В-четвертых — повысилась производительность. Накопители с интерфейсом IDE характеризовались максимальной скоростью передачи
данных на уровне 3 мегабайт в секунду. Жесткие диски EIDE поддерживают несколько новых режимов обмена данными. В их число входит режим
программируемого ввода-вывода PIO (Programmed Input/Output) Mode 3 и 4, которые обеспечивают скорость передачи данных 11,1 и 16,6 мегабайт
в секунду соответственно. Программируемый ввод-вывод — это способ передачи данных между контроллером периферийного устройства и
оперативной памятью компьютера посредством команд пересылки данных и портов ввода/вывода центрального процессора.
В-пятых — поддерживается режим прямого доступа к памяти — Multiword Mode 1 DMA (Direct Memory Access) или Multiword Mode 2 DMA и Ultra
DMA, которые поддерживают обмен данными в монопольном режиме (то есть когда канал ввода-вывода в течение некоторого времени
обслуживает только одно устройство). DMA — это еще один путь передачи данных от контроллера периферийного устройства в оперативную память
компьютера, от PIO он отличается тем, что центральный процессор ПК не задействован и его ресурсы остаются свободными для других задач.
Периферийные устройства обслуживает специальный контроллер DMA. Скорость при этом достигает 13,3 и 16,6 мегабайта в секунду, а при
использовании Ultra DMA и соответствующего драйвера шины — 33 мегабайт в секунду. EIDE-контроллеры используют механизм PIO точно так же,
как это делают и некоторые SCSI-адаптеры, но скоростные адаптеры SCSI работают только по методу DMA.
В-шестых — расширена система команд управления устройством, передачи данных и диагностики, увеличен кеш-буфер обмена данными и
существенно доработана механика.
Фирмы Seagate и Quantum вместо спецификации EIDE используют спецификацию Fast ATA для накопителей, поддерживающих режимы PIO
Mode 3 и DMA Mode 1, а работающие в режимах PIO Mode 4 и DMA Mode 2, обозначают как Fast ATA-2.
Интеллектуальный многофункциональный интерфейс SCSI был разработан еще в конце 70-х годов в качестве устройства сопряжения
компьютера и интеллектуального контроллера дискового накопителя. Интерфейс SCSI является универсальным и определяет шину данных между
центральным процессором и несколькими внешними устройствами, имеющими свой контроллер. Помимо электрических и физических параметров,
определяются также команды, при помощи которых, устройства, подключенные к шине, осуществляют связь между собой. Интерфейс SCSI не
определяет детально процессы на обеих сторонах шины и является интерфейсом в чистом виде. Интерфейс SCSI поддерживает значительно более
широкую гамму периферийных устройств и стандартизован ANSI (X3.131-1986).
Сегодня применяются в основном два стандарта — SCSI-2 и Ultra SCSI. В режиме Fast SCSI-2 скорость передачи данных доходит до 10
мегабайт в секунду при использовании 8-разрядной шины и до 20 мегабайт при 16-разрядной шине Fast Wide SCSI-2. Появившийся позднее стандарт
Ultra SCSI отличается еще большей производительностью — 20 мегабайт в секунду для 8-разрядной шины и 40 мегабайт для 16-разрядной. В
новейшем SCSI-3 увеличен набор команд, но быстродействие осталось на том же уровне. Все применяющиеся сегодня стандарты совместимы с
предыдущими версиями "сверху – вниз", то есть к адаптерам SCSI-2 и Ultra SCSI можно подключить старые SCSI-устройства. Интерфейс SCSI-Wide,
SCSI-2, SCSI-3 — стандарты модификации интерфейса SCSI, разработаны комитетом ANSI. Общая концепция усовершенствований направлена на
увеличение ширины шины до 32-х, с увеличением длинны соединительного кабеля и максимальной скорости передачи данных с сохранением
совместимости с SCSI. Это наиболее гибкий и стандартизованный тип интерфейсов, применяющийся для подключения 7 и более периферийных
устройств, снабженных контроллером интерфейса SCSI. Интерфейс SCSI остается достаточно дорогим и самым высокопроизводительным из
семейства интерфейсов периферийных устройств персональных компьютеров, а для подключения накопителя с интерфейсом SCSI необходимо
дополнительно устанавливать адаптер, т. к. немногие материнские платы имеют интегрированный адаптер SCSI.
Логическое хранение и кодирование информации
Для обеспечения наиболее оптимальной производительности и работы накопителя как запоминающего устройства, а также, для улучшения
программного интерфейса, накопители не используются системами в первичном виде, а в них, на основе физически присутствующих структур —
дорожек и секторов, используется логическая структура хранения и доступа к информации. Ее тип и характеристики зависят от используемой
операционной системы, и называется она — файловой системой. В настоящее время имеется достаточно много типов различных файловых систем,
практически столько же, сколько и различных операционных систем, однако, все они основывают свои логические структуры данных на нескольких
первичных логических структурах. Рассмотрим их подробнее.
