска может быть разбит на логические части – логические диски (разделы)
Файловая система - Возможны 2 операции с файловой системой:
- 1)сохранение данных
- 2) форматирование логических дисков
Различают 2 вида форматирования: - полное- очистка всех данных со всех секторов
- быстрое – очищение файловой таблицы
- Интерфейс (interface) - совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые жесткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO и Fibre Channel.
- Ёмкость (capacity) - количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 ГБ (2 ТБ). В отличие от принятой в информатике системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ, составляет 186,2 ГиБ.
Характеристики жестких дисков :
- Физический размер (форм-фактор) (dimension). Почти все современные (2001-2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма - под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.
Характеристики жестких дисков :
- Время произвольного доступа (random access time) - время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик - от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 мс[5]), самым большим из актуальных - диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 - 12,5[6]).
Характеристики жестких дисков :
- Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) - количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).
- Количество операций ввода-вывода в секунду - у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.
- Надёжность (reliability) - определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T..
- Потребление энергии - важный фактор для мобильных устройств.
- Уровень шума - шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.
- Скорость передачи данных (Transfer Rate) при последовательном доступе:
- внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 МБ/с;
- внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 МБ/с.
- Объём буфера - буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных HDD он обычно варьируется от 8 до 32 МБ.
Интерфейсы жестких дисков Достоинства интерфейса SCSI - Конечно – кто-то из вас скажет - это все необычно, раритетно, но к чему оно мне? Я все, что нужно, подключу с помощью ATA. Вдобавок, SerialATA гораздо круче, чем ваш SCSI. Даже USB2 поддерживает скорость до 480 мегабит в секунду!
- Давайте разбираться!
Стандарты подключения:
SCSI – метод подключения устройств
Типы применяемых в SCSI разъёмов На рис. представлены типы применяемых в SCSI разъёмов. SCSI - SCSI (англ. Small Computer System Interface, произносится «скази»[1] (встречается вариант эс-си-эс-ай) — представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами.
- Если диск не один – устройства равноправны.
- Горячая замена - технология Hot Swap. Применяется, когда даже недолгий перерыв в работе системы или ее перезагрузка недопустимы.
- Технологию горячей замены жестких дисков Hot Swap поддерживает большинство профессиональных моделей RAID-контроллеров. Hot Swap позволяет быстро заменить вышедший из строя жесткий диск.
Что необходимо для Hot Swap?
Для использования технологии горячей замены одного из жестких дисков, без остановки системы необходимы RAID-контроллер, который поддерживает функцию Hot Swap (данный режим нужно включить в настройках контроллера), и специальный модуль (известный как mobile-rack), который позволяет заменять диски, не вскрывая корпуса.
Как правило, mobile-rack делают совместимым с интерфейсами IDE или Serial-ATA, однако существуют модели mobile-rack, поддерживающие интерфейс SCSI.2 2 6
Модуль mobile-rack
Этот специальный модуль носит имя mobile-rack. Он представляет собой специальный корпус, внутри которого находится 3,5" HDD, который вставляется в П-образную рамку, закрепленную в стандартном 5,25"-разъеме корпуса системного блока. На рамке mobile-rack находятся блок управления питанием диска и замок с ключом, которые необходимы для того, чтобы запереть или открыть привод диска, включить или выключить напряжение, которое подается на диск, один или несколько вентиляторов, необходимых для охлаждения жесткого диска. Модуль mobile-rack также имеет индикатор, отображающий активности HDD.
К преимуществам данной технологии можно причислить удобный корпус, безопасную для системы процедуру замены диска, наличие индикаторов и дополнительных вентиляторов. Существуют и определенные недостатки: высокая цена (от $50 до $150 за диск), дополнительные разъемы и платы, которые также могут давать сбои. Интерфейс АТА Переходник IDC50M->MD50F Переходник IDC50M->MD50F устанавливается вместо заглушки в отверстие слота расширения на задней стенке системного блока. Другое применение данного переходника - подключение внешних устройств кабелем MD50, в случае, если хост-адаптер оснащен другим внешним разъемом (например, Centronics 50-pin или MD68). Длина кабеля для ATA и число проводников в кабеле - Официальный параллельный стандарт ATA ограничивает длину кабеля 18 дюймами (46 см)
- НО! выпускаются и более длинные кабели, вплоть до 36 дюймов (91 см) и даже больше. 80-ти жильные кабели длиной до 27 дюймов (69 см), в то время как при использовании 40-жильных кабелей их длина должна быть ограничена 18 дюймами (46 см) в полном соответствии со стандартом.
Горячая замена невозможна Интерфейс SATA
SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации (как правило, с жёсткими дисками). SATA является развитием интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).
Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной.
SATA/300
Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 МБ/с).
Весьма часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 3.0.
Интерфейс SATA
Сигнальный разъем
Сигнальный кабель
Разъем питания
Количество проводов в кабеле
Длина кабеля составляет до 100 см(eSATA до 200 м) Горячая замена возможна. - Подключаемые устройства – 1 на один канал у SATA и eSATA.
USB 2.0 - USB (ю-эс-би, англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Получил широчайшее распространение и фактически стал основным интерфейсом подключения периферии к бытовой цифровой технике.
