Книги, научные публикации Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |   ...   | 16 |

МОДЕРНИЗАЦИЯ И РЕМОНТ НОУТБУКОВ Скотт Мюллер Москва Х Санкт-Петербург Х Киев 2006 ББК 32.973.26-018.2.75 М98 УДК 681.3.07 ...

-- [ Страница 6 ] --

Стандартные последовательные и параллельные порты 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Описание Контакт Корпус Передаваемые данные Принимаемые данные Запрос передачи Готовность к передаче Готовность данных Общий Обнаружение несущего сигнала Токовый выход передатчика (+ Корпус Токовый выход передатчика ( ) - Корпус 12 Разъем последовательного Внешнее Корпус порта устройство Корпус Корпус Корпус Корпус Токовый вход приемника (+) Корпус Готовность терминала Корпус Индикатор вызова Корпус Корпус Токовый вход приемника (-) Рис. 8.13. Спецификация оригинального 25-контактного разъема последовательного порта Таблица 8.10. Назначение выводов 9-контактного разъема последовательного порта Вывод Сигнал Описание Тип вывода CD Обнаружение несущего сигнала Вход RD 2 Принимаемые данные Вход TD Передаваемые данные 3 Выход DTR 4 Готовность терминала Выход Общий сигнал 5 SG Ч Готовность данных к передаче 6 DSR Вход 7 RTS Запрос передачи Выход CTS Готовность внешнего устройства к приему 8 Вход RI Индикатор вызова 9 Вход 252 Глава 8. Шины расширения Таблица 8. 1 1. Назначение выводов 25-контактного разъема последовательного порта Вывод Сигнал Описание Тип вывода Корпус 1 Ч Ч 2 Передаваемые данные Выход TD Принимаемые данные Вход 3 RD Запрос передачи RTS Выход Готовность внешнего устройства к приему 5 CTS Вход Готовность данных к передаче Вход 6 DSR Общий сигнал 7 Ч SG Обнаружение несущего сигнала Вход 8 CD Токовый выход передатчика (+) 9 Выход Ч Токовый выход передатчика (-) Выход 11 Ч Токовый вход приемника (+) Вход 18 Ч Готовность терминала Выход 20 DTR Индикатор вызова Вход 22 RI Токовый вход приемника (-) Вход Т а б л и ц а 8. 1 2. С о о т в е т с т в и е выводов м е ж д у 9 - и 2 5 - к о н т а к т н ы м р а з ъ е м а м и 9-контактный разъем 25-контактный разъем Сигнал Описание 1 8 CD Обнаружение несущего сигнала 2 3 RD Принимаемые данные 3 2 TD Передаваемые данные 4 20 DTR Готовность терминала 5 7 SG Общий сигнал 6 6 DSR Готовность данных к передаче 7 4 RTS Запрос передачи 8 5 CTS Готовность внешнего устройства к приему 9 22 RI Индикатор вызова Микросхема UART Основой любого последовательного порта является микросхема UART (Universal Asyn chronous Receiver/Transmitter Ч универсальный асинхронный приемник/передатчик). С ее помощью осуществляется управление преобразованием данных из принятого от компьютера параллельного формата в последовательный и наоборот.

В настоящее время производители предлагают несколько видов микросхем UART;

UART 16550 содержит 16-байтовый буфер, позволяющий передавать данные с более высокой скоростью. Буфер используется по принципу FIFO (First In/First Out, т.е. первым пришел Ч первым ушел).

В большинстве системных плат отдельная микросхема UART отсутствует, поскольку ее функции выполняются микросхемой Super I/O или South Bridge.

Замечание Для получения информации о микросхеме UART щелкните на кнопке Пуск (Start), затем выберите команду Настройка^Панель управления (SettingsoControl Panel), щелкните на пиктограмме Модемы (Modems), поя вится диалоговое окно Свойства: Модемы (Modem: Properties). В нем выберите вкладку Диагностика (Diagnostics) и щелкните на кнопке Дополнительно (More). Появится одноименное диалоговое окно, в кото ром будут указаны параметры порта, включая и тип микросхемы UART. Если к порту подключен модем, то вы увидите также информацию о модеме.

Встроенные последовательные порты Уже в середине 1990-х годов, начиная с поздних моделей 486-х компьютеров, вместо от дельных микросхем UART начал использоваться компонент системной платы, получивший название Super I/O. Этот компонент, как и многорежимный параллельный порт, обычно со Стандартные последовательные и параллельные порты держит два последовательных порта UART, контроллер гибких дисков, контроллер кланиату ры, иногда память CMOS;

все эти элементы расположены в одной крошечной микросхеме.

Однако эта микросхема работает так, будто все перечисленные устройства были установлены отдельно, а именно: с программной точки зрения операционная система и выполняемые при ложения взаимодействуют с микросхемами UART как с отдельно установленными модулями на платах адаптера последовательного порта. В современных системах функции компонента Super I/O интегрированы в микросхему South Bridge. Эта микросхема с интегрированным вводом-выводом, как и компонент Super I/O, непосредственно взаимодействует с программ ным обеспечением.

Конфигурация последовательных портов Поступление в последовательный порт каждого очередного байта должно обязательно "привлекать внимание" компьютера. Осуществляется это подачей сигнала на линию запроса прерывания (IRQ). В 8-разрядной системной шине ISA предусмотрено восемь таких линий, а в 16-разрядной ISA Ч 16. Обычно запросы IRQ обслуживает микросхема контроллера пре рываний типа 8259: в стандартной конфигурации для порта СОМ1 предназначена линия IRQ 4, а для COM2Ч линия IRQ3. Даже в самых современных системах конфигурация СОМ-портов осталась без изменений, что необходимо для совместимости со старыми вер сиями программного и аппаратного обеспечения.

При установке в компьютер последовательный порт необходимо настроить для использо вания конкретного адреса порта ввода-вывода и прерывания IRQ. Лучше всего при этом использовать стандарты, принятые для последовательных портов (табл. 8.13).

Таблица 8.13. Стандартные адреса ввода-вывода и прерывания для последовательных портов Имя порта Адрес порта Прерывание СОМ1 3F8h-3FFh IRQ COM2 2F8h-2FFh IRQ 3E8h-3Efh COM3 IRQ 4* COM4 2E8h-2Efh IRQ3* * Хотя порты COM3 и COM4 могут совместно с портами С0М1 и COM2 использовать прерывания IRQ и IRQ4, не рекомендуется конфигурировать порты таким образом. Если необходимы дополнительные последо вательные порты, то лучше установить COM3 на IRQ 5 или IRQ 10, а COM4 Ч на IRQ 11 (конечно, если эти прерывания IRQ не используются другими адаптерами).

Если, кроме стандартных СОМ1 и COM2, устанавливаются еще и дополнительные после довательные порты, обязательно убедитесь, что они используют уникальные номера преры ваний, не вызывающие конфликтов. При установке адаптера последовательных портов про верьте, не используются ли прерывания IRQ 3 и IRQ 4.

Производители BIOS никогда не встраивают поддержку COM3 и COM4 в свои продукты.

Поэтому DOS не может работать с последовательными портами выше COM2, поскольку получает информацию об интерфейсах ввода-вывода из BIOS. Наличие и типы установлен ных устройств определяются BIOS при проведении тестирования POST (Power On Self Test);

при этом проверяются только два первых инсталлированных порта. Подобные проблемы не касаются Windows, поскольку Windows 95 и выше поддерживают до 128 портов.

Тестирование последовательных портов Последовательные и параллельные порты можно протестировать программным или аппа ратно-программным способом. Программные тесты выполняются с помощью специальных программ, например MSD, а аппаратно-программные Ч с помощью разъемов-заглушек, под ключаемых к портам.

254 / Глава 8. Шины расширения Программа Microsoft Diagnostics (MSD) Диагностическая программа MSD входит в MS-DOS6JC, Microsoft Windows и Windows 9л:/ Me/2000. Ранние версии программы поставлялись также с такими приложениями Microsoft, как Microsoft Word для DOS. Хочу заметить, что на компакт-диске с Windows 95 эта программа, как правило, находится в папке \other\msd, а на компакт-диске с Windows 98/Ме/2000 Ч в папке \tools\oldmsdos. Эта программа автоматически не устанавливается при инсталля ции операционной системы. Чтобы использовать MSD, ее необходимо запустить непосредст венно с компакт-диска или предварительно скопировать на жесткий диск.

Многие программы диагностики типа MSD работают лучше (дают наиболее точные результаты) в среде DOS, поэтому рекомендуется запускать компьютер в режиме DOS перед их использованием.

Для запуска программы MSD перейдите в каталог, в котором расположен файл Msd. ехе.

В командной строке DOS введите MSD и нажмите клавишу . Через некоторое время на экране появится меню.

Выберите параметр Serial ports Ч появится информация о микросхеме UART, которая установлена в последовательный порт вашего компьютера, а также о доступных портах. Если в этот момент какой-нибудь из портов используется, например к нему подключена мышь, то программа сообщит и об этом.

Программа MSD хороша тем, что отображает на экране информацию только о доступных портах. Другими словами, если какой-нибудь порт не реагирует на тест, он не попадает в от чет программы, поэтому при проверке неисправности портов я всегда использую MSD.

Диагностика в Windows Информация о том, работают ли порты, отображается и в Windows 95 и в Windows 98/Ме.

Сравните размер и дату создания файлов COMM.DRV (16-разрядный драйвер последователь ного порта) и SERIAL.VXD (32-разрядный драйвер последовательного порта) в папке \Windows\System с оригинальными файлами на инсталляционном компакт-диске е опера ционной системой. Проверьте, чтобы в файле SYSTEM. INI были следующие строки:

[boot] comm.drv=comm.drv [386enh] device=*vcd Файл SERIAL. V D загружается с помощью параметров системного реестра, а не файла X SYSTEM.INI.

Для работы с устройствами интерфейса RS-232 в Windows 2000 используются драйверы SERIAL. SYS и SERENUM. SYS. Размер и дату создания этих файлов, находящихся в каталоге SYSTEM, можно сравнить с оригинальными файлами инсталляционного компакт-диска Windows 2000.

Если же оба файла соответствуют оригинальным, то проверьте адрес ввода-вывода и пре рывание последовательного порта. Для этого щелкните правой кнопкой мыши на пиктограм ме Мой компьютер (My Computer) и из открывшегося меню выберите команду Свойства (Properties). В появившемся диалоговом окне выберите вкладку Устройства (Device Manager) Ч на экране отобразится список подключенных к компьютеру устройств. Если уст ройство функционирует неправильно, то рядом с его названием появится восклицательный знак в желтом кружке. Раскройте список портов и дважды щелкните на том из них, который вас интересует. Windows укажет, работает ли этот порт, или же назовет устройства, которые конфликтуют с ним. Если параметры распределения ресурсов изменить нельзя, перезагрузите систему, зайдите в BIOS и поменяйте параметры нужных портов.

Стандартные последовательные и параллельные порты Зачастую пользователи подключают модемы, не поддерживающие стандарт Plug and Play, в порт COM3, а мышь или другое устройство Ч в порт С 0 М 1. Как правило, оба порта под держивают одно и то же прерывание (IRQ), т.е. их нельзя использовать совместно. Попро буйте присвоить порту COM3 или COM4 другой адрес прерывания, который не будет кон фликтовать с адресами СОМ1 или COM2. Кроме того, при подключении некоторых видео адаптеров к COM4 также могут возникнуть проблемы адресации прерываний.

Тестирование с замыканием петли Одним из самых надежных является тест с замыканием петли, который позволяет прове рить исправность не только последовательного порта, но и подключенных кабелей. Замыкать при этом можно как внутреннюю (цифровую), так и внешнюю (аналоговую) петли. Тест с внутренней петлей может быть выполнен только с помощью диагностической программы (без дополнительных устройств).

Тест с внешней петлей более эффективен, однако для его выполнения необходим специаль ный разъем-заглушка, который подключается к гнезду проверяемого порта. Данные, которые передаются последовательным портом, проходя через эту заглушку, возвращаются на приемные контакты разъема, т.е. порт работает одновременно в режимах передачи и приема. Разъем заглушка представляет собой простой интерфейсный кабель, замыкающий порт на самого себя.

Большинство диагностических программ может выполнять тестирование с замыканием петли, причем необходимые разъемы очень часто прилагаются к тестирующим дискетам. Даже если у вас нет необходимого разъема, его можно купить или сделать самостоятельно.

Во многих случаях приобретение готового набора разъемов с обратной связью обойдется значительно дешевле, чем их кустарное изготовление. Многие компании, занимающиеся про дажей диагностического программного обеспечения, продают также и наборы заглушек. Ряд диагностических пакетов, таких, как Checklt Suit компании Smith Micro, поставляются в комплекте с заглушками обратной связи.

Преимущество использования заглушки состоит в том, что с ее помощью можно протес тировать также кабель: для этого достаточно установить ее на другой конец кабеля.

Параллельные порты Как правило, параллельные порты используются для подключения к компьютеру принте ра. TeiM не менее, несмотря на столь узкую специализацию, параллельные порты стали приме няться й-.качестве относительно быстрого интерфейса передачи данных (по сравнению с по следовательными портами) между устройствами. В настоящее время порты USB 1.1 обеспе чивают р&щтически такую же скорость, а порты USB 2.0 и IEEE-1394 обладают быстродейст вием в десятки раз большим, нежели параллельные порты.

В параллельных портах для одновременной передачи байта информации используется во семь линий. З^тот интерфейс отличается высоким быстродействием, часто применяется для подключения к компьютеру принтера, а также для соединения компьютеров. (Ведь при этом скорость передачи данных значительно выше, чем при соединении через последовательные порты: 4, а не 1 бит за!раз.) Существенным недостатком параллельного порта является то, что соединительные прово да не могут быть слишком длинными. При большой длине соединительного кабеля в него приходится вводить Промежуточные усилители сигналов, так как в противном случае возни кает множество помех. Назначение выводов стандартного параллельного порта приведено в табл. 8.14.