Первый сектор жесткого диска содержит хозяйственную загрузочную запись — Master Boot Record (MBR) которая, в свою очередь, содержит
загрузочную запись — Boot Record (BR), выполняющуюся в процессе загрузки ОС. Загрузочная запись жестких дисков является объектом атаки
компьютерных вирусов, заражающих MBR. За загрузчиком расположена таблица разделов — Partition Table (PT), содержащая 4 записи — элементы
логических разделов — Partitions. Завершается MBR специальной сигнатурой — последовательностью из 2-х байт с шестнадцатеричными
значениями 55H и ААH, указывающая на то, что данный раздел, после которого расположена сигнатура, является последним разделом в таблице.
Ниже представлена структура MBR.
Название записи в MBR
Длина, байт
Загрузочная запись — Boot Record
446
Элемент таблицы разделов 1 — Partition 1
16
Элемент таблицы разделов 2 — Partition 2
16
Элемент таблицы разделов 3 — Partition 3
16
Элемент таблицы разделов 4 — Partition 4
16
Сигнатура окончания Partition Table
2
Каждый элемент таблицы разделов содержит информацию о логическом разделе. Первым байтом в элементе раздела идет флаг активности
раздела (0 — не активен, 128 (80H) — активен). Он служит для определения, является ли раздел системным загрузочным и есть ли необходимость
производить загрузку операционной системы с него при старте компьютера. Активным может быть только один раздел. Небольшие программы,
называемые менеджерами загрузки (Boot Manager), могут располагаться в первых секторах диска. Они интерактивно запрашивают пользователя, с
какого раздела производить загрузку и, соответственно, корректируют флаги активности разделов. За флагом активности раздела следует байт
номера головки, с которой начинается раздел. За ним следует два байта, означающие соответственно номер сектора и номер цилиндра загрузочного
сектора, где располагается первый сектор загрузчика операционной системы. Загрузчик операционной системы представляет собой маленькую
программу, осуществляющую считывание в память начального кода операционной системы во время ее старта. Затем следует байт — кодовый
идентификатор операционной системы, расположенной в разделе. За байтом кода операционной системы расположен байт номера головки конца
раздела, за которым идут два байта — номер сектора и номер цилиндра последнего сектора распределенного разделу. Ниже представлен формат
элемента таблицы разделов.
Название записи элемента Partition Table
Длина, байт
Флаг активности раздела
1
Номер головки начала раздела
1
Номер сектора и номер цилиндра загрузочного сектора раздела
2
Кодовый идентификатор операционной системы
1
Номер головки конца раздела
1
Номер сектора и цилиндра последнего сектора раздела
2
Младшее и старшее двухбайтовое слово относительного номера начального сектора
4
Младшее и старшее двухбайтовое слово размера раздела в секторах
4
Завершают элемент раздела младшее и старшее двухбайтовое слово относительного номера первого сектора раздела и размер раздела в
секторах соответственно.
Номера сектора и номер цилиндра секторов в разделах занимают 6 и 10 бит соответственно. Ниже представлен формат записи, содержащей
номера сектора и цилиндра.
Биты номера цилиндра Биты номера сектора 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0. Как было показано выше, для жестких дисков типичной
является ситуация, когда имеется четыре записи в таблице разделов и соответственно четыре раздела. ОС MS-DOS использует только два из них,
остальные резервируются на случай параллельного использования других операционных систем.
Благодаря наличию такой структуры как MBR на одном физическом жестком носителе может располагаться несколько файловых систем
различного типа различных операционных систем.
Структуры MBR представляют собой важнейшую информацию, повреждение которой приводит к частичной или полной потере доступа к данным
логических устройств жесткого диска и возможно, к невозможности загрузки операционной системы с поврежденного носителя.
Логические разделы тоже имеют некоторую иерархическую структуру в зависимости от типа и вида ОС и ее файловой системы.
Так, первый раздел жесткого диска в MS-DOS называется главным разделом (Primary Partition), а второй — расширенным (Extended Partition).