Универсальная последовательная шина имеет следующие характеристики: Можно подключить до 127 устройств, либо напрямую, либо с помощью USB-концентраторов. Отдельные USB-кабели могут иметь длину 5 метров, а при последовательном соединении на расстояние до 72метров. Стандарт USB 2. предусматривает максимальную скорость передачи данных 480 мегабит в секунду. Кабель USB снабжен двумя проводами для подачи электропитания (5 вольт и земля), и витой парой для передачи данных. По проводам электропитания компьютер может обеспечить подачу питающего напряжения 5 В при токе до 500 мА. Устройства с небольшим энергопотреблением могут питаться непосредственно от шины. Устройства, отличающиеся большой потребляемой мощностью (например, принтеры), имеют собственные блоки питания. USB-устройства допускают "горячую" замену, то есть их можно подключать к шине и отключать от нее в любое время. FireWire - технология служит для высокоскоростной передачи данных.
- FireWire 400 обеспечивает скорость 400 Мбит / в секунду, новый стандарт 800 (IEEE 1394b или firewire 1394 ) обеспечивает скорость до 800 Мбит/в секунду.
- FireWire 400, имеет 4 и 6-контактный разъем, новый стандарт FireWire 800 использует 9-контактный разъем.
Для каких устройств используется порт FireWire - Учитывая высокую скорость передачи данных, которую может обеспечить данная технология, интерфейс был изначально предназначен для подключения цифровых видеокамер. Данный интерфейс позволяет передавать данные на большие расстояния, это побудило использовать его в мультимедийных студиях. Он является основным портом для передачи данных в компьютерах Apple, включая настольные компьютеры Mac и MakBook.
- Внешние жесткие диски, оснащенные интерфейсом FireWire, могут быть подключены к соответствующему порту на ПК. Они используются для подключения сканеров и принтеров с компьютером. Каждый порт может поддерживать до 63 устройств одновременно. Он может подключать устройства в дереве топологии сети и может поддерживать одноранговую связь.
- Хотя этот порт используется не так широко как USB 2.0, новый интерфейс FireWire 800 обеспечивает скорость передачи данных до 800 Мбит в секунду. Это делает его лучшим последовательным интерфейсом, в случае использования устройств и приложений, требующих высокой скорости передачи данных, например, видеокамер.
- Максимальная длина кабеля 4,5 м, при последовательном соединении до 72 м.
Везде, где есть потребность в высокой скорости передачи данных на большие расстояния, интерфейс FireWire 400 или FireWire 800 является предпочтительным выбором. - Разъем SAS является универсальным и по форм-фактору и совместим с SATA. Это позволяет напрямую подключать к системе SAS как высокоскоростные, но при этом небольшой емкости, (на момент написания статьи – до 300 Гб) накопители SAS, так и менее скоростные, но в разы более емкие, накопители SATA (на момент написания статьи до 2 Тб). Таким образом, в одной дисковой подсистеме можно объединить жизненно важные приложения, требующих высокой производительности и оперативного доступа к данным, и более экономичные приложения с более низкой стоимостью в пересчете на гигабайт.
То есть, к разъёмам SAS можно подключить как SAS устройства, так и SATA, а к разъемам SATA подключаются лишь SATA устройства.
SAS - Технология SAS, преемница параллельного интерфейсаSCSI
- . Длина кабеля 8 м
- SAS позволяет подключать к одному порту до 16 256 устройств и обеспечивает надёжное последовательное соединение «точка-точка» со скоростью до 3 Гб/с.
Тип - Все накопители (или жесткие диски, как их традиционно называют) можно разбить на три типа: HDD, SSD и гибридный.
Характеристики Объем кеш-памяти - Современные жесткие диски обязательно имеют оперативную память, которую называют кэшем или буфером. Это память, предназначенная для хранения данных, обращение к которым происходит наиболее часто. Данные при этом считываются не с дисковой пластины, а из буфера, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных.
Форм-фактор - Все выпускаемые жесткие диски имеют стандартные размеры и посадочные отверстия для крепления. В ПК, ноутбуках или серверах для установки жесткого диска имеются специальные установочные места определенного форм-фактора.
- 2,5”
- 3,5”
Скорость вращения - Параметр, характеризующий скорость вращения шпинделя жесткого диска. Чем больше этот параметр, тем быстрее происходит процесс обращения к информации, хранящейся на винчестере.
- До 10000 rpm (для серверов)
Скорость доступа
(чтение)
|
от 3,5 мс
|
(запись)
|
от 3,5 мс
| - Интерфейс
- Подключение
- Внешняя скорость передачи данных600 Мб/с
Характеристики - Механика/Надежность
- Ударостойкость при работе 40 G
- Ударостойкость при хранении300 G
- Уровень шума простоя 28 дБ
- Уровень шума работы 30 дБ
- Время наработки на отказ 1400000 ч
- Вес
- от 100 грамм
- Температура хранения
- от -40° до 70° C
Кол-во операций чтения
|
не ограничено
|
Кол-во операций записи
|
не ограничено
| - Дополнительно
- Потребляемая мощность10.72 Вт
- Размеры (ШхВхД)101.85x26.1x147 мм
- Вес 655 г
Потребляемая мощность
idle
|
4 Вт и более
|
Active
|
6 Вт и более
| Макс. перегрузки
работа
|
70 G
|
хранение
|
350 G
|
Спасибо за внимание! |
|
|
Скачать 4.4 Mb.