256 Глава 8. Шины расширения Таблица 8.14. Стандартный 25-контактный разъем параллельного порта Вывод Сигнал Тип вывода 1 Строб (-) Выход Данные, бит 0 (+) 2 Выход Данные, бит 1 (+) 3 Выход 4 Данные, бит 2 (+) Выход 5 Данные, бит 3(+) Выход Данные, бит4(+) 6 Выход 7 Данные, бит 5 (+) Выход Данные, бит 6 (+) 8 Выход Данные, бит 7 (+) 9 Выход Подтверждение (-) Вход Занятость(+) Вход Закончилась бумага (+) Вход Выбор (+) Вход Автоматический перевод строки (-) 14 Выход 15 Ошибка (Х) Вход Инициализация принтера (-) 16 Выход 17 Выбор входа (-) Выход Данные, возврат бита 0 (-)/Общий Вход Данные, возврат бита 1 (-(/Общий 19 Вход Данные, возврат бита 2 (-(/Общий 20 Вход 21 Данные, возврат бита 3 (-)/Общий Вход Данные, возврат бита 4 (-(/Общий Вход Данные, возврат бита 5 (-(/Общий Вход Данные, возврат бита 6 (-(/Общий Вход Данные, возврат бита 7 (-(/Общий Вход Стандарт IEEE Этот стандарт был окончательно утвержден в марте 1994 года. В нем определены физиче ские характеристики параллельных портов (режимы передачи данных и т.д.).

Кроме того, в стандарте IEEE 1284 описан характер изменения внешних сигналов, посту пающих на многорежимные параллельные порты компьютера, т.е. на порты, которые могут работать в 4- и 8-разрядном режимах, а также в режимах ЕРР и ЕСР.

Хотя IEEE 1284 был выпущен для стандартизации форм сигналов, с помощью которых компьютер "общается" с подключаемыми устройствами, в частности с принтером, этот стан дарт интересен и для производителей периферийных устройств, подключаемых к параллель ным портам (дисководов, сетевых адаптеров и др.).

Поскольку IEEE 1284 предназначен только для аппаратного обеспечения и не содержит требований к программному обеспечению, работающему с параллельными портами, вскоре был разработан стандарт, определяющий требования к такому программному обеспечению и направленный на устранение различий между микросхемами параллельных портов разных производителей. В нем, в частности, описана спецификация для поддержки режима ЕРР через BIOS.

Стандартом IEEE 1284 предусмотрена более высокая пропускная способность соединения между компьютером и принтером или двумя компьютерами. Для реализации этой возможно сти стандартный кабель принтера не подходит. Стандартом IEEE 1284 для принтера преду смотрена витая пара.

В стандарте IEEE 1284 определен также новый разъем. Разъем типа А определен как шты ревой DB25, разъем типа В Ч как Centronics 36. Разъем типа С является разъемом высокой плотности. Такие разъемы (типа С) устанавливаются на принтерах Hewlett-Packard. Разъемы всех трех типов показаны на рис. 8.14.

Стандартные последовательные и параллельные порты Тип В ТипС ТипА (ООООООООООООО) 36 УооооооооооооУ 36 Гнездо Гнездо Гнездо 36 19 Разъем Разъем Разъем IEEE1284-C IEEE1284-B IEEE1284-A (D-SUB) (Centronics) Рис. 8.14. Три различных разъема, определенные в стандарте IEEE Стандарт IEEE 1284 определяет пять режимов работы параллельного порта. Эти режимы комбинируются в порты четырех типов (табл. 8.15).

Таблица 8.15. Типы портов IEEE Режим ввода Комментарии Тип параллельного порта Режим вывода Стандартный параллельный порт Полубайтовый Совместимый 4-битовый ввод, 8-битовый вывод Байтовый Совместимый Двунаправленный Ввод-вывод по 8 бит Усовершенствованный параллельный ЕРР ЕРР Ввод-вывод ло 8 бит порт(ЕРР) Порт с расширенными возможностями ЕСР ЕСР Ввод-вывод по 8 бит;

используется прямой доступ к памяти (ЕСР) Определяемые стандартом IEEE 1284 режимы приведены в табл. 8.16.

Таблица 8.16. Режимы IEEE Режим параллельного порта Направление Скорость передачи, Кбайт/с Полубайтовый (4 бит) Только ввод Байтовый (8 бит) Только ввод Совместимый Только вывод ЕРР Ввод-вывод 500- ЕСР Ввод-вывод 500- Ниже приведено краткое описание указанных типов и режимов параллельных портов.

Стандартные параллельные порты В первом компьютере IBM PC существовал только один параллельный порт, предназна ченный для передачи информации от компьютера к какому-либо устройству, например к принтеру. Однонаправленность параллельного порта первого PC вполне соответствовала его основному назначению Ч передаче данных на принтер. Однако во многих случаях желательно было иметь двунаправленный параллельный порт даже для принтера (чтобы можно было реализовать обратную связь, например для принтеров типа PostScript). С однонаправленным параллельным портом осуществить это было невозможно.

Такой тип параллельных портов не предназначался для использования в качестве ввода, однако с помощью специальных схем (в которых четыре сигнальные линии могут быть пред ставлены как 4-разрядное соединение) и однонаправленного параллельного порта можно обеспечить 8-разрядный вывод и 4-разрядный ввод. В настоящее время этот тип портов ис 258 Глава 8. Шины расширения пользуется довольно редко, так как в компьютерах, выпущенных после 1993 года, как правило устанавливаются параллельные порты наподобие 8-разрядного, ЕРР и ЕСР.

Стандартный параллельный порт обеспечивает скорость передачи данных 50 Кбайт/с, но при использовании различных усовершенствований пропускную способность можно увели чить до 150 Кбайт/с.

Двунаправленные порты (8-разрядные) Двунаправленный параллельный порт впервые появился в 1987 году в компьютерах PS/2.

Даже сегодня в PC-совместимых компьютерах можно найти порты, которые обычно обознача ются как параллельные "типа PS/2", "двунаправленные" и "расширенные" (extended) парал лельные порты. Благодаря такому порту появилась возможность организовать двусторонний обмен данными между компьютером и различными периферийными устройствами. Для этого используется несколько бывших прежде свободными контактов разъема параллельного порта, а направление передачи информации определяется специальным битом состояния.

Двунаправленные порты могут работать с 8-разрядным вводом и выводом, используя для этого восемь стандартных линий передачи данных, пропускная способность которых при подключении внешних устройств значительно выше, чем для 4-разрядных портов. Скорость передачи данных при работе через двунаправленный порт около 150 Кбайт/с.

Усовершенствованный параллельный порт (ЕРР) Это новый тип параллельного порта, который иногда называют быстродействующим па раллельным портом (Enhanced Parallel Port Ч ЕРР). Он разработан компаниями Intel, Xircom и Zenith Data Systems и выпущен в октябре 1991 года. Первыми устройствами, предлагающи ми возможности усовершенствованного параллельного порта, были портативные компьюте ры компании Zenith Data Systems, адаптеры от Xircom и микросхема Intel 82360 SL I/O.

Усовершенствованный параллельный порт работает практически на всех скоростях, под держиваемых шиной ISA, и предлагает десятикратное увеличение пропускной способности по сравнению с обычным параллельным портом. Этот тип портов разработан специально для таких подключаемых к параллельному порту устройств, как сетевые адаптеры, дисководы и накопители на магнитной ленте. ЕРР соответствует требованиям нового стандарта IEEE 1284 для параллельных портов и передает данные со скоростью до 2 Мбайт/с.

После выхода в 1992 году микросхемы Intel 82360 SL I/O многие производители начали выпускать аналогичные устройства ввода-вывода, в которых были реализованы возможности ЕРР. Это породило проблему, состоящую в том, что процедуры работы ЕРР на микросхемах различных производителей существенно различались.

Версия 1.7 порта ЕРР, выпущенная в марте 1992 года, была первой популярной версией, определяющей требования к аппаратному обеспечению. Эта версия не поддерживает стандарт IEEE 1284. В некоторой технической документации ошибочно ссылаются на "ЕРР версии 1.9" как на некий стандарт ЕРР. Запомните: версии 1.9 ЕРР не существует, а все спецификации ЕРР, вышедшие после версии 1.7, являются частью стандарта IEEE 1284.

Таким образом, существует два несовместимых стандарта: ЕРР версии 1.7 и IEEE 1284.

Однако благодаря тому, что они довольно похожи друг на друга, начали выпускать перифе рийное оборудование, поддерживающее оба стандарта, но в некоторых случаях устройства для ЕРР 1.7 могут не работать с портами IEEE 1284.

В настоящее время поддержка портов ЕРР существует во всех наборах микросхем Super I/O, применяемых в современных системных платах и наборах микросхем типа South Bridge с интег рированными функциями ввода-вывода. Поскольку порт ЕРР определен в стандарте IEEE-1284, соответствующая программная поддержка и драйверы встроены, например, в Windows NT.

Стандартные последовательные и параллельные порты Порт с расширенными возможностями (ЕСР) Другой тип высокоскоростного параллельного порта, называемый портом с расширенны ми возможностями (Enhanced Capabilities Port Ч ЕСР), разработан компаниями Microsoft и Hewlett-Packard и выпущен в 1992 году. Подобно ЕРР, этот порт обладал повышенной произ водительностью и требовал для своей работы специальной логики устройств.

Порт с расширенными возможностями соответствует требованиям стандарта IEEE 1284.

Однако, в отличие от ЕРР, он не является портом, специально разработанным для подключе ния устройств к PC-совместимым компьютерам. Основная цель разработки и выпуска этого типа параллельных портов Ч поддержка "недорогого" подключения высокоскоростных прин теров. Еще одним отличием ЕСР от ЕРР является то, что режим работы первого из них требу ет использования канала прямого доступа к памяти, который никак не определен в ЕРР (что за частую приводит к конфликтам, связанным с устройствами, которые также используют пря мой доступ к памяти).

Большинство компьютеров, в которых установлены новейшие микросхемы, могут рабо тать как в режиме ЕСР, так и в ЕРР, однако при взаимодействии с устройствами, подключае мыми к параллельным портам, режим ЕРР работает лучше.

В зависимости от системной платы, распределение канала DMA во встроенном парал лельном порте в режиме ЕСР можно осуществить с помощью настройки BIOS или вручную, удалив определенную перемычку с системной платы.

Чтобы определить тип параллельного порта в системе, можно воспользоваться програм мой Parallel, предназначенной для исследования параллельных портов системы. Благодаря ей вы можете узнать типы портов, адреса ввода-вывода, адреса линий запроса прерываний, на звание BIOS, а также много другой полезной информации. Эта информация может быть так же записана в файл. Программа Parallel использует весьма сложные методы для детектирова ния порта и запросов прерываний.

Если в вашем компьютере установлен не порт ЕРР/ЕСР, а какой-либо иной, то можете его обновить. Для этого обратитесь в местные компьютерные фирмы.

Высокоскоростные параллельные порты ЕСР и ЕРР часто применяются для подключения внешних периферийных устройств, например накопителей Zip, дисководов CD-ROM, скане ров, устройств хранения данных на магнитной ленте и даже жестких дисков. Большинство этих устройств подключаются к параллельному порту с помощью вторичного соединения, т.е.

как принтер, так и другое внешнее устройство смогут работать через один порт. Для устрой ства необходимы собственные драйверы, посредством которых будет осуществляться согла сованная передача данных принтера и самого устройства. Режимы ЕСР и ЕРР позволяют достичь скорости передачи данных до 2 Мбайт/с. Таким образом, внешнее устройство может работать так, будто оно подключено к внутренней системной шине данных.

Конфигурация параллельных портов Параллельные порты отличаются более простой конфигурацией, чем последовательные. Даже в BIOS первых компьютеров IBM PC было предусмотрено три порта LPT. В табл. 8.17 приведены стандартные адреса ввода-вывода и установки прерываний для параллельных портов.

Таблица 8.17. Стандартные адреса ввода-вывода и прерывания параллельных портов Стандартный порт Альтернативный порт Ввод-вывод Прерывание LPT1 3BCh-3BFh IRQ LPT1 LPT2 378h-37Ah IRQ LPT2 LPT3 278h-27Ah IRQ Поскольку в BIOS и DOS всегда определены три параллельных порта, проблемы даже в старых компьютерах возникают редко. Однако они могут появиться в системах с шиной ISA из-за нехватки аппаратных прерываний. Для обычной печати порт с аппаратным прерывани ем не является жизненно необходимым Ч во многих программах эта возможность даже 260 Глава 8. Шины расширения не предусмотрена. Однако прерывания иногда используются в программах: например, при выполнении фоновых процессов печати в сети или других процессов печати с подкачкой дан ных (из буфера печати).

При быстрой печати на лазерном принтере также используются прерывания. Именно поэтому, если вы используете одну из указанных программ, работать она будет очень медлен но (если вообще будет работать). Единственный выход из такой ситуации Ч использование порта с прерыванием. В современных компьютерах операционные системы MS-DOS и Windows 9#/Me/2000/XP могут поддерживать до 128 параллельных портов.

Устройства, подключаемые к параллельным портам Разработчики первой модели IBM PC предполагали, что параллельный порт будет использоваться только для подключения принтера. Однако за последние годы появилось множество устройств, которые можно подключить к компьютеру через параллельный порт.

К параллельным портам может подключаться все: от накопителей на магнитной ленте до се тевых адаптеров, накопителей CD-ROM и сканеров. Эти же устройства зачастую могут быть подключены посредством порта USB, поэтому многие из них для достижения максимальной гибкости поддерживают оба типа разъемов.

Несмотря на то что для передачи данных между двумя системами могут использоваться последовательные или параллельные порты, наилучшим способом такой передачи будет при менение сетевых Ethernet-плат и перекрестного соединения (crossover). Подобный тип со единения позволяет передавать данные с традиционной для стандарта Ethernet скоростью, т.е. 10, 100 или 1000Мбит/с (1,25, 12,5 или 125 Мбайт/с). Использование последовательных или параллельных портов для обмена данными двух систем было популярным до появления сетевых интерфейсных плат (network interface card Ч NIC).

Существует целый ряд коммерческих программ, поддерживающих передачу файлов через параллельный порт, например LapLink компании Laplink.com, Checklt Fast Move от SmithMicro, PC Anywhere от Symantec и многие другие.