Главный раздел всегда должен присутствовать на диске, с него происходит загрузка MS-DOS. Расширенного же раздела может не быть, он
создается лишь в том случае, когда необходимо получить более одного логического устройства на физическом диске. Логический раздел размещает
в себе такие структуры файловой системы как логические диски или устройства, или тома (оформленные как подразделы), загрузчик операционной
системы, таблицы распределения файлов, области пользовательских данных, в которых размещаются записи о каталогах и файлах и данные
файлов. По своей структуре логические подразделы или диски схожи с разделами. Основным отличием является то, что их число может быть более
четырех, а последний элемент каждого показывает, является ли он последним логическим подразделом раздела, или указывает на следующий
элемент таблицы логических устройств или подразделов. Таблица подразделов строится только на расширенной таблице разделов, каждый ее
элемент соответствует логическому устройству с односимвольным именем D:, E: и т. д. Главная таблица разделов содержит только одно логическое
устройство — диск С. Таблица подразделов создается при создании расширенной таблицы разделов, а число элементов таблицы подразделов
определяется пользователем. При определении числа логических устройств пользователь определяет, и долю дискового пространства
расширенного раздела, отводимую каждому логическому устройству — задает объем логических дисков. В дальнейшем, число и объем логических
устройств не может быть изменено без потери данных, расположенных на перераспределяемых логических устройствах. На основе разделов в MS-
DOS и Windows 95, ориентированных ОС создается дальнейшая структура. В таких системах основной единицей хранения информации является
кластер (cluster) — группа секторов. В таком случае, для распределения минимального дискового пространства в один байт выделяется целый
кластер, содержащий много секторов и еще больше байт (килобайты), что приводит к нерациональному использованию пространства ЖД для мелких
файлов. Для доступа к каждому кластеру создается таблица соответствия номеров кластеров файлам на логическом разделе — таблица
распределения файлов (File Allocation Table — FAT). Поэтому, файловые систем такого типа называют типа FAT, или построенные по принципу FAT.
Это не самый оптимальный, но довольно быстрый способ организации информации на разделах, поэтому он "дожил" до наших дней с незапамятных
времен зори цивилизации ПК, где использовался исключительно для накопителей на гибких магнитных дисках. Все остальные логические структуры —
файлы или каталоги связаны локализацией с FAT.
Для других ОС, например, UNIX — использование разделов происходит иначе. Как правило, их может быть более четырех, все они равноправны
и одинаково могут быть загрузочными, содержат собственные файловые системы на основе i-узлов. Такие файловые системы являются теговыми и
не имеют таблиц распределения порций информации. Дисковое пространство распределяется посекторно, что дает максимально возможное
использование пространства раздела, но несколько снижает производительность. Весь раздел разбивается на иерархически связанную цепочку
узлов разного уровня, которым соответствует некоторое количество секторов. На основе узлов строится понятие файлов и каталогов, и в таких
системах файлы и каталоги действительно не различаются, т. к. каталог является файлом, содержащим структуру узлов. Один раздел отводится для
дискового свопа и имеет упрощенную структуру, т. к. никогда не содержит файлов и каталогов.
Существуют и другие принципы организации логической структуры дискового пространства разделов накопителей на ЖД.
Все разделы могут содержать загрузчик операционной системы, который располагается, как правило, в первом секторе и занимает один
сектор. В этом секторе располагаются структуры — записи, имеющие отношение лишь к конкретной операционной системе и, следовательно, они
могут отличаться для разных разделов и версий операционных систем. Многие специализированные программы (например, защиты данных, по
борьбе и профилактике вирусов и др.) могут изменять структуру или отдельные части загрузчика операционных систем. Загрузчик большинства
персональных однопользовательских операционных систем является объектом заражения вирусами, которые заражают загрузочные сектора
жестких дисков.
Физическое и логическое подключение жестких дисков
Какие же необходимо подключить разъемы и установить перемычки, а также и другие операции при физической установке накопителя на
жестких дисках? Это — интерфейсный шлейф, кабель питания, перемычки выбора статуса логического устройства и, возможно, индикатор состояния
устройства (обращения к устройству), а также программное распознавание процедурой BIOS компьютера.
Интерфейсный шлейф. Как правило, интерфейсный шлейф соответствующего интерфейса (ATA или SCSI) входит в состав поставки
материнской платы (если на ней интегрирован интерфейсный адаптер) или в состав отдельного адаптера и представляет собой плоский одинарный
или двойной шлейф. Многие шлейфы комплектуются двумя разъемами для подключения двух устройств, что может быть полезно при добавлении еще
одного накопителя в будущем. Один из концевых разъемов на шлейфе подсоединяется к разъему контроллера на плате (материнской или внешнего
контроллера, подключаемого к шине материнской платы как устройство расширения через слот расширения шины PCI, ISA или VLB), а два других
предназначены для накопителей. Как и на всех других шлейфах, первый проводник на IDE-кабеле помечен красным цветом. Его следует подключать
к первому контакту разъемов на плате и на самом накопителе, которые хорошими производителями помечаются цифрой "1". Как правило, первый
контакт интерфейсного кабеля на плате накопителя приходится на ту сторону разъема, что ближе к разъему питания. Если интерфейсный шлейф
подсоединить неправильно, то, обычно, BIOS накопителя и интерфейса не могут стартовать и зависают на начальной стадии тестирования дисковой
системы, при этом ПК не грузится и не отрабатывает процедура "Post". Шлейфы интерфейсов ATA и SCSI подключаются аналогично, хотя многие
SCSI контроллеры подключаются не одним, а двумя шлейфами.
Кабель питания подключается аналогично на всех устройствах посредством 4-х контактного стандартного разъема и четырехпроводного
кабеля. Питание практически невозможно подключить неправильно, т. к. разъем содержит направляющие фаски, однако, в противном случае,
накопитель сразу же выйдет из строя.
Перемычки. При подключении первого ATA или SCSI накопителя вся процедура выполняется аналогично, т. к. основные установки обычно
устанавливаются на заводе-изготовителе для одиночного устройства (master или single). Однако при подключении второго накопителя ATA
необходимо установить перемычки, определяющие логический статус второго устройства, подключаемого либо к тому же каналу контроллера, что и
первый, либо — ко второму каналу. Если устройство IDE подключается первым на канал, то на нем необходимо установить перемычку выбора
кабеля логического устройства в положение master, (для одного единственного накопителя также может быть особое положение перемычки — single)
. При подключении вторым, устройство на том же шлейфе — к тому же каналу, что и первое устройство, на втором накопителе необходимо
установить перемычку в положение slave или cable select. Необходимо отметить, что два устройства на одном шлейфе (на одном канале),
подключенные неправильно, опознаваться и работать не будут, а master устройство является загрузочным и ведущим, в то время как, slave
устройство является ведомым и работает несколько медленнее. Необходимо также подчеркнуть, что производительность двух ATA накопителей на
одном канале несколько ниже, чем одиночного, чего нельзя сказать о нескольких SCSI накопителях, подключенных к одному контроллеру SCSI.
Рекомендуется не подключать к одному и тому же каналу накопитель на ЖД и CD-ROM, т. к. такое подключение снижает производительность
накопителя с интерфейсом ATA.
Единственный и последний накопитель SCSI, подключенные к одному контроллеру, должны содержать плату резисторной сборки или
нагрузочную резисторную сборку, или перемычку ее включающую (устанавливается на заводе) и иметь каждый свое положение перемычек,
определяющих логический номер устройства. Необходимо отметить возможную поддержку накопителем и адаптером SCSI стандарта SCAM (SCSI
Configuration AutoMatically), позволяющими программным путем автоматически установить требуемые идентификаторы логических номеров,
подключенных к адаптеру SCSI-устройств. А практически — все, выпущенные в последнее время накопители и адаптеры, как правило,
поддерживают этот стандарт.
Раскладка перемычек к накопителям, как правило, приводится на верхней крышке устройства и/или в руководстве пользователя.
Многие накопители содержат разъем для подключения индикатора состояния накопителя, расположенного на передней панели корпуса ПК.
Однако большинство интегрированных и внешних интерфейсных карт, также имеют такой разъем, поэтому, целесообразнее будет подключаться
именно к нему, т. к. при смене накопителя не будет необходимости в таком подключении.
После завершения физического подключения необходимо произвести программное распознавание и подключение накопителя. Для устройств с
интерфейсом ATA (IDE, EIDE) необходимо выставить процедурой BIOS Standard CMOS Setup или аналогичной такие параметры накопителей как
число цилиндров (cyls), головок (head) и секторов (sector), а также режим использования (normal, large или LBA), используя для этого
пользовательский тип накопителя (type) — номер 47. Однако, для облегчения данной задачи, особенно, если такие параметры неизвестны или
труднодоступны, все современные BIOSы материнских плат содержат процедуру автоматического распознавания накопителей на ЖД с
интерфейсом ATA (IDE, EIDE) — IDE HDD Autodetection. Это более необходимо еще и по причине представления несоответствия физического и
логического числа цилиндров, головок и секторов для накопителей с числом цилиндров более 1024 и объемом более 540 Мб. В настоящее время,
для таких накопителей производители обеспечивают три различных режима работы BIOS с накопителем на жестких дисках — Normal, Large и LBA
(Large Block Access) и, соответственно, три различных режима работы интерфейса. Причины возникновения этих режимов кроются в совместимости
низкоуровневого ПО для серии клонов IBM-PC. Ранее, задолго до появления накопителей на жестких магнитных дисках большого объема,
программисты, создающие низкоуровневое ПО, работающее с аппаратурой ПК, к которому обращается операционная система и прикладные
программы, определили интерфейс работы программного кода с процедурами BIOS и не позаботились о том, чтобы можно было сообщить номер
читаемого или записываемого цилиндра, больше 1024. В настоящее время, большинство накопителей большого объема (более 540Мб) имеют число
цилиндров гораздо большее 1024. Использование такого накопителя в обычном режиме normal давало бы возможность использовать только часть
объема устройства (приблизительно 540 Мб). Данные ограничения и проблемы ни в коей мере не касаются ОС не использующих процедуры BIOS и
выполняющих все операции управления интерфейсами дисковых накопителей самостоятельно, а также накопителей с интерфейсом SCSI. Такими
системами традиционно являются UNIX-ориентированные ОС и Windows NT. Режимы Large и LBA дают возможность обойти эти ограничения для ОС
типа MS-DOS путем специального пересчета и уменьшения числа цилиндров за счет программного виртуального увеличения числа секторов и
головок. Наиболее предпочтительным является режим LBA, допускающий большую совместимость и позволяющий использовать накопители
большего объема (до 8,4 Гб, против 1Гб — для режима Large). Необходимо помнить, что если накопитель был отформатирован ОС на высоком
уровне в режиме LBA, то в других режимах он будет работать ненормально и может испортиться, то же касается и остальных параметров,
неправильная установка которых может привести к частичной или полной неработоспособности и даже к поломке накопителя.