Преобразователи "параллельный портЧSCSI" Параллельные порты могут быть использованы для подключения к компьютеру перифе рийных устройств SCSI. Специальные преобразователи позволяют через параллельный порт подключить к компьютеру практически любые устройства SCSI Ч жесткие диски, дисководы CD-ROM или Zip, накопители на магнитной ленте или сканеры. Большинство преобразова телей типа "параллельный порт-SCSI" также включают в себя специальный ретрансляцион ный соединитель, используемый при подключении принтера к устройствам SCSI.

На одном конце преобразователя находится разъем параллельного порта, а на другом Ч разъе мы SCSI и параллельного порта. Это позволяет подключить не только одно устройство SCSI, но также и принтер. Драйверы преобразователя "параллельный порт-SCSI" автоматически ретранслируют любую информацию на принтер, поэтому принтер работает в обычном режиме.

Основным производителем подобных преобразователей является компания Adaptec.

Обратите внимание, что эти преобразователи предназначены для работы только с одним уст ройством SCSI;

для поддержки двух или более устройств следует приобрести SCSI-контроллер.

Заметьте, что скорость передачи данных параллельного порта ЕРР/ЕСР (2 Мбайт/с) значи тельно меньше скорости самого медленного устройства SCSI (10 Мбайт/с и выше).

Тестирование параллельных портов Проверка параллельных портов в большинстве случаев оказывается намного проще, чем тестирование последовательных. Для этого используются практически те же процедуры, что и для последовательных портов.

Аналогичны не только программы тестирования параллельных портов, но и вспомога тельные устройства (в частности, разъем-заглушка). Тип заглушки зависит от используемых программ тестирования.

Стандартные последовательные и параллельные порты Глава Накопители на жестких дисках В 1957 году Сирил Норткот Паркинсон (Cyril Northcote Parkinson) опубликовал свой знаменитый сборник, получивший название Законы Паркинсош, который начинается с ут верждения: "Объем работы увеличивается настолько, чтобы полностью заполнить время, отпущенное на ее выполнение". Этот наиболее известный закон в несколько измененном виде может быть применен и к жестким дискам: "Объем данных увеличивается в соответствии с объемом пространства, отведенного для их хранения". Это означает, что, независимо от емко сти жесткого диска, вы без особого труда найдете способ "набить" его до отказа. Хочу сказать, что под этим лозунгом я живу уже примерно лет двадцать, начиная с момента приобретения своего первого накопителя на жестких дисках.

Хорошо зная о высоких темпах развития компонентов ПК, я все же не перестаю пора жаться тому, как быстро увеличивается скорость и емкость современных накопителей.

Первым жестким диском, приобретенным мною еще в 1983 году, был 10-мегабайтовый (обра тите внимание: не 10 Гбайт, а 10 Мбайт) накопитель Miniscribe модели 2012, который пред ставлял собой 5,25-дюймовый дисковод (жесткий диск) с общими размерами 200x140x80 мм, или 7,9x5,5x3,2 дюймов (LxWxH), и весом около 2,5 кг (примерно 5,5 фунта, что превышает вес современных портативных компьютеров). Для сравнения: дисковод Maxtor MaXLine II (объемом 300 Гбайт), использующий 3,5-дюймовые жесткие диски, имеет общие размеры 147x101,1x26,1 мм (5,8x4x1 дюймов) и весит всего лишь 0,62 кг (1,34 фунта). Емкость этого накопителя просто колоссальна Ч 300 Гбайт, что в 30 000 раз превышает емкость моего перво го жесткого диска. При этом накопитель в шесть раз меньше и примерно в четыре раза легче.

В свою очередь, жесткий диск Hitachi Travelstar, используемый во многих ноутбуках, осна щен 2,5-дюймовыми дисками, его размер составляет всего 100x70x9,5 мм (3,94x2,76x0,37 дюй мов), вес Ч 99 г (0,22 фунта) и объем хранимых данных Ч 80 Гбайт.

Замечание Книга Законы Паркинсона постоянно переиздается и в настоящее время фактически является одной из наиболее распространенных в области бизнеса и управления.

Для того чтобы вы могли представить, насколько далеко ушли жесткие диски за послед ние 20 с лишним лет, приведу примеры наиболее существенных изменений, происшедших с накопителями на жестких дисках.

Х Максимальная емкость 5,25-дюймовых накопителей увеличилась от 5 и 10 Мбайт (1982 год) до 300 Гбайт и более для 3,5-дюймовых накопителей половинной высоты.

Емкость 2,5-дюймовых дисководов с высотой не более 12,5 мм, которые используются в портативных компьютерах, выросла до 120 Гбайт. Жесткие диски объемом менее 40 Гбайт в современных настольных компьютерах используются в настоящее время довольно редко, а в ноутбуках, как правило, установлен жесткий диск объемом не ме нее 20 Гбайт.

Х Скорость передачи данных увеличилась от 85-102 Кбайт/с в оригинальном компью тере IBM XT (1983 год) до 62 Мбайт/с в наиболее быстродействующих системах.

Х Среднее время поиска (т.е. время установки головки на нужную дорожку) уменьшилось от 85 мс в 10-мегабайтовых жестких дисках, используемых в компьютере IBM PC-XT (1983 год), до 3,2 мс в наиболее быстродействующих на сегодня системах.

Х В 1982-1983 годах накопитель емкостью 10 Мбайт и контроллер стоили более 2 000 долларов (200 долларов за мегабайт). В настоящее время стоимость жестких дис ков (с интегрированным контроллером) уменьшилась до того, что жесткий диск объе мом 120 Гбайт стоит примерно 100 долларов.

264 Глава 9. Накопители на жестких дисках Поверхностная плотность записи Основной критерий оценки накопителей на жестких дисках Ч поверхностная плотность записи (рис. 9.1). Она определяется как произведение линейной плотности записи вдоль дорожки, выражаемой в битах на дюйм (Bits Per Inch Ч BPI), и количества дорожек на дюйм (Tracks Per Inch Ч TPI). В результате поверхностная плотность записи выражается в 2 Мбит/дюйм или Гбит/дюйм. На основании этого значения можно сделать вывод об эффектив ности того или иного способа записи данных. В современных накопителях размером 3,5 дюйма величина этого параметра составляет до 70 Гбит/дюйм. Это позволяет выпускать накопители емкостью более 600 Гбайт.

Х&Х Дорожек на дюйм (TPI) > Х Дорожек на дюйм (TPI) Битое Битов на дюйм (ВР!) надоим (BPI) Высокая Низкая поверхностная поверхностная плотность плотность записи записи Рис. 9.1. Графическое представление поверхностной плотности записи В накопителях данные записываются в виде дорожек;

каждая дорожка, в свою очередь, состоит из секторов. На рис. 9.2 показан магнитный диск 5,25-дюймовой дискеты на 360 Кбайт, состоящий из 40 дорожек на каждой стороне, а каждая дорожка разделена на 9 сек торов. В начале каждого сектора находится особая область, в которую записываются иденти фикационная и адресная информация. В области перед первым сектором записываются заго ловки дорожки и сектора. Перед остальными секторами записываются лишь заголовки секто ра. Область между заголовками предназначена непосредственно для записи данных.

Обратите внимание, что девятый сектор длиннее всех остальных. Это сделано для того, чтобы компенсировать отличия в скорости вращения различных накопителей. Большая часть поверхности рассматриваемой дискеты не используется;

это связано с длиной внешних и внутренних секторов.

Поверхностная плотность записи неуклонно увеличивается. При появлении первого уст ройства магнитного хранения данных IBM RAM AC в 1956 году рост поверхностной плотно сти записи достигал 25% в год, а с начала 1990-х годов Ч 60%. Разработка и внедрение магни торезистивных (1991 год) и гигантских магниторезистивных головок (1997 год), а также на копителей, использующих антиферромагнитные двойные слои (2001 год), еще больше ускорили увеличение поверхностной плотности записи. За 47 лет, прошедших с момента по явления первых устройств магнитного хранения данных, поверхностная плотность записи повысилась более чем в 17 млн. раз.

В следующие пять лет (при сохранении существующих темпов роста) плотность записи достигнет 100 Гбит/дюйм2. Эта плотность записи соответствует точке суперпарамагнитного эффекта (магнитные домены настолько малы, что становятся нестабильными при комнатной температуре). Использование новых технологий, например материалов с высокой коэрци тивностью и записи с вертикальной поляризацией, позволит увеличить плотность записи до 400 Гбит/дюйм2 и более. Одна из перспективных технологий недалекого будущего Ч голо Поверхностная плотность записи графические устройства хранения информации, в которых данные записываются с помощью лазера в "трехмерном пространстве" (кристаллические пластина или куб).

На рис. 9.3 показан график увеличения поверхностной плотности записи устройств маг нитного хранения данных с момента их первого появления до настоящего времени.

Заголовок сектора Ч Заголовок сектора Заголовок дорожки Рис. 9.2. Схема магнитного носителя 5,25-дюймовой дискеты на 360 Кбайт Рост плотности записи за 45 лет}';

' плот> т Первая поверхность AFC р зап к г _ Первая GMfi-ronOBicav Рост вгод | Г Первая MR-головка РОСТ 60% вгод ^л^"^ Первая тонкопленочная головка более чел 1 10 Увеличени( н.раз B17MJ -S**'^ Рост 25% в год 1- Хto-*Ч /IBM RAMAC (первый жесткий диск) i I i t 1 1...

Рис. 9.3. Эволюция поверхностной плотности записи устройств магнитного хранения данных Глава 9. Накопители на жестких дисках.;

ХХХ.Х;

Дальнейшее повышение поверхностной плотности записи связано с созданием новых ти пов носителей (с использованием некристаллических стекловидных материалов) и конст рукций головок, с применением метода псевдоконтактной записи, а также более совершенных методов обработки сигналов. Для достижения более высокого уровня поверхностной плотно сти необходимо создать такие головки и диски, которые могли бы функционировать при ми нимальном зазоре между ними.

Чтобы увеличить количество данных, размещаемых на жестком диске определенного раз мера, необходимо уменьшить расстояние между дорожками и повысить точность позициони рования головки чтения/записи по отношению к дорожкам носителя. Это означает также, что с увеличением емкости жесткого диска расстояние между головкой и поверхностью носителя во время операций чтения/записи должно уменьшаться. В некоторых накопителях зазор между головкой и поверхностью жесткого диска не превышает 10 нанометров (0,01 микрона), что примерно соответствует толщине клеточной мембраны. Для сравнения: толщина челове ческого волоса в среднем равна 80 микрон, что в 8 000 раз больше величины зазора между головкой чтения/записи и поверхностью носителя в некоторых накопителях. В перспективе дальнейшее повышение поверхностной плотности будущих накопителей возможно только при контактной (или почти контактной) записи данных.

Формы и размеры Одним из краеугольных камней индустрии ПК была стандартизация;

физические и элек трические характеристики жестких дисков тому свидетельство. Благодаря использованию промышленных стандартов можно приобрести корпус или систему у одного производителя и установить в него накопитель от другого производителя. Стандарты позволяют быть уверен ным, что накопитель войдет в отсек, шурупы совпадут с предназначенными для них отвер стиями, а кабели подойдут к разъемам. Промышленные стандарты обеспечивают взаимную совместимость различных корпусов, системных плат, кабелей и накопителей.

Интересно пронаблюдать за историей принятия стандартных форм и размеров. В некото рых случаях один производитель создавал накопитель общепринятой формы, поддерживаю щий популярный протокол обмена данными, а другие производители копировали или клони ровали параметры этого накопителя, создавая продукты, физически или электрически со вместимые с оригиналом. В других случаях различные комитеты или группы формировались для утверждения определенных промышленных стандартов, после чего всем компаниям предлагалось создавать продукты, соответствующие предложенным стандартам.

С течением времени появилось несколько стандартных типов жестких дисков, обычно различающихся примерным размером пластин. В табл. 9.1 показаны различные типы жестких дисков, применявшихся в персональных и портативных компьютерах.

Таблица 9. 1. Формы и размеры жестких дисков Диаметр накопителя, дюймов Диаметр накопителя, дюймов 5, 5, 1,63 дюйма 3,25 дюйма Высота 41,3 мм 82,6 мм Высота 5,75 дюйма 146,0 мм 5,75 дюйма Ширина 146,0 мм Ширина 203,2 мм 8,00 дюйма Глубина 8,00 дюйма Глубина 203,2 мм 2449,9 см 1 74,8 дюймов 149,5 дюймов1 1224,9 см Объем Объем 3,5,1/3 высоты 3,5, половинная высота 1,00 дюйма 41,3 мм 1,63 дюйма Высота 25,4 мм Высота 4,00 дюйма 101,6 мм 4,00 дюйма Ширина 101,6 мм Ширина 5,75 дюйма 146,0 мм 5,75 дюйма Глубина 146,0 мм Глубина 23,0 дюйма 612,5 см5 37,4 дюйма3 376,9 см Объем Объем Поверхностная плотность записи Окончание табл. 9. Накопители диаметром 2,5 дюйма 19,0 мм 0,75 дюйма Высота 17,0 мм 0,67 дюйма Высота 12,7 мм 0,50 дюйма Высота 12,5 мм 0,49 дюйма Высота 9,5 мм Высота S 0,37 дюйма Х 8,5 мм Высота 6 0,33 дюйма 70,0 мм 2,76 дюйма Ширина Глубина 100,0 мм 3,94 дюйма 8,1 дюйма 133,0 см' Объем 7,3 дюйма Объем 2 119,0 см 88,9 см 5,4 дюйма' Объем 87,5 см 3 5,3 дюйма Объем 4,1 дюйма 66,5 см' Объем Объем 6 59,5 см 3,6 дюйма' 1,8 1,8, PC Card Высота 1 9,5 мм 0,37 дюйма Высота 1 8,0 мм 0,31 дюйма Высота 2 7,0 мм 0,28 дюйма Высота 2 5,0 мм 0,20 дюйма Ширина 70,0 мм Ширина 54,0 мм 2,13 дюйма 2,76 дюйма Глубина 60,0 мм 2,36 дюйма Глубина 78,5 мм 3,09 дюйма 39,9 см' Объем 1 33,9 см Объем 1 2,4 дюйма' 2,1 дюйма' 1,3 дюйма 29,4 см' Объем 2 1,8 дюйма' Объем 2 21,2 см' 5,0 мм Высота 0,20 дюйма 42,8 мм 1,69 дюйма Ширина 36,4 мм Глубина 1,43 дюйма 7,8 см 3 0,5 дюйма Объем На данный момент в персональных компьютерах используются накопители диаметром 3, дюйма, а в портативных Ч диаметром 2,5 дюйма и меньше.

Накопители диаметром 3,5 дюйма Компания Sony представила первый накопитель на гибких дисках диаметром 3,5 дюйма в 1981 году. Этот накопитель был меньше по ширине и глубине, но совпадал по высоте с нако пителем диаметром 5,25 дюйма половинного размера. Созданный Sony продукт назывался "накопителем диаметром 3,5 дюйма половинной высоты", несмотря на то что накопителя диаметром 3,5 "полной" высоты не существовало. В 1983 году компания Rodtime выпустила первый жесткий диск диаметром 3,5 дюйма половинной высоты. Позднее накопители диа метром 3,5 получили высоту в 1 дюйм, что составило треть от высоты полноразмерного нако пителя диаметром 5,25 дюйма (поэтому такие накопители иногда назывались накопителями с высотой в 1/3). На данный момент высота, равная 1 дюйму, является современным стандар том для накопителей диаметром 3,5 дюйма.

Накопители диаметром 2,5 дюйма Компания PrairieTek представила жесткие диски диаметром 2,5 дюйма в 1988 году;

они оказались идеальным вариантом для портативных компьютеров. С увеличением продаж пор тативных компьютеров, росли и продажи дисков диаметром 2,5 дюйма. Хотя компания PrairieTek была первой, выпустившей накопители такого диаметра, другие производители быстро заполнили рынок, представив собственные модели. Наконец, в 1994 году компания Conner Peripherals Inc. заплатила 18 млн. долларов за технологию накопителей диаметром 268 Глава 9. Накопители на жестких дисках 2,5 дюйма компании PrairieTek и последняя постепенно вышла из этого бизнеса. С момента их первого появления накопители диаметром 2,5 дюйма используют практически все произ водители портативных компьютеров. Хотя такие накопители могут применяться и в настоль ных компьютерах, этот рынок продолжают удерживать накопители диаметром 3,5 дюйма, за счет предоставления большего объема и быстродействия по меньшей цене.

Накопители диаметром 2,5 дюйма имеют различную высоту (или толщину), поэтому во многих портативных компьютерах устанавливаются накопители определенной толщины.

Вот стандартные значения высоты таких накопителей:

Х 8,5 мм;

Х 9,5 мм;

Х 12,5 мм;

Х 12,7 мм;

Х 17,0 мм;

Х 19,0 мм.

Самыми популярными являются размеры 9,5 и 12,5 мм, устанавливаемые в большинстве портативных компьютеров. На данный момент производители накопителей основное внима ние уделяют накопителям высотой 9,5 мм. Обычно вместо более толстого накопителя можно установить более тонкий;

в свою очередь, установка большего по высоте накопителя вместо более тонкого не всегда возможна.

Накопители диаметром 1,8 дюйма Эти накопители были впервые представлены компанией Integral Peripherals в 1991 году и с тех пор не получили особой популярности. Изначально этот размер создавался для установки в разъемы PC Card (PCMCIA), что делало такие накопители идеальным сменным носителем для портативных компьютеров. К сожалению, рынок для накопителей диаметром 1,8 дюйма форми ровался слишком медленно, и в 1998 году инвестиционная группа Mobile Storage приобрела эту технологию у компании Integral Peripherals за 5,5 млн. долларов. Затем компания Integral Peripherals ушла с рынка жестких дисков. За несколько лет еще несколько компаний представи ли жесткие диски диаметром 1,8 дюйма. Самыми заметными из них являются HP, Calluna, Toshiba и Hitachi. В настоящее время только Toshiba и Hitachi продолжают выпускать накопи тели такого формата. Компания HP не выпускает жесткие диски с 1996 года, a Calluna прекра тила существование в 2001 году. Компания Toshiba представила собственные накопители диа метром 1,8 дюйма (имеющие формат адаптера PC Card Type II) в 2000 году, тогда как Hitachi вошла на этот рынок в 2003 году. Такие накопители имеют объем до 20 Гбайт и более и могут, в зависимости от модели, применяться везде, где есть разъем PC Card.

Следует отметить, что накопители этого диаметра получили вторую жизнь благодаря МРЗ-плейерам различных производителей. В частности, к началу 2005 года на рынке было представлено множество моделей МРЗ-плейеров, укомплектованных жестким диском объемом 20-60 Гбайт и выпускаемых компаниями iRiver, Toshiba, Apple, Creative и множеством других.

Накопители диаметром 1 дюйм В 1998 году IBM представила накопитель диаметром 1 дюйм, который был назван MicroDrive. Накопитель содержит одну пластину размером с монету в 25 центов! Современ ные накопители MicroDrive могут иметь размер до 4 Гбайт и более. Их размер и электриче ские характеристики совпадают с аналогичными показателями адаптера CompactFlash Type II, поэтому они могут использоваться в любых устройствах, поддерживающих работу с адап терами CompactFlash, включая цифровые камеры, PDA, проигрыватели МРЗ и т.д. Производ ство жестких дисков компании IBM в 2003 году было продано компании Hitachi, что привело к формированию группы Hitachi Global Storage Technologies.

Поверхностная плотность записи Замечание ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ В 1992 году компания HP представила жесткий диск KittyHawk объемом 20 Мбайт и диаметром 1,3 дюйма, изначально предназначаемый для рынка наладонных компьютеров. В 1994 году была выпущена модель объемом 40 Мбайт. Такие маленькие диски были дорогими и слишком опережали свое время, как и нала донные компьютеры, для которых они предназначались. После двух лет незначительных продаж компания HP в 1994 году отказалась от семейства KittyHawk.

Другие проблемы, связанные с формой и размером накопителей Производители портативных компьютеров разработали несколько технологий монтиро вания жестких дисков в корпусе ноутбуков, что может привести к проблемам при модерниза ции или сборке последних. В большинстве систем используется лоток или определенный мо дуль, который содержит накопитель и обеспечивает электрическое подключение к остачьным подсистемам компьютера.

Процесс модернизации заключается в установке нового диска в лоток с последующей вставкой лотка в портативный компьютер. Жесткий диск может продаваться будучи уже смонтированным в модуле или же отдельно с возможностью установки в лоток старого диска.

Кроме того, можно приобрести только новый жесткий диск или только лоток. Обычно от дельно взятый жесткий диск (даже в комплекте с лотком) стоит намного дешевле, чем жест кий диск, предварительно установленный в лоток.

Если приобрести жесткий диск у производителя компьютера в качестве запасной части, он будет предоставлен вместе с лотком или модулем (рис. 9.4). Но обычно в такой комплекта ции жесткий диск будет вдвое дороже отдельно приобретаемого жесткого диска. Если же ку пить жесткий диск у стороннего производителя, он может быть без лотка или модуля, кото рые можно заказать отдельно. В зависимости от модели, отдельный лоток будет стоит около 50 долларов. Если планируется заменить жесткий диск в портативном компьютере, дополни тельный лоток не потребуется, поскольку подойдет старый.

Рис. 9.4. Лоток жесткого диска, используемый в портативных компьютерах ThinkPad Использование лотка намного упрощает замену жесткого диска. В большинстве ноутбу ков средней и высшей ценовой категории заменить жесткий диск намного проще, чем в на стольном компьютере. В некоторых портативных компьютерах жесткий диск устанавливает ся во внешний отсек и может быть заменен без вскрытия корпуса компьютера, если жесткий диск установлен в лоток подходящего размера. За счет этого с одним и тем же компьютером 270 Глава 9. Накопители на жестких дисках могут работать несколько человек, используя собственные жесткие диски. Кроме того, таким же образом можно загружать различные операционные системы на одном и том же портатив ном компьютере.

Например, замена жесткого диска в компьютерах ThinkPad 770 занимает 10 секунд. Чтобы изъять жесткий диск, достаточно сдвинуть держатель для снятия крышки, захватить вкладку лотка и вытащить лоток (с жестким диском внутри) из отсека. Чтобы установить новый жест кий диск, следует вставить лоток (с диском внутри) в отсек, закрыть крышку и заблокировать ее.

К сожалению, не все компьютеры проектируются таким образом, поэтому после приобре тения отдельного жесткого диска без лотка для конкретной модели ноутбука придется потра тить некоторое время на извлечение старого диска из лотка и установку в лоток нового жест кого диска. Обратите внимание, что лотки и модули не полностью совместимы, поскольку обычно проектируются для конкретной модели (или серии моделей).

Если приходится часто использовать несколько дисков, имеет смысл приобрести допол нительные лотки и модули. Обычно установка или удаление диска из лотка требует несколь ких минут, а для замены диска, установленного в лотке, достаточно нескольких секунд.

Одним из важных аспектов установки и модернизации жестких дисков для портативных компьютеров является поддержка жесткого диска в BIOS. Некоторые старые BIOS поддер живают жесткие диски лишь ограниченного объема. В ряде случаев может помочь перепро шивка Flash BIOS.

Кроме поддержки BIOS, следует учитывать особенности физического монтирования.

Вне зависимости от используемого лотка (нового или старого), обратите внимание на высоту жесткого диска. Накопители диаметром 2,5 дюйма имеют различную высоту, и каждый пор тативный компьютер имеет предел высоты устанавливаемого жесткого диска. Обычно вместо более высокого диска можно установить более низкий, но не наоборот.

Принципы работы накопителей на жестких дисках В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожжи и секторы по 512 байт каждый (рис. 9.5).

Сектор Внешняя дорожка (0) Средняя дорожка Внутрення дорожка Рис. 9.5. Дорожки и секторы накопителя на жестких дисках В накопителях обычно устанавливается несколько дисков, и данные записываются на обеих сторонах каждого из них. В большинстве накопителей есть по меньшей мере два или три диска (что позволяет выполнять запись на четырех или шести сторонах), но существуют также устройства, содержащие до 11 и более дисков. Однотипные (одинаково расположен ные) дорожки на всех сторонах дисков объединяются в цилиндр (рис. 9.6). Для каждой сторо ны диска предусмотрена своя дорожка чтения/записи, но при этом все головки смонтированы на общем стержне, или стойке. Поэтому головки не могут перемещаться независимо друг от друга и двигаются только синхронно.

Принципы работы накопителей на жестких дисках Внешний цилиндр (0) Средний цилиндр Внутренний цилиндр Диски Рис. 9.6. Цилиндр накопителя на жестких дисках Жесткие диски вращаются намного быстрее, чем гибкие. Частота их вращения даже в большинстве первых моделей составляла 3 600 об/мин (т.е. в 10 раз больше, чем в накопите ле на гибких дисках) и до последнего времени была почти стандартом для жестких дисков.

Но в настоящее время частота вращения жестких дисков возросла. В ноутбуках устанавлива ются модели с частотами 4 200, 5 400 и 7 200, в то время как большинство серийно выпускае мых накопителей, используемых в настоящее время в персональных компьютерах, имеют скорость вращения дисков 7 200 об/мин. Скорость вращения дисков моделей с улучшенными рабочими характеристиками достигает 10 000 об/мин. Накопители со скоростью вращения 10 000 или 15 000 об/мин используются обычно только в высокоэффективных рабочих стан циях или серверах, для которых высокая стоимость жестких дисков, повышенное тепловыде ление и шум не играют существенной роли. Высокие скорости вращения жесткого диска в со четании с механизмами быстрого позиционирования головок и увеличенным количеством секторов, содержащихся на каждой дорожке, являются теми факторами, которые определяют общую производительность жесткого диска.

При нормальной работе жесткого диска головки чтения/записи не касаются (и не должны касаться!) дисков. Но при выключении питания и остановке дисков они опускаются на по верхность. Во время работы устройства между головкой и поверхностью вращающегося диска образуется очень малый воздушный зазор (воздушная подушка). Если в этот зазор попадет пылинка или произойдет сотрясение, головка "столкнется" с диском, вращающимся "на пол ном ходу". Если удар будет достаточно сильным, произойдет поломка головки. Последствия этого могут быть разными Ч от потери нескольких байтов данных до выхода из строя всего накопителя. Поэтому в большинстве накопителей поверхности магнитных дисков легируют и покрывают специальными смазками, что позволяет устройствам выдерживать ежедневные "взлеты" и "приземления" головок, а также более серьезные потрясения.

272 Глава 9. Накопители на жестких дисках В некоторых наиболее современных накопителях вместо конструкции CSS (Contact Start Stop) используется механизм загрузки/разгрузки, который не позволяет головкам входить в контакт с жесткими дисками даже при отключении питания накопителя. Этот механизм был впервые использован в 2,5-дюймовых накопителях портативных компьютеров, для которых устойчивость к механическим воздействиям играет весьма важную роль. В механизме загруз ки/разгрузки используется наклонная панель, расположенная прямо над внешней поверхно стью жесткого диска. Когда накопитель выключен или находится в режиме экономии потреб ляемой мощности, головки съезжают на эту панель. При подаче электроэнергии разблокировка головок происходит только тогда, когда скорость вращения жестких дисков достигнет нужной величины. Поток воздуха, создаваемый при вращении дисков (аэростатический подшипник), позволяет избежать возможного контакта между головкой и поверхностью жесткого диска.

Поскольку пакеты магнитных дисков содержатся в плотно закрытых корпусах и их ре монт не предусмотрен, плотность дорожек на них очень высока Ч до 96 тыс. на дюйм и более (Hitachi Travelstar 80GH). Блоки головок и дисков (Head Disk Assembly Ч HDA) собирают в специальных цехах, в условиях практически полной стерильности. Обслуживанием HDA занимаются считанные фирмы, поэтому ремонт или замена каких-либо деталей внутри гер метичного блока HDA обходится очень дорого. Вам придется смириться с мыслью, что рано или поздно накопитель выйдет из строя, и вопрос только в том, когда это произойдет и успеете ли вы сохранить свои данные.