Для накопителей с интерфейсом SCSI, контроллер которых снабжен собственной BIOS и процедурой setup, необходимо вызвать данную
процедуру во время загрузки ПК путем нажатия соответствующей комбинации клавиш (такие комбинации различны у адаптеров различных
производителей, а указание на них приводится в строках инициализации интерфейса, возникающих на экране монитора после включения ПК). Так как
процедуры setup существенно различаются, то общей рекомендацией будет, найти и выполнить программу тестирования или определения устройств
и их логических номеров, подключенных к интерфейсу. Часто, такая процедура выполняется автоматически и входит в состав тестирующих процедур
для PnP BIOSов.
Физическое положение, в котором работают современные ЖД, не играет большой роли. Большинство накопителей может работать и
горизонтально, и вертикально, и на боку, и в наклонном положении, однако, встречаются накопители, в руководстве к использованию которых не
рекомендуется располагать устройство, например, платой электроники вверх или иначе, поэтому, перед установкой внимательно познакомьтесь с
руководством пользователя. Главное, во время работы не подвергать накопитель резким толчкам и сильной вибрации, т. к. при этом создается
максимальная угроза повреждения поверхностей дисков головками чтения/записи. В выключенном состоянии головки запаркованы, и небольшая
вибрация и толчки не могут повредить накопитель.
Работа накопителя
Теперь рассмотрим процесс работы накопителя от запуска до остановки. При подаче питающих напряжений начинает работать
микропроцессор контроллера. Вначале он, как и компьютер, выполняет самотестирование и в случае его успеха запускает схему управления
двигателем вращения шпинделя. Диски начинают раскручиваться, увлекая за собой прилегающие к поверхностям слои воздуха, и при достижении
некоторой скорости давление, набегающего на головки потока воздуха, преодолевает силу пружин, прижимающих их к дискам, и головки "всплывают",
поднимаясь над дисками на доли микрона. С этого момента, вплоть до остановки дисков, головки не касаются дисков и "парят" над поверхностями,
поэтому ни диски, ни сами головки практически не изнашиваются. Тем временем, двигатель шпинделя продолжает раскручивать поверхности. Его
скорость постепенно приближается к номинальной (тысячи оборотов в минуту). В это время накопитель потребляет максимум питающего
напряжения и создает предельную нагрузку на блок питания компьютера по напряжению 12 Вольт. Поскольку в любой зоне дисков присутствует
серворазметка, то сервоимпульсы начинают поступать с головок сразу же после начала вращения, и по их частоте контроллер судит о скорости
вращения дисков. Система стабилизации вращения следит за потоком сервоимпульсов, и при достижении номинальной скорости происходит так
называемый "захват", при котором любое отклонение скорости вращения сразу же корректируется изменением тока в обмотках двигателя. После
достижения шпинделем номинальной скорости вращения освобождается фиксатор позиционера головок чтения/записи, и система его управления
проверяет способность поворачиваться и удерживаться на выбранной дорожке путем выборочного произвольного позиционирования. При этом
делается серия быстрых поворотов в разные стороны, что на слух выглядит как характерное "тарахтение", слышимое, через несколько секунд после
старта. Во время перемещения позиционера головок происходит слежение за поступающими с головок серво-импульсами, и система управления
всегда "знает", над сколькими дорожками прошли головки. Аналогично происходит и удержание головок над выбранной дорожкой — при отклонении
от центра дорожки изменяется во времени величина и форма серво-импульсов. Система управления может ликвидировать отклонение, изменяя ток
в обмотках двигателя позиционера головок. Во время тестирования привода головок заодно делается и его калибровка — подбор параметров
управляющих сигналов для наиболее быстрого и точного перемещения позиционера при минимальном количестве "промахов". Здесь нужно сказать,
что микрокомпьютер ЖД, как и компьютер, имеет ПЗУ, в котором записана BIOS накопителя — набор программ для начального запуска и
управления во время работы, и ОЗУ, в которое после раскрутки механической системы загружаются остальные части управляющих программ.