Внимание!

Вскрывать накопитель на жестких дисках в "домашних условиях" не рекомендуется. Некоторые произво дители накопителей конструктивно выполняют их таким образом, что при вскрытии обрывается защитная лента. Вскрыв самостоятельно накопитель, вы тем самым разрываете эту защитную ленту и лишаетесь га рантийных обязательств производителя.

Многие пользователи считают накопители на жестких дисках самыми хрупкими и нена дежными узлами компьютеров, и, вообще говоря, они правы. Однако во время семинаров по аппаратному обеспечению компьютеров и проблемам восстановления данных, которые я ве ду, накопители практически постоянно работали со снятыми крышками. Иногда приходилось даже снимать и устанавливать на место крышки работающих накопителей, и, несмотря на это, они по сей день продолжают успешно работать и с крышками, и без них. Разумеется, я не со ветую вам делать то же самое со своими устройствами;

к тому же я никогда не стал бы так экспериментировать с дорогостоящими дисками большой емкости.

Дорожки и секторы Дорожка Ч это одно "кольцо" данных на одной стороне диска. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Во мно гих накопителях ее емкость превышает 100 тыс. байт, и отводить такой блок для хранения не большого файла крайне расточительно. Поэтому дорожки на диске разбивают на нумерован ные отрезки, называемые секторами.

Количество секторов может быть разным в зависимости от плотности дорожек и типа на копителя. Например, дорожка гибких дисков может содержать от 8 до 36 секторов, а дорожка жесткого диска Ч 900 и более секторов. Секторы, создаваемые с помощью стандартных про грамм форматирования, имеют емкость 512 байт, но не исключено, что в будущем эта величи на изменится.

Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, в отличие от головок и цилиндров, от счет которых ведется с нуля. Например, дискета HD (High Density) формата 3,5 дюйма (емкостью 1,44 Мбайт) содержит 80 цилиндров, пронумерованных от 0 до 79, в дисководе установлены две го ловки (с номерами 0 и 1), и каждая дорожка цилиндра разбита на 18 секторов (1-18).

Принципы работы накопителей на жестких дисках При форматировании диска в начале и конце каждого сектора создаются дополнительные области для записи их номеров, а также прочая служебная информация, благодаря которой кон троллер идентифицирует начало и конец сектора. Это позволяет отличать неформатированную и форматированную емкости диска. После форматирования емкость диска уменьшается, и с этим приходится мириться, поскольку для обеспечения нормальной работы накопителя некото рое пространство на диске должно быть зарезервировано для служебной информации.

В начале каждого сектора записывается его заголовок (или префикс Ч prefix portion), по которому определяется начало и номер сектора, а в конце Ч заключение (или суффикс Ч suffix portion), в котором находится контрольная сумма {checksum), необходимая для провер ки целостности данных. В большинстве новых дисководов вместо заголовка используется так называемая запись No-ID, вмещающая в себя больший объем данных.

Помимо указанных областей служебной информации, каждый сектор содержит область данных емкостью 512 байт. При форматировании низкого уровня (физическом) всем байтам данных присваивается некоторое значение, например F6h. Электронные схемы накопителей с большим трудом справляются с кодированием и декодированием некоторых шаблонов, по скольку эти шаблоны используются только при тестировании дисководов, выполняемом производителем в процессе первоначального форматирования. Использование специальных тестовых шаблонов позволяет выявить ошибки, которые не обнаруживаются с помощью обычных шаблонов данных.

Замечание Форматирование низкого уровня обсуждается далее в главе. Не путайте его с форматированием высокого уровня, которое выполняется с помощью программы Windows Explorer и команды FORMAT DOS.

Заголовки и трейлеры (записи контрольной суммы) секторов не зависят от операционной и файловой систем, а также файлов, хранящихся на жестком диске. Помимо трейлеров и за головков, существует множество промежутков в секторах, между секторами на каждой до рожке и между дорожками, но ни один из этих промежутков не может быть использован для записи данных. Промежутки создаются во время форматирования на низшем (физическом) уровне, при котором удаляются все записанные данные. На жестком диске промежутки вы полняют точно такие же функции, как и на магнитофонной кассете, где они используются для разделения музыкальных записей. Начальные, завершающие и промежуточные пробелы представляют собой именно то пространство, которое определяет разницу между форматной и неформатной емкостью диска. Дискета емкостью 2 Мбайт (до форматирования) имеет форматную емкость 1,44 Мбайт. Старый жесткий диск Seagate ST-4038, имеющий неформат ную емкость 38 Мбайт, после форматирования "уменьшается" до 32 Мбайт (форматная ем кость). Форматирование низкого уровня современных жестких дисков AT A/IDE и SCSI вы полняется еще на заводе, поэтому изготовитель указывает только форматную емкость диска.

Тем не менее практически на всех дисках имеется некоторое зарезервированное пространство для управления данными, которые будут записаны на диске.

Форматирование дисков Различают два вида форматирования диска:

Х физическое, или форматирование низкого уровня;

Х логическое, или форматирование высокого уровня.

При форматировании гибких дисков с помощью программы Проводник (Windows Explorer) или команды DOS FORMAT выполняются обе операции.

Однако для жестких дисков эти операции следует выполнять отдельно. Более того, для жесткого диска существует и третий этап, выполняемый между двумя указанными операция ми форматирования, Ч разбивка диска на разделы. Создание разделов абсолютно необходимо Глава 9. Накопители на жестких дисках в том случае, если вы предполагаете использовать на одном компьютере несколько операци онных систем. Физическое форматирование всегда выполняется одинаково, независимо от свойств операционной системы и параметров форматирования высокого уровня (которые мо гут быть различными для разных операционных систем). Это позволяет совмещать несколько операционных систем на одном жестком диске. При организации нескольких разделов на од ном накопителе каждый из них может использоваться для работы под управлением своей операционной системы либо представлять отдельный том (volume), или логический диск (logical drive). Тому, или логическому диску, система присваивает буквенное обозначение.

Таким образом, форматирование жесткого диска выполняется в три этапа.

1. Форматирование низкого уровня.

2. Организация разделов на диске.

3. Форматирование высокого уровня.

Форматирование низкого уровня В процессе форматирования низкого уровня дорожки диска разбиваются на секторы.

При этом записываются заголовки и заключения секторов (префиксы и суффиксы), а также формируются интервалы между секторами и дорожками. Область данных каждого сектора заполняется фиктивными значениями или специальными тестовыми наборами данных. В на копителях на гибких дисках количество секторов на дорожке определяется типом дискеты и дисковода;

количество секторов на дорожке жесткого диска зависит от интерфейса накопите?

ля и контроллера. \ В первых контроллерах ST-506/412 при записи по методу MFM дорожки разбивались на 17 секторов, а в контроллерах этого же типа, но с RLL-кодированием количество секторов уве личилось до 26. В накопителях ESDI на дорожке содержится 32 и более секторов. В накопителях IDE контроллеры встроенные, и, в зависимости от их типа, количество секторов колеблется в пределах 17-700 и более. Накопители SCSI Ч это накопители IDE со встроенным адаптером шины SCSI (контроллер тоже встроенный), поэтому количество секторов на дорожке может быть совершенно произвольным и зависит только от типа установленного контроллера.

Практически во всех накопителях IDE и SCSI используется так называемая зонная запись с переменным количеством секторов на дорожке. Дорожки, более удаленные от центра, а зна чит, и более длинные содержат большее число секторов, чем близкие к центру. Один из спо собов повышения емкости жесткого диска Ч разделение внешних цилиндров на большее ко личество секторов по сравнению с внутренними цилиндрами. Теоретически внешние цилинд ры могут содержать больше данных, так как имеют большую длину окружности (рис. 9.7).

Сектор Рис. 9.7. Стандартная запись Ч количество секторов одинаково на всех дорожках При стандартной записи данных пространство внешних дорожек используется крайне не эффективно, так как эти дорожки, отличающиеся значительно большей протяженностью, со держат то же количество данных, что и внутренние дорожки. Один из способов увеличения емкости жесткого диска при форматировании низкого уровня состоит в создании большего количества секторов во внешних цилиндрах диска, чем во внутренних. Внешние цилиндры Принципы работы накопителей на жестких дисках имеют большую длину окружности и поэтому могут содержать большее количество данных.

В накопителях, не использующих метод зонной записи, в каждом цилиндре содержится оди наковое количество данных, несмотря на то что длина дорожки внешних цилиндров может быть вдвое больше, чем внутренних. Это приводит к нерациональному использованию емко сти запоминающего устройства, так как носитель должен обеспечивать надежное хранение данных, записанных с той же плотностью, что и во внутренних цилиндрах. В том случае, если количество секторов, приходящихся на каждую дорожку, фиксировано, как это бывает при использовании контроллеров ранних версий, емкость накопителя определяется плотностью записи внутренней (наиболее короткой) дорожки.

При зонной записи цилиндры разбиваются на группы, которые называются зонами, при чем по мере продвижения к внешнему краю диска дорожки разбиваются на все большее число секторов. Во всех цилиндрах, относящихся к одной зоне, количество секторов на дорожках одинаковое. Возможное количество зон зависит от типа накопителя;

в большинстве уст ройств их бывает 10 и более (рис. 9.8).

Внешняя зона Х Сектор Рис. 9.8. Зонная запись: количество секторов на дорожках изменяется по мере перемещения от центра диска Еще одно свойство зонной записи состоит в том, что скорость обмена данными с накопите лем может изменяться и зависит от зоны, в которой в конкретный момент располагаются голов ки. Происходит это потому, что секторов во внешних зонах больше, а угловая скорость враще ния диска постоянна (т.е. линейная скорость перемещения секторов относительно головки при считывании и записи данных на внешних дорожках оказывается выше, чем на внутренних).

В табл. 9.2 показан пример зон, определенных в жестком диске Hitachi Travelstar 7K (диаметр 2,5 дюйма). Показано количество секторов на дорожку для каждой зоны, а также итоговая скорость передачи данных.

Таблица 9.2. Зоны жесткого диска Hitachi Travelstar 7KG0 (512 байт на сектор, 7200 об/мин) Скорость передачи данных, Мбайт/с Секторов на дорожку Зона 44, 43, 42, 41, 39, 37, 36, 34, 32, 29, 29, 28, 26, 25, 23, 22, Глава 9. Накопители на жестких дисках Этот накопитель имеет 54 288 дорожки на каждой поверхности диска;

дорожки разделены на 16 зон. В нулевой зоне содержится наибольшее количество секторов Ч 720 на каждую до рожку. Каждая дорожка в этой зоне имеет размер 368 640 байт, а дорожка в 15-й зоне содер жит только 184 320 байт.

При использовании метода зонной записи каждая поверхность диска содержит уже около 545 секторов на дорожку. Если не использовать метод зонной записи, то каждая дорожка бу дет ограничена 360 секторами. Выигрыш при использовании метода зонной записи составля ет около 51%.

Обратите внимание на различия в скорости передачи данных для каждой зоны. Дорожки во внешней зоне (нулевой) имеют скорость передачи данных 44,24 Мбайт/с, что на 100% больше, чем 22,12 Мбайт/с во внутренней зоне (15). Именно это свойство диска объясняет различие в результатах измерения параметров диска с помощью программ тестовых пакетов, т.е. каждая программа измеряет скорость передачи данных в различных зонах.

Спецификация АТА-6 (Ultra-ATА/100) поддерживает теоретическую скорость передачи данных 100 Мбайт/с, т.е. скорость интерфейса. Сравните ее с реальной скоростью носителя 22-44 Мбайт/с (средняя 33 Мбайт/с).

Тем не менее накопители SCSI и АТА, содержащие встроенные контроллеры дисков, позволяют выполнять форматирование дорожек, имеющих разное количество секторов. Кон троллеры, встраиваемые в накопители этих типов, полностью поддерживают алгоритм зон ной записи, что позволяет преобразовывать физические цилиндры, головки и секторы в соот ветствующее количество логических цилиндров, головок и секторов. В результате на носите ле создаются дорожки, содержащие одинаковое количество секторов. Базовая система ввода вывода предназначена для обработки дорожек, содержащих одинаковое количество секторов по всей площади жесткого диска, поэтому дисководы, поддерживающие метод зонной записи, должны работать с помощью схемы трансляции секторов.

Метод зонной записи был принят производителями жестких дисков, что позволило повы сить емкость устройств на 20-50% по сравнению с накопителями, в которых число секторов на дорожке является фиксированным. Сегодня зонная запись используется почти во всех на копителях IDE и SCSI.

Организация разделов на диске Разделы, создаваемые на жестком диске, обеспечивают поддержку различных файловых систем, каждая из которых располагается на определенном разделе диска.

В каждой файловой системе используется определенный метод, позволяющий распреде лить пространство, занимаемое файлом, по логическим элементам, которые называются кла стерами или единичными блоками памяти. На жестком диске может быть от одного (как ми нимум) до четырех разделов, каждый из которых поддерживает файловую систему какого нибудь одного или нескольких типов. В настоящее время PC-совместимые операционные системы используют файловые системы трех типов.

Х FAT {File Allocation Table Ч таблица размещения файлов). Это стандартная файловая сис тема для DOS, Windows Эх и Windows NT. В разделах FAT под DOS допустимая длина имен файлов Ч 11 символов (8 символов собственно имени и 3 символа расширения), а объем тома (логического диска) Ч до 2 Гбайт. Под Windows Эх/Windows NT 4.0 и выше допустимая длина имен файлов Ч 255 символов.

Х С помощью программы FDISK можно создать только два физических раздела FAT на жестком диске Ч основной и дополнительный, а в дополнительном разделе можно соз дать до 25 логических томов. Программа Partition Magic может создавать четыре ос новных раздела или три основных и один дополнительный.

Принципы работы накопителей на жестких дисках Х FAT32 (File Allocation Table, 32-bit Ч 32-разрядная таблица размещения файлов). Использу ется с Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98/Me и Windows 20O0/XP В таблицах FAT 32 ячейкам размещения соответствуют 32-разрядные числа. При такой файловой структуре объем тома (логического диска) может достигать 2 Тбайт (2 048 Гбайт).

Х NTFS (Windows NT File System Ч файловая система Windows NT). Доступна только в операционной системе Windows NT/2000/XP/2003. Длина имен файлов может дос тигать 256 символов, а размер раздела (теоретически) Ч 16 Эбайт (16х10' байт). NTFS обеспечивает дополнительные возможности, не предоставляемые другими файловыми системами, например средства безопасности.

До появления Windows XP наиболее распространенной файловой системой была FAT32.

В современных системах более широко используется NTFS, которая является "родной" фай ловой системой ХР. Тем не менее FAT поддерживается практически каждой операционной системой, что делает ее оптимальным вариантом для использования в смешанных операци онных средах. FAT32 и NTFS предоставляют дополнительные возможности, но не являются универсально совместимыми с другими операционными системами.

Создание разделов на диске выполняется с помощью поставляемой с операционной систе мой программы. Например, программа FDISK, используемая для выполнения этой задачи, по ставляется в комплекте с операционными системами DOS и Windows 9г/Ме, тогда как про грамма DISKPART и встроенный компонент Управление дисками (Disk Management) оснаст ки Управление компьютером (Computer Management) входят в поставку Windows XP.

Программы FDISK и DISKPART, а также различные средства, используемые для создания раз делов, дают возможность определить объем создаваемого раздела, начиная с одного мегабайта (или 1%) и заканчивая полной емкостью жесткого диска;

кроме того, они позволяют указать размеры раздела в соответствии с требованиями той или иной файловой системы. Можно соз дать столько разделов, сколько потребуется, однако многие пользователи стремятся остановить ся на одном, максимум двух разделах. До появления FAT32 сделать это было значительно труд нее, поскольку максимальный размер разделов в файловой системе FAT16 составлял всего 2 Гбайт. В FAT32 максимальный размер раздела может доходить уже до 2048 Гбайт.

Внимание!

Программы FDISK и DISKPART, а также различные инструменты для создания разделов, встроенные в операционные системы, не позволяют изменять размер уже существующих разделов Ч только создавать или удалять. При удалении раздела происходит уничтожение данных, расположенных в этом разделе.

Создание раздела приводит к потере доступа к данным, хранившимся в той части диска, которая была ис пользована для создания нового раздела. Для управления разделами без разрушения данных воспользуй тесь программами сторонних разработчиков, к числу которых относятся Partition Magic от PowerQuest и Partition Commander компании V-Communications.

После создания разделов необходимо выполнить форматирование высокого уровня с по мощью средств операционной системы.

Форматирование высокого уровня При форматировании высокого уровня операционная система создает структуры для ра боты с файлами и данными. В каждый раздел (логический диск) заносится загрузочный сек тор тома (Volume Boot Sector Ч VBS), две копии таблицы размещения файлов (FAT) и корневой каталог (Root Directory). С помощью этих структур данных операционная систе ма распределяет дисковое пространство, отслеживает расположение файлов и даже "обходит", во избежание проблем, дефектные участки на диске.

В сущности, форматирование высокого уровня Ч это не столько форматирование, сколько создание оглавления диска и таблицы размещения файлов. "Настоящее" форматирование Ч это форматирование низкого уровня, при котором диск разбивается на дорожки и секторы.

278 Глава 9. Накопители на жестких дисках С помощью DOS-команды FORMAT для гибкого диска осуществляются сразу оба типа форма тирования, а для жесткого Ч только форматирование высокого уровня. Чтобы выполнить фи зическое форматирование жесткого диска, необходима специальная программа, обычно пре доставляемая производителем диска.

Основные компоненты накопителей на жестких дисках Существует много различных типов накопителей на жестких дисках, но практически все они состоят из одних и тех же основных узлов. Конструкции этих узлов, а также качество ис пользуемых материалов могут быть различными, но основные их рабочие характеристики и принципы функционирования одинаковы. К основным элементам конструкции типичного накопителя на жестком диске относятся следующие:

Х диски;

Х головки чтения/записи;

Х механизм привода головок;

Х двигатель привода дисков;

Х печатная плата со схемами управления;

Х кабели и разъемы;

Х элементы конфигурации (перемычки и переключатели).

Эти компоненты представлены на рис. 9.9.

Рычаг перемещения Верхняя часть головок Привод корпуса Диски головок Отверстия для воздуха (воздушный фильтр располагается снизу) Шасси 7. V Головка чтения/записи Крепежные отверстия Плата со схемами Разьем для управления управления двигателем Разьемдля подключения ^ " Д - Разьем контроллера интерфейса к накопителю Рис. 9.9. Основные узлы накопителя на жестком диске Диски, двигатель привода дисков, головки и механизм привода головок обычно размеща ются в герметичном корпусе, который называется HDA {Head Disk Assembly Ч блок головок и дисков). Обычно этот блок рассматривается как единый узел;

его почти никогда не вскры вают. Прочие узлы, не входящие в блок HDA (печатная плата, лицевая панель, элементы конфигурации и монтажные детали) являются съемными.

Основные компоненты накопителей на жестких дисках Диски Обычно в накопителе содержится один или несколько магнитных дисков. За прошедшие годы установлен ряд стандартных размеров накопителей, которые определяются в основном размерами дисков, а именно:

Х 5,25 дюйма (на самом деле Ч 130 мм, или 5,12 дюйма);

Х 3,5 дюйма (на самом деле Ч 95 мм, или 3,74 дюйма);

Х 2,5 дюйма (на самом деле Ч 65 мм, или 2,56 дюйма);

Х 1,8 дюйма (на самом деле Ч 48 или 1,89 дюйма);

Х 1 дюйм (насамом деле Ч34 мм, или 1,33 дюйма).

В большинстве накопителей устанавливается минимум два диска, хотя в некоторых ма лых моделях бывает и по одному. Количество дисков ограничивается физическими размера ми накопителя, а именно высотой его корпуса. Самое большое количество дисков в накопите лях формата 3,5 дюйма, с которым мне приходилось встречаться, равно 12.

Раньше почти все диски производились из алюминиевого сплава, довольно прочного и легкого. Но со временем возникла потребность в накопителях, сочетающих малые размеры и большую емкость. Поэтому в качестве основного материала для дисков стало использовать ся стекло, а точнее, композитный материал на основе стекла и керамики. Один из таких мате риалов называется МетСог и производится компанией Dow Corning. Он значительно проч нее, чем каждый из его компонентов в отдельности. Стеклянные диски отличаются большей прочностью и жесткостью, поэтому их можно сделать в два раза тоньше алюминиевых (а ино гда еще тоньше). Кроме того, они менее восприимчивы к перепадам температур, т.е. их разме ры при нагреве и охлаждении изменяются весьма незначительно. В настоящее время в неко торых накопителях, выпускаемых такими компаниями, как IBM/Hitachi, Seagate, Toshiba, Areal Technology, Western Digital и Maxtor, уже используются стеклянные или стеююкера мические диски. А в ближайшие годы большинство производителей перейдут на выпуск стеклянных дисков, которые заменят стандартные алюминиевые.

Рабочий слой диска Независимо от того, какой материал используется в качестве основы диска, он покры вается тонким слоем вещества, способного сохранять остаточную намагниченность после воздействия внешнего магнитного поля. Этот слой называется рабочим или магнитным, и именно в нем сохраняется записанная информация. Самыми распространенными янляются следующие типы рабочего слоя:

Х оксидный;

Х тонкопленочный;

Х двойной антиферромагнитный (antiferromagnetically coupled Ч AFC).

Оксидный слой Оксидный слой представляет собой полимерное покрытие с наполнителем из окиси желе за. Наносят его следующим образом. Сначала на поверхность быстро вращающегося алюми ниевого диска разбрызгивается суспензия порошка оксида железа в растворе полимера.

За счет действия центробежных сил она равномерно растекается по поверхности диска от центра к внешнему краю. После полимеризации раствора поверхность шлифуется. Затем на нее наносится еще один слой чистого полимера, обладающего достаточной прочностью и низ ким коэффициентом трения, и диск окончательно полируется. Если вам удастся заглянуть внутрь накопителя с такими дисками, то вы увидите, что они коричневого или желтого цвета.

Чем выше емкость накопителя, тем более тонким и гладким должен быть рабочий слой дисков. Но добиться качества покрытия, необходимого для накопителей большой емкости, 280 Глава 9. Накопители на жестких дисках в рамках традиционной технологии оказалось невозможным. Поскольку оксидный слой до вольно мягкий, он крошится при "столкновениях" с головками (например, при случайных со трясениях накопителя). Диски с таким рабочим слоем использовались с 1955 года, и продер жались они так долго благодаря простоте технологии и низкой стоимости. Однако в совре менных моделях накопителей они полностью уступили место тонкопленочным дискам.

Тонкопленочный слой Тонкопленочный рабочий слой имеет меньшую толщину, он прочнее, и качество его покры тия гораздо выше. Эта технология легла в основу производства накопителей нового поколе ния, в которых удалось существенно уменьшить величину зазора между головками и поверх ностями дисков, что позволило повысить плотность записи. Сначала тонкопленочные диски использовались только в высококачественных накопителях большой емкости, но сейчас они применяются практически во всех накопителях.

Термин тонкопленочный рабочий слой очень удачен, так как это покрытие гораздо тоньше, чем оксидное. Тонкопленочный рабочий слой называют также гальванизированным или напыленным, поскольку наносить тонкую пленку на поверхность дисков можно по-разному.

Тонкопленочный гальванизированный рабочий слой получают путем электролиза. Это про исходит почти так же, как при хромировании бампера автомобиля. Алюминиевую подложку диска последовательно погружают в ванны с различными растворами, в результате чего она покрывается несколькими слоями металлической пленки. Рабочим слоем служит слой из сплава кобальта толщиной всего около 1 микродюйма (приблизительно 0,025 мкм).

Метод напыления рабочего слоя заимствован из полупроводниковой технологии. Суть его сводится к тому, что в специальных вакуумных камерах вещества и сплавы вначале перево дятся в газообразное состояние, а затем осаждаются на подложку. На алюминиевый диск сна чала наносится слой фосфорита никеля, а затем магнитный кобальтовый сплав, толщина ко торого составляет всего 1-2 микродюйма (0,025-0,05 мкм). Затем поверх магнитного слоя на диск наносится очень тонкое (порядка 0,025 мкм) углеродное защитное покрытие, обладаю щее исключительной прочностью. Это самый дорогостоящий процесс из всех описанных вы ше, так как для его проведения необходимы условия, приближенные к полному вакууму.

Как уже отмечалось, толщина магнитного слоя, полученного методом напыления, состав ляет около 0,025 мкм. Его исключительно гладкая поверхность позволяет сделать зазор меж ду головками и поверхностями дисков гораздо меньшим, чем это было возможно раньше (0,076 мкм). Чем ближе к поверхности рабочего слоя располагается головка, тем выше плот ность расположения зон смены знака на дорожке записи и, следовательно, плотность диска.

Кроме того, при увеличении напряженности магнитного поля по мере приближения головки к магнитному слою увеличивается амплитуда сигнала;

в результате соотношение "сигнал шум" становится более благоприятным.

И при гальваническом осаждении, и при напылении рабочий слой получается очень тон ким и прочным. Поэтому вероятность "выживания" головок и дисков в случае их контакта друг с другом на большой скорости существенно повышается. И действительно, современные накопители с дисками, имеющими тонкопленочные рабочие слои, практически не выходят из строя при вибрациях и сотрясениях. Оксидные покрытия в этом отношении гораздо менее надежны. Если бы вы смогли заглянуть внутрь корпуса накопителя, то увидели бы, что тон копленочные покрытия дисков напоминают серебристую поверхность зеркал.

Двойной антиферромагнитный слой Последним достижением в технологии изготовления носителей жестких дисков является использование антиферромагнитных двойных слоев (antiferromagnetically coupled Ч AFC), позволяющих существенно увеличить плотность рабочего слоя, превысив наложенные ранее ограничения. Увеличение плотности материала дает возможность уменьшить толщину маг нитного слоя диска. Плотность записи жестких дисков (которая выражается в количестве до рожек на дюйм или в числе бит на дюйм) достигла той точки, в которой кристаллы магнитно Основные компоненты накопителей на жестких дисках го слоя, используемые для хранения данных, становятся настолько малы, что это приводит к их нестабильности и, как следствие, к низкой надежности запоминающего устройства.

Границы плотности, получившие название суперпарамагнитного ограничения, должны нахо диться в пределах от 30 до 50 Гбит/дюйм2. В настоящее время плотность записи данных уже достигла 35 Гбит/дюйм2, т.е. суперпарамагнитное ограничение становится довольно сущест венным фактором, определяющим свойства создаваемых накопителей.

Носители AFC состоят из двух магнитных слоев, разделенных довольно тонкой пленкой металлического рутения, толщина которой 3 атома (6 ангстрем). Для описания этого сверх тонкого слоя рутения использовался шутливый термин "пыльца эльфов" (pixie dust), приду манный в IBM. Подобная многослойная конструкция образует антиферромагнитное соеди нение, состоящее из верхнего и нижнего магнитных слоев, что позволяет различать эти слои по всей видимой высоте жесткого диска. Такая конструкция дает возможность использовать физически более толстые магнитные слои, имеющие более устойчивые кристаллы большого размера, благодаря чему носители могут функционировать как ординарный слой, отличаю щийся гораздо меньшей общей толщиной.

В 2001 году компания IBM использовала технологию AFC при создании целой серии 2,5-дюймовых накопителей Travelstar 30GN для портативных компьютеров;

жесткие диски этого типа стали первыми накопителями с рабочим слоем AFC, появившимися на рынке.

Кроме того, IBM начала создавать 3,5-дюймовые накопители с рабочим слоем AFC, исполь зуемые в настольных компьютерах. Первым накопителем этого типа стал Deskstar 120 GXP.

Использование рабочего слоя AFC позволит, как ожидается, повысить плотность записи дан ных до 1000 Гбит/дюйм2 и более.

Головки чтения/записи В накопителях на жестких дисках для каждой из сторон каждого диска предусмотрена собственная головка чтения/записи. Все головки смонтированы на общем подвижном карка се и перемещаются одновременно.