Кроме всего прочего, в ОЗУ загружается так называемая карта переназначения дефектных секторов, в которой отмечены дефектные секторы,
выявленные при заводской разметке дисков. Эти секторы исключаются из работы и иногда подменяются резервными, которые имеются на каждой
дорожке и в специальных резервных зонах каждого диска. Таким образом, даже если диски и имеют дефекты (а при современной плотности записи и
массовом производстве поверхностей носителей они имеют их всегда), для пользователя создается впечатление "чистого" диска, свободного от
сбойных секторов. Более того — на каждом диске накопителя имеется некоторый запас резервных секторов, которыми можно подменить и
появляющиеся впоследствии дефекты. Для одних накопителей это возможно сделать под управлением специальных программ, для других —
автоматически в процессе работы. Хранение подобной служебной информации на дисках, кроме очевидной выгоды, имеет и свои недостатки — при
ее порче микрокомпьютер не сможет правильно запуститься, и, даже, если все информационные секторы не повреждены, восстановить их можно
будет только на специальном заводском стенде.
После начальной настройки электроники и механики микрокомпьютер ЖД переходит в режим ожидания команд контроллера, расположенного на
системной плате или интерфейсной карте, который, в свою очередь, программируется процедурами собственной BIOS или BIOS компьютера под
управлением ОС. Получив команду, он позиционирует на нужный цилиндр, по серво-импульсам отыскивает нужную дорожку, дожидается, пока до
головки дойдет нужный сектор, и выполняет считывание или запись информации. Если контроллер запросил чтение/запись не одного сектора, а
нескольких — накопитель может работать в блочном режиме, используя ОЗУ в качестве буфера и совмещая чтение/запись нескольких секторов с
передачей информации к контроллеру или от него.
Современные накопители (как ATA, так и SCSI) поддерживают развитую систему команд управления устройством, среди которых имеются и
такие, которые позволяют остановить вращение шпинделя и перевести накопитель в ждущий режим. Данный режим используется ПО ОС и BIOSов ПК
для обеспечения стандартов сохранения энергии и работы процедур системы сохранения энергии, отключающих накопитель через некоторое время
после ожидания его использования. Необходимо отметить, что не следует злоупотреблять частой остановкой и включением накопителя, т. к. именно
во время разгона накопитель работает в форсированном режиме и изнашивается сильнее, нежели при нормальной эксплуатации в полностью
рабочем активном состоянии. Использовать возможности сохранения энергии процедур BIOS и ОС следует лишь на машинах-серверах, работающих
круглосуточно, дисковые операции на которых могут не выполняться по несколько часов, в то время как, вся система должна находиться в
состоянии полной готовности.
При выключении питания двигатель шпинделя работает в режиме генератора, обеспечивая питание плат электроники на время, необходимое
для корректного завершения работы. Прежде всего, блокируется подача тока записи в магнитные головки, чтобы они не испортили информацию на
поверхностях, а остаток энергии подается в обмотки привода головок, толкая их к центру дисков (в этом движении головкам помогает и естественная
скатывающая сила, возникающая при вращении дисков). Как правило, для того чтобы запарковать головки, достаточно одной скатывающей силы.
Дойдя до посадочной зоны, привод головок защелкивается магнитным или механическим фиксатором еще до того, как головки успеют коснуться
поверхности в результате падения скорости вращения дисков. В этом и состоит суть "автопарковки" — любой исправный накопитель всегда
запаркует головки, как бы внезапно не было выключено питание, однако, если в этот момент происходила запись информации, то для пользователя
последствия могут быть весьма печальными из-за недописанных или необновленных, как областей данных, так и управляющих структур файловой
системы ПК, независимо от типа и вида установленной ОС.
Как выбрать жесткий диск
Несомненно, что при обилии предложения такой высокотехнологичной продукции как накопители на жестких дисках, неквалифицированному
пользователю бывает трудно сделать свой выбор. Это усугубляется еще и тем, что неправильный выбор комплектующих в другой части ПК,
например видеокарты, или даже материнской платы, в худшем случае, будет выражаться в потраченных зря средствах, суммой равной стоимости
комплектующих. В случае же внезапного отказа жесткого диска, потери предприятия или частного пользователя, как правило, заключаются не только
в сумме, необходимой для приобретения нового накопителя, или ремонта старого. Часто это лишь крохи по сравнению со стоимостью
восстановления данных и программ, хранившихся на устройстве. Поэтому, к выбору накопителя на ЖД следует относиться с особой
внимательностью и ответственностью и ни в коем случае не следует экономить на таком оборудовании.
Итак, вы решили приобрести первый накопитель, дополнительный или сменить уже существующий на устройство большего объема. В качестве
первой рекомендации можно посоветовать не покупать диск, бывший в употреблении. Сэкономленные деньги могут стоить вам потерянной
информации, так как вероятность выхода из строя такого диска значительно выше, да и на хороший гарантийный срок рассчитывать не приходится.
Кроме того, покупая устаревшую модель накопителя, вы обрекаете ПК на то, что спустя короткий промежуток времени, например, через год, вопрос
о необходимости покупки нового диска станет снова. Также, лучше при установке нового диска убрать старый, что позволит избежать проблем с
несовместимостью и заниженной производительностью.
Какой же диск можно в настоящий момент назвать современным? Современный накопитель на ЖД должен иметь достаточный объем для
установки любой ОС персонального ПК и соответствовать стандартам, появившимся в течение последних трех лет. Так, к примеру, сейчас объем
должен быть не ниже 1 – 3 Гбайт (накопители с меньшей емкостью, как правило, относятся к устаревшим сериям и моделям). Среднее время
доступа к данным — менее 13 мс (у лучших — менее 8!). Скорость вращения дисков (шпинделя) — более 4500 об/мин (для быстрых — 5400, а для
самых последних моделей — 7200 и 10000). Интерфейс — EIDE или SCSI-3 (у самых современных — Ultra ATA или Ultra Wide SCSI соответственно).
Скорость передачи данных — более 10 Мбайт/с (а для быстрых накопителей последних моделей — до 40 Мбайт/с). Форм-фактор (диаметр дисков и
требуемый размер отсека под установку) — 3,5 дюйма.
После рассмотрения основных технико-эксплуатационных характеристик необходимо определиться с типом интерфейса. Так как большинство
материнских плат для персональных компьютеров имеют встроенный интегрированный интерфейс Ultra ATA IDE, производительность и другие
характеристики накопителей с этим интерфейсом постоянно улучшаются, а стоимость (по сравнению с аналогичными моделями SCSI, включая
стоимость интерфейсной карты), остается достаточно низкой, можно смело рекомендовать для настольной офисной, домашней или учебной системы
накопитель с интерфейсом Ultra ATA IDE. И только в случае комплектации мощных серверов, распределенных баз данных и сетевых
многопользовательских систем с большим числом пользователей, необходимо ориентироваться на систему с SCSI интерфейсом, стоимость
которого будет выше аналогичной или более производительной Ultra ATA приблизительно на 250 у. д. е — т. е. на стоимость интерфейсной карты
SCSI. Если же, система уже оснащена интегрированным или внешним интерфейсным адаптером SCSI (причем, желательно, чтобы это не был
адаптер сканера, т. к. для сканирующих устройств SCSI интерфейсы, как правило, упрощены и малопроизводительны), то, конечно же, следует
установить SCSI накопитель. Приобретая SCSI-адаптер желательно остановиться на модели, отвечающей спецификации Plug&Play. Исходя из
имеющихся средств, постарайтесь приобрести адаптер одного из последних стандартов SCSI, т. к. он не будет ограничивать скорость передачи
данных, но позволит установить диски предыдущих стандартов SCSI. При наличии в компьютере свободных слотов расширения PCI,
предпочтительнее покупать адаптер для этой более производительной шины. В общем случае можно порекомендовать адаптеры фирмы Adaptec
(http: //www. adaptec. com), отличающиеся простотой установки и конфигурации.
Конечно, к основной рекомендации можно отнести принцип — покупайте продукцию только известных фирм, имеющую длительную гарантию (1 –
3 года и дольше) и устойчивую репутацию. Какие же компании в настоящее время являются лидерами на рынке производителей накопителей на
жестких магнитных дисках? Ниже приводится перечень крупнейших компаний и краткое описание их продукции.
Seagate Technology, Inc. Корпорация, стоявшая у истоков разработки накопителей на жестких дисках для первых моделей IBM-PC. Еще и сейчас
на многих ископаемых, но работающих ХТ и 286-х машинах можно встретить живые накопители этой фирмы объемом 20 мегабайт, проработавшие
почти 20 лет и не имеющие ни единого "бед" блока. Компания выпускает EIDE и SCSI диски с высоким быстродействием, по самым передовым
технологиям. Известна — сериями дисков Medalist и Barracuda. В тестах журнала PC World эти накопители неоднократно отмечались как одни из
самых быстрых и малошумных ("Best Buy" журнала PC World). Расположение и маркировка перемычек удобны и понятны. Корпус Seagate Medalist
имеет хорошую защиту электронных компонентов от механических повреждений. В комплекте стандартной поставки идет утилита для Windows –
DiscWizard, наиболее полно обеспечивающая установку и разметку. SCSI диски Seagate серии Barracuda соответствуют самым современным
стандартам, включая Ultra SCSI. Фирма предоставляет длительную (до 5 лет) гарантию на свои изделия. Необходимо отметить, что для дисков
Seagate некоторыми российскими фирмами установлена, пожалуй, самая длительная гарантия — 4 года.