Конструкция каркаса с головками довольно проста. Каждая головка установлена на конце рычага, закрепленного на пружине и слегка прижимающего ее к диску. Мало кто знает о том, что диск как бы зажат между парой головок (сверху и снизу). И если бы это не повлекло за собой никаких последствий, можно было бы провести небольшой эксперимент: открыть на копитель и приподнять пальцем верхнюю головку. Как только бы вы ее отпустили, она вер нулась бы в первоначальное положение (то же самое произошло бы и с нижней головкой).

На рис. 9.10 показана стандартная конструкция механизма привода головок с подвижной катушкой.

Головки чтения/записи Ось вращения Подвижная катушка Магнит Кожух магнита Р и с. 9. 1 0. Головки чтения/записи и поворотный привод с подвижной катушкой 282 Глава 9. Накопители на жестких дисках Когда накопитель выключен, головки касаются дисков под действием пружин. При рас кручивании дисков аэродинамическое давление под головками повышается и они отрывают ся от рабочих поверхностей ("взлетают"). Когда диск вращается на полной скорости, зазор между ним и головками может составлять 0,5Ч5 микродюймов и даже больше.

В начале 1960-х годов величина зазора между диском и головками составляла 200-300 мик родюймов;

в современных накопителях она достигает 0,5 нм.

Внимание!

Общая тенденция такова: чем раньше был выпущен накопитель и чем меньше его емкость, тем больше за зор между головками и поверхностями дисков. Именно из-за малого размера этого зазора блок HDA мож но вскрывать только в абсолютно чистых помещениях: любая пылинка, попавшая в зазор, может привести к ошибкам при считывании данных и даже к столкновению головок с дисками на полном ходу. В последнем случае может быть повреждена или головка, или диск, что одинаково неприятно.

Именно поэтому сборка блоков HDA выполняется только в чистых помещениях, соответ ствующих требованиям класса 100 (или даже более высоким). Это означает, что в одном ку бическом футе воздуха может присутствовать не более 100 пылинок размером до 0,5 мкм.

Для сравнения: стоящий неподвижно человек каждую минуту выдыхает порядка 500 таких частиц! Поэтому помещения оснащаются специальными системами фильтрации и очистки воздуха. Блоки HDA можно вскрывать только в таких условиях.

Поддержка столь стерильных условий стоит немалых денег. Некоторые производители вы пускают "чистые цеха" в настольном исполнении. Стоят они всего несколько тысяч долларов и выглядят, как большие ящики с прозрачными стенками, в которые вмонтированы перчатки для рук оператора. Прежде чем приступить к работе, оператор должен вставить в ящик устройство и все необходимые инструменты, затем закрыть ящик и включить систему фильтрации. Через не которое время можно будет начинать разборку и прочие манипуляции с накопителем.

Существуют и другие способы создания стерильных условий. Представьте себе, напри мер, монтажный стол, отгороженный от окружающего пространства воздушной завесой, при чем непосредственно на рабочее место под давлением постоянно подается очищенный воздух.

Это напоминает устанавливаемые на зиму в дверях магазинов "занавески" из горячего возду ха, которые не мешают проходу, но и не дают теплу из помещения выйти наружу.

Поскольку подобное оборудование стоит довольно дорого, за ремонт накопителей на же стких дисках обычно берутся только их производители.

По мере развития технологии производства дисковых накопителей совершенствовались и конструкции головок чтения/записи. Первые головки представляли собой сердечники с об моткой (электромагниты). По современным меркам их размеры были огромными, а плот ность записи Ч чрезвычайно низкой. За прошедшие годы конструкции головок прошли дол гий путь развития от первых головок с ферритовыми сердечниками до современных гигант ских магниторезистивных моделей.

Механизмы привода головок Пожалуй, еще более важной деталью накопителя, чем сами головки, является механизм, кото рый устанавливает их в нужное положение и называется приводом головок. Именно с его помощью головки перемещаются от центра к краям диска и устанавливаются на заданный цилиндр.

Привод с подвижной катушкой используется практически во всех современных накопите лях. В отличие от систем с шаговыми двигателями, в которых перемещение головок осущест вляется вслепую, привод с подвижной катушкой использует сигнал обратной связи, чтобы можно было точно определить положения головок относительно дорожек и скорректировать их в случае необходимости. Такая система обеспечивает более высокое быстродействие, точ ность и надежность, чем традиционный привод с шаговым двигателем.

Привод с подвижной катушкой работает по принципу электромагнетизма. По конструк ции он напоминает обычный громкоговоритель. Как известно, в громкоговорителе подвижная Основные компоненты накопителей на жестких дисках катушка, соединенная с диффузором, может перемещаться в зазоре постоянного магнита.

При протекании через катушку электрического тока она смещается вместе с диффузором от носительно постоянного магнита. Если ток в катушке периодически изменяется (в соответст вии со звуковым электрическим сигналом), то возникающие при этом колебания диффузора порождают воспринимаемый человеком звук. В типичной конструкции привода подвижная катушка жестко соединяется с блоком головок и размещается в поле постоянного магнита.

Катушка и магнит никак не связаны между собой;

перемещение катушки осуществляется только под воздействием электромагнитных сил. При появлении в катушке электрического тока она так же, как и в громкоговорителе, смещается относительно жестко закрепленного по стоянного магнита, передвигая при этом блок головки. Подобный механизм оказывается весьма быстродействующим и не столь шумным, как привод с шаговым двигателем.

В отличие от привода с шаговым двигателем, в устройствах с подвижной катушкой нет за ранее зафиксированных положений. Вместо этого в них используется специальная система наведения (позиционирования), которая точно подводит головки к нужному цилиндру (поэтому привод с подвижной катушкой может плавно перемещать головки в любые положе ния). Эта система называется сервоприводом и отличается от ранее рассмотренной тем, что для точного наведения (позиционирования) головок используется сигнал обратной связи, не сущий информацию о реальном взаимном расположении дорожек и головок. Эту систему часто называют системой с обратной связью (или с автоматической регулировкой).

Колебания температур не сказываются на точности работы привода с подвижной катушкой и обратной связью. При сжатии и расширении дисков все изменения их размеров отслеживают ся сервоприводом, и положения головок (не будучи предопределенными) корректируются должным образом. Для поиска конкретной дорожки используется заранее записанная на диске вспомогательная информация (сервокод), и в процессе работы всегда определяется реальное по ложение цилиндра на диске с учетом всех отклонений температур. Поскольку сервокод считы вается непрерывно, в процессе нагрева накопителя и расширения дисков, например, головки от слеживают дорожку и проблем со считыванием данных не возникает. Поэтому привод с под вижной катушкой и обратной связью часто называют системой слежения за дорожками.

Автоматическая парковка головок При выключении питания с помощью контактной парковочной системы (Contact Start Stop Ч CSS) рычаги с головками опускаются на поверхности дисков. Накопители способны выдержать тысячи "взлетов" и "посадок" головок, но желательно, чтобы они происходили на специально предназначенных для этого участках поверхности дисков, на которых не записы ваются данные.

При этих взлетах и посадках происходит износ (абразия) рабочего слоя, так как из-под го ловок вылетают "клубы пыли", состоящие из частиц рабочего слоя носителя;

если же во вре мя взлета или посадки произойдет сотрясение накопителя, то вероятность повреждения голо вок и дисков существенно возрастет. Более современные накопители, использующие меха низм загрузки/разгрузки, включают в себя наклонную пластину, установленную непосредст венно над внешней поверхностью жестких дисков, что позволяет избежать контакта между головками и жесткими дисками даже при отключении накопителя. После прекращения пода чи напряжения накопитель с механизмом загрузки/разгрузки автоматически "паркует" головки на наклонной пластине.

Одним из преимуществ привода с подвижной катушкой является автоматическая пар ковка головок. Когда питание включено, головки позиционируются и удерживаются в рабочем положении за счет взаимодействия магнитных полей подвижной катушки и постоянного магнита. При выключении питания поле, удерживающее головки над конкретным цилин дром, исчезает, и они начинают бесконтрольно скользить по поверхностям еще не остановив шихся дисков, что может стать причиной повреждений. Для того чтобы предотвратить воз можные повреждения накопителя, поворотный блок головок подсоединяется к возвратной пружине. Когда компьютер включен, магнитное взаимодействие обычно превосходит упру 284 Глава 9. Накопители на жестких дисках гость пружины. Но при отключении питания головки под воздействием пружины перемеща ются в зону парковки до того, как диски остановятся. По мере уменьшения частоты вращения дисков головки с характерным потрескиванием "приземляются" именно в этой зоне.

Таким образом, чтобы в накопителях с приводом от подвижной катушки привести в дей ствие механизм парковки головок, достаточно просто выключить компьютер;

никакие специ альные программы для этого не нужны. В случае внезапного отключения питания головки паркуются автоматически.

Воздушные фильтры Почти во всех накопителях на жестких дисках используется два воздушных фильтра:

фильтр рециркуляции и барометрический фильтр. В отличие от сменных фильтров, которые устанавливались в старых накопителях больших машин, они располагаются внутри корпуса и не подлежат замене в течение всего срока службы накопителя.

В старых накопителях происходила постоянная перекачка воздуха снаружи внутрь уст ройства и наоборот сквозь фильтр, который нужно было периодически менять. В современ ных устройствах от этой идеи отказались. Фильтр рециркуляции в блоке HDA предназначен только для очистки внутренней "атмосферы" от небольших частиц рабочего слоя носителя, которые, несмотря на все предпринимаемые меры, все же осыпаются с дисков при взлетах и посадках головок, а также от любых других мелких частиц, которые могут проникнуть внутрь HDA. Поскольку накопители персональных компьютеров герметизированы и в них не проис ходит перекачки воздуха снаружи, они могут работать даже в условиях сильного загрязнения окружающего воздуха (рис. 9.11).

Поворотный привод с подвижной катушкой Фильтр рециркуляции \ Направление воздушных потоков Рис. 9.11. Циркуляция воздуха в накопителе на жестком диске Выше отмечалось, что блок HDA герметичен, однако это не совсем так. Внешний воздух проникает внутрь HDA сквозь барометрический фильтр, так как это необходимо для вырав нивания давления изнутри и снаружи блока. Именно потому, что жесткие диски не являются полностью герметичными устройствами, изготовители указывают для них диапазон высот над уровнем моря, в котором они сохраняют работоспособность (обычно от -300 до +3 000 м).

Для некоторых моделей максимальная высота подъема ограничена 2 000 м, поскольку в более Основные компоненты накопителей на жестких дисках разреженном воздухе просвет между головками и поверхностями носителей оказывается не достаточным. По мере изменения атмосферного давления воздух выходит из накопителя или наоборот Ч проникает в него сквозь вентиляционное отверстие, чтобы выровнять давление снаружи и внутри устройства. Тем не менее это не приводит к загрязнению "атмосферы" внутри накопителя. Дело в том, что барометрический фильтр, установленный на этом отвер стии, способен задерживать частицы размером более 0,3 мкм, что соответствует стандартам чистоты атмосферы внутри блока HDA. В некоторых устройствах используются более плот ные (тонкие) фильтры, позволяющие задерживать еще более мелкие частицы. Вы легко обна ружите вентиляционные отверстия на большинстве блоков HDA, в то время как сами баро метрические фильтры находятся внутри блока.

Несколько лет назад я проводил на Гавайях семинар, на котором присутствовали несколь ко сотрудников астрономической обсерватории, расположенной на горе Мауна-Кеа. Они жа ловались, что во всех их компьютерах жесткие диски очень быстро выходят из строя, а неко торые отказываются работать с самого начала. В этом нет ничего удивительного, поскольку обсерватория находится на вершине горы, высота которой 4200 м, а в таких условиях даже люди ощущают, мягко говоря, дискомфорт. Поэтому всем сотрудникам обсерватории было предписано пользоваться для хранения данных только дискетами или накопителями на маг нитной ленте. Через некоторое время компания Adstar (дочернее предприятие IBM, зани мающееся производством жестких дисков) разработала серию полностью герметичных нако пителей (но, конечно, с воздухом внутри) формата 3,5 дюйма. Поскольку воздух в этих уст ройствах находится под давлением, подобные накопители могут работать на любой высоте над уровнем моря (например, в самолете) и даже в экстремальных условиях Ч выдерживать сотрясения, колебания температур и т.д. Такие накопители предназначены для военных и промышленных целей.

Акклиматизация жестких дисков Как уже отмечалось, блок HDA плотно закрыт, но не герметизирован (исключение со ставляют накопители, предназначенные специально для военных целей, в частности для во енной авиации). Это означает, что блок HDA не является воздухонепроницаемым и внутри него содержится воздух. Для выравнивания давления в блоке предусмотрено закрытое фильтром отверстие, через которое воздух может проникать внутрь или наружу.

Барометрический фильтр не препятствует проникновению влаги внутрь блока HDA, поэто му по прошествии некоторого времени влажность воздуха внутри блока будет такой же, как и снаружи. Если влага начнет конденсироваться внутри блока HDA и в это время будет включено питание компьютера, то возникнут серьезные проблемы. В инструкциях по эксплуатации боль шинства жестких дисков приводятся таблицы или графики их акклиматизации при изменении условий окружающей среды (температуры и влажности). Особенно важно соблюдать эти усло вия при внесении накопителя с холода в теплое помещение, поскольку в такой ситуации кон денсация влаги практически неизбежна. Данное обстоятельство в первую очередь должны учи тывать владельцы портативных систем с жесткими дисками. Если, например, зимой оставить компьютер в багажнике автомобиля, а потом внести его в салон и включить без предварительно го прогрева, то последствия для накопителя могут оказаться весьма печальными.

Приведенная далее цитата и табл. 9.3 взяты из инструкции к накопителям компании Con trol Data Corporation (позже переименованной в Imprimis, а затем в Seagate).

"Если вы принесли устройство из холодного помещения или с улицы, где температура не превышала 10 С, не вскрывайте упаковку до тех пор, пока не будут удовлетворены приве денные ниже требования;

в противном случае из-за конденсации влаги может быть повреж дена механическая часть устройства и/или рабочий слой дисков. Накопитель необходимо выдержать в заводской упаковке в предполагаемых условиях эксплуатации в течение време ни, определяемого по приведенной здесь таблице.