Quantum Corporation. Одна из лидирующих компаний по выпуску как SCSI, так и EIDE дисков. Наиболее распространены диски серий Pioneer и
Fireball. Эти диски сертифицированы для использования с Windows 95 и Windows NT и используют, так же, как и Western Digital, технологию S. M. A. R.
T. для предупреждения о возможных сбоях. В серии Fireball выпускаются EIDE и SCSI модификации, при этом диски EIDE имеют одни из самых
лучших показателей быстродействия. Компания является разработчиком нового стандарта для дисков EIDE — Ultra ATA, обеспечивающего скорости
передачи данных до 33,3 Мбайт/с и более высокую надежность обмена данными. Однако продукция Quantum имеет довольно средние показатели
ударозащищенности, к тому же конструкция дисков содержит много открытых элементов, т. е. велика опасность физических повреждений и выхода из
строя из-за воздействия статического электричества. Стандартный гарантийный срок фирмы — 3 – 5 лет.
Samsung Electronics. Бурно развивающийся компьютерный гигант, который еще недавно практически не мог конкурировать с ведущими
производителями накопителей всех видов, в настоящее время планирует занять до 9% рынка в области производства дисковых магнитных и
оптических накопителей. Производство жестких дисков организуется по новейшим технологиям. Соответственно, можно ожидать высокого уровня
надежности продукции, что не относится к старым моделям. Существенным стимулом для покупки диска Samsung может быть его невысокая
стоимость.
Fujitsu. Японская компания, известная, прежде всего, демпинговыми ценами своей продукции на мировом компьютерном рынке. В дисках этой
фирмы также использованы передовые технологии, такие, как S. M. A. R. T., и собственная технология энергосбережения Intelligent Power
Management. Диски имеют невысокий уровень шума и, в целом, средние значения показателей быстродействия. В качестве недостатков можно
упомянуть нестандартные расположение и маркировку перемычек; специфическую, не содержащую полной жесткой станины, конструкцию корпуса;
достаточно средние характеристики удароустойчивости и большое количество открытых элементов, незащищенных от механических повреждений.
Также, существенным стимулом для покупки дисков Fujitsu является их невысокая стоимость.
IBM PC Company. Один из старейших производителей не только PC, но и жестких дисков. Производит как SCSI, так и EIDE накопители. К
наиболее известным относится серия Deskstar. Диски имеют отличную производительность и быстродействие. Однако, маркировка и расположение
перемычек нестандартны. Фирма гарантирует совместимость с Windows 95, Windows NT и OS/2. Гарантия на диски — до 3 лет. В комплект поставки
входит утилита Disk Manager, обеспечивающая быструю установку и разметку. Накопители IBM также достаточно дешевы и могут быть
рекомендованы в качестве надежной альтернативы накопителям Seagate.
Western Digital Corporation, несомненно, относится к ведущим производителям жестких дисков. Компания является разработчиком первой
спецификации IDE. Наиболее известна именно дисками EIDE, занимающими львиную долю западного и российского рынка HDD. Ее накопители
можно охарактеризовать как имеющие высокие скоростные характеристики. Накопители просты в установке, имеют удобное расположение и
понятную маркировку перемычек. Современная серия EIDE дисков носит название Caviar и использует технологию S. M. A. R. T. Диск Western Digital
Caviar 22100 получил высшую оценку ("Best Buy") журнала PC World среди IDE дисков. EIDE диски WD имеют высокие показатели
ударозащищенности. В настоящее время компания выпускает SCSI диски серии Enterprise, поддерживающие наиболее современные спецификации
Ultra SCSI, имеющие высокие характеристики и длительную гарантию (до 5 лет). Все накопители сертифицированы на совместимость с Novell,
Windows 95 и Windows NT. В комплект поставки входит утилита EZ Drive, облегчающая разбиение и форматирование дисков. К сожалению,
необходимо отметить, что в 1997 году фирмой были отмечены некоторые серьезные недостатки для очень небольшого числа выпущенных
накопителей, которые были впоследствии исправлены. Поэтому, приобретая диски этой фирмы, необходимо удостовериться по маркировке, что они
выпущены не в 1997 году. Кроме того, необходимо обратить внимание на совместимость с платами AsusTek. С подробностями о контроле качества
компанией Western Digital, исправленными ошибками. С новым ПО можно ознакомиться на узле WD в Интернет.
|