286 Глава 9. Накопители на жестких дисках Таблица 9.3. Период акклиматизации накопителя Исходная температура, С Время акклиматизации, ч +4 -1 -7 -12 -18 -23 -29 -34 и ниже Как видно из таблицы, чем холоднее накопитель, тем дольше он должен прогреваться перед включением (время прогрева может доходить до суток и более)".

Двигатель привода дисков Двигатель, приводящий во вращение диски, часто называют шпиндельным (spindle).

Шпиндельный двигатель всегда связан с осью вращения дисков, никакие приводные ремни или шестерни для этого не используются. Двигатель должен быть бесшумным: любые вибра ции передаются дискам и могут привести к ошибкам при считывании и записи.

Частота вращения двигателя должна быть строго определенной. Обычно она колеблется от 3 600 до 15 000 об/мин или больше, а для ее стабилизации используется схема управления двигателем с обратной связью (автоподстройкой), позволяющая добиться необходимой точ ности. Таким образом, контроль за частотой вращения двигателя осуществляется автомати чески, и никакие устройства, позволяющие сделать это вручную, в накопителях не преду смотрены. В описаниях некоторых диагностических программ говорится, что с их помощью можно измерить частоту вращения дисков. На самом деле единственное, на что они способ ны, Ч это оценить ее возможное значение по временным интервалам между моментами появ ления заголовков секторов. Измерить частоту вращения с помощью программы в принципе невозможно, для этого нужны специальные приборы (тестеры). Если какая-нибудь диагно стическая программа сообщит, что частота вращения дисков установлена неправильно, не стоит беспокоиться: скорее всего, плохо работает сама программа, а не накопитель.

Информация о частоте вращения дисков просто не передается (и не должна передаваться) через интерфейс контроллера жесткого диска. Раньше ее можно было оценить, считывая под ряд достаточно большое количество секторов и измеряя временные интервалы, через которые появляется соответствующая информация. Но это имело смысл только тогда, когда все диски разбивались на одинаковое число секторов (17), а номинальная частота их вращения состав ляла 3 600 об/мин. Использование зонной записи, появление накопителей с различными но минальными частотами вращения, не говоря уже о встроенных буферах и кэш-памяти, при водит к тому, что программно вычислить истинную частоту вращения дисков невозможно.

В большинстве накопителей шпиндельный двигатель располагается в нижней части, под блоком HD А. Однако во многих современных устройствах он встраивается внутрь блока HD А и представляет собой центральную часть блока дисков-носителей. Такая конструкция позволяет, не изменяя размера накопителя по вертикали, увеличить количество дисков в блоке (в "стопке").

Замечание Шпиндельный двигатель, особенно в накопителях большого формата, потребляет от 12-вольтного источ ника питания довольно значительную мощность. Она возрастает еще в 2-3 раза по сравнению со стацио нарным значением при разгоне (раскручивании) дисков. Длится такая перегрузка несколько секунд после включения компьютера. Если в компьютере установлено несколько накопителей, то, чтобы не подвергать чрезмерной нагрузке блок питания, можно попытаться организовать их поочередное включение. Задер жанный запуск шпиндельного двигателя предусмотрен в большинстве накопителей SCSI и IDE.

Основные компоненты накопителей на жестких дисках Гидродинамические подшипники Традиционные конструкции шпиндельных электродвигателей предусматривают исполь зование шариковых подшипников, но существующие ограничения вынудили производителей искать альтернативные варианты. Основным недостатком шариковых подшипников является радиальное биение, возникающее в результате поперечного смещения шариков на величину зазора и составляющее примерно 0,1 микродюйма (миллионную часть дюйма). Величина ра диального биения на первый взгляд кажется весьма незначительной, но при увеличении плотности записи в современных накопителях это становится определенной проблемой.

Существующее биение является причиной возникновения хаотических поперечных движе ний жесткого диска, которые приводят к неустойчивым колебаниям дорожек по отношению к головкам чтения/записи. Кроме того, имеющиеся зазоры и соударения металлических шари ков стали причиной повышения уровня генерируемого механического шума и вибраций, ко торые ухудшают рабочие характеристики накопителей, имеющих высокую скорость вращения.

Решением этой проблемы стал совершенно новый тип подшипника, получившего назва ние гидродинамического, в котором основную роль играет высокопластичная смазка, находя щаяся между шпинделем и втулкой двигателя. Использование высокопластичной гидроди намической смазки позволяет уменьшить радиальное биение подшипника до 0,01 микродюй ма, что приводит к заметному снижению уровня вибрации и поперечного смещения жестких дисков. Благодаря гидродинамическим подшипникам повышается ударная прочность жест кого диска, улучшается регулирование скорости и снижается уровень генерируемого, шума.

На сегодняшнем рынке уже появился целый ряд накопителей, использующих гидродинами ческие подшипники. В частности, к их числу относятся накопители, имеющие очень высокую скорость вращения, высокую плотность записи данных или повышенные требования к уров ню шума. Думаю, уже через несколько лет гидродинамические подшипники станут привыч ным компонентом большинства жестких дисков.

Платы управления В каждом накопителе, в том числе и на жестких дисках, есть хотя бы одна плата. На ней монтируются электронные схемы для управления шпиндельным двигателем и приводом головок, а также для обмена данными с контроллером (представленными в заранее оговорен ной форме). В накопителях IDE контроллер устанавливается непосредственно в накопителе, а для накопителей SCSI необходимо использовать дополнительную плату расширения.

Довольно часто неисправности возникают не в механических узлах накопителей, а в пла тах управления. На первый взгляд это утверждение может показаться странным, поскольку общеизвестно, что электронные узлы надежнее механических, тем не менее факт остается фактом. Поэтому многие неисправные накопители можно отремонтировать, заменив лишь плату управления, а не все устройство. К сожалению, ни один производитель накопителей не реализует платы управления отдельно. Поэтому единственная возможность получить пла ту управления Ч приобрести идентичный функционирующий накопитель и заменить повре жденные элементы деталями, снятыми с накопителя. Как вы понимаете, приобретение со вершенно нового жесткого диска для ремонта имеет смысл только в том случае, если повреж денный накопитель содержит какие-либо нужные для вас данные.

Данные, хранящиеся на жестких дисках накопителя с поврежденной платой управления, могут быть извлечены только после ее замены. В большинстве случаев ценность содержащих ся данных значительно превышает стоимость накопителя, поэтому приобретение нового идентичного накопителя и его использование в качестве источника запасных частей, напри мер платы управления, полностью себя оправдывает. Подобный метод получил широкое рас пространение в компаниях, которые занимаются восстановлением данных. Они имеют в на личии множество самых распространенных накопителей, детали которых используются для замены неисправных компонентов и восстановления данных, содержащихся на жестких дис ках пользовательских систем.

288 Глава 9. Накопители на жестких дисках Для замены платы чаще всего достаточно самой обычной отвертки. Необходимо всего лишь выкрутить несколько винтов и отсоединить соответствующий кабель, после чего уста новить новую плату и повторить описанные действия в обратной последовательности.

На этом процесс замены неисправной платы будет завершен.

Кабели и разъемы накопителей В большинстве накопителей диаметром 2,5 дюйма для ноутбуков используется стандарт ный кабель с унифицированным разъемом.

Характеристики накопителей на жестких дисках Если вы собрались покупать новый накопитель или просто хотите разобраться в том, каковы различия между устройствами разных семейств, сравните их параметры. Ниже при ведены критерии, по которым обычно оценивают качество жестких дисков.

Х Емкость.

Х Быстродействие.

Х Надежность.

Х Стоимость.

Емкость Как уже отмечалось, один из наиболее известных законов Паркинсона, правда, в несколько измененном виде, может быть применен и к жестким дискам: "Объем данных увеличивается в соответствии с объемом пространства, отведенного для их хранения". Это означает, что, неза висимо от емкости жесткого диска, вы без особого труда найдете способ заполнить его до отказа.

После того как пользователь заполняет все свободное пространство текущего жесткого дис ка, он начинает задумываться о том, какой объем памяти будет достаточным. Вероятность того, что имеющегося пространства окажется слишком много, весьма незначительна, поэтому поста райтесь приобрести самый большой жесткий диск, который сможет вынести ваш бюджет.

Современные системы используются для хранения объемных файлов различных форматов, к числу которых относятся цифровые фотографии, музыкальные записи и видеофрагменты, но вейшие операционные системы, приложения и компьютерные игры. Например, в соответствии с информацией, предоставленной компанией Western Digital, занимающейся производством же стких дисков, для того чтобы записать 600 фотографий с высоким разрешением (по 500 Кбайт каждая), 12 часов цифровой музыки, 5 игр, 20 приложений и всего лишь 90 минут цифровых ви деоматериалов, потребуется примерно 43 Гбайт свободного пространства.

В современных системах нехватка свободного места приводит к возникновению самых разных проблем, связанных главным образом с тем, что операционная система Windows и прикладные программы используют большой объем дискового пространства для виртуаль ной памяти и хранения временных файлов. Выход Windows за пределы емкости жесткого диска практически всегда приводит к неустойчивой работе системы, сбоям и потере данных.

Ограничения емкости Величина емкости используемого жесткого диска зависит в первую очередь от выбранно го интерфейса. Несмотря на то что АТА является наиболее распространенным интерфейсом жестких дисков, не забывайте также о накопителях с шиной SCSI. Каждому стандарту при сущи определенные ограничения, но в целом емкость накопителей АТА всегда была ниже, чем емкость накопителей с интерфейсом SCSI.

Первый накопитель АТА, созданный в 1986 году, имел ограничение максимальной емко сти в 137 Гбайт (6 5536x16x255 секторов). Различные версии BIOS еще больше ограничивали максимальную емкость жестких дисков, которая в системах, скомпонованных до 1998 года, достигала 8,4 Гбайт, а в системах, созданных до 1994 года, Ч 528 Мбайт. Ограничение емкости Характеристики накопителей на жестких дисках накопителей АТА в 137 Гбайт осталось даже после того, как был найден способ, позволивший решить проблемы, связанные с BIOS. Это ограничение удалось успешно преодолеть с помо щью спецификации АТА-6, опубликованной в 2001 году. Стандарт АТА-6 расширил схему адресации, используемую накопителем АТА, что позволило увеличить емкость накопителей до 144 Пбайт (петабайт, или квадрильон байт), которые составляют в общей сложности секторов. Подобное решение позволяет создавать накопители, емкость которых превышает указанное ограничение в 137 Гбайт. Разумеется, любой накопитель с емкостью более 137 Гбайт по своей природе должен соответствовать стандарту АТА-6. Тем не менее, устанав ливая накопитель, емкость которого выше указанной величины, убедитесь в том, что систем ная BIOS поддерживает АТА-6.

Ограничения BIOS Системы, включающие в себя жесткий диск объемом до 8 Гбайт, далеко не всегда позво ляют обрабатывать накопители большей емкости без соответствующего обновления систем ной BIOS. Это связано с тем, что BIOS ранних версий (т.е. до 1998 года) не могут обрабаты вать накопители, емкость которых выше указанного ограничения в 8,4 Гбайт. Не забывайте также о существующем ограничении в 137 Гбайт, которое относится к жестким дискам, вы пущенным до 2002 года. Жесткие диски АТА обычно поставляются в комплекте с инсталля ционным диском, содержащим программное обеспечение для замены BIOS, например Disk Manager от компании Ontrack или EZ-Drive от Phoenix Technologies (компания StorageSoft, разработавшая программу EZ-Drive, была приобретена компанией Phoenix в январе 2002 года). Тем не менее я не рекомендую практиковать программное обновление BIOS.

Это связано с тем, что использование EZ-Drive, Disk Manager и других программных продук тов OEM (Drive Guide, MAXBlast, Data Lifeguard и пр.) может привести к различным про блемам при необходимости загрузки с дискеты/компакт-диска или при исправлении нестан дартной главной загрузочной записи.

При установке жесткого диска большой емкости в систему, использующую системную BIOS, созданную до 1998 года и имеющую ограничение в 8,4 Гбайт, или BIOS, датированную 2002 годом и имеющую соответствующее ограничение емкости в 137 Гбайт, следует в первую очередь обратиться к производителю системной платы (или компьютера) для получения обновленной версии BIOS. Практически все системные платы включают в себя flash-память, которая позволяет устанавливать обновленные версии BIOS с помощью соответствующих служебных программ.

Ограничения операционной системы К счастью, при использовании новейших операционных систем, к числу которых относят ся Windows Me/2000/XP, каких-либо проблем с жесткими дисками большой емкости прак тически не возникает. Следует заметить, что операционные системы более ранних версий имеют определенные ограничения, которые следует учитывать при использовании высокоем ких накопителей.

Как правило, DOS не распознает жесткие диски емкостью более 8,4 Гбайт, так как доступ к этим накопителям выполняется с помощью LBA-адресации, a DOS 6JC И более ранних вер сий поддерживает только CHS-адресацию.

Для операционной системы Windows 95 существует ограничение емкости жестких дисков в 32 Гбайт, причем единственным способом, позволяющим выйти из этого положения, явля ется обновление операционной системы до Windows 98 или более современных версий. Кро ме того, обновленные или реализуемые в розницу версии Windows 95 (которые называются также Windows 95 OSR 1 или Windows 95а) поддерживают только файловую систему FAT (16-разрядная таблица размещения файлов), налагающую ограничение в 2 Гбайт на макси мальный размер разделов. Таким образом, при использовании жесткого диска емкостью 30 Гбайт вам бы пришлось разбить его на 15 разделов по 2 Гбайт в каждом, присваивая вновь образованному разделу определенную букву (в данном случае, диски C:-Q:). Операционные Глава 9. Накопители на жестких дисках системы Windows 95В и 95С могут использовать файловую систему FAT32, которая разре шает создавать разделы объемом до 2 Тбайт. Обратите внимание, что наличие определенных внутренних ограничений не позволяет посредством программы FDISK создавать разделы объемом более 512 Мбайт.

Операционная система Windows 98 поддерживает жесткие диски большой емкости, но ошибка, существующая в программе FDISK, содержащейся в Windows 98, уменьшает сооб щенную емкость накопителя до 64 Гбайт (при использовании жестких дисков большей емко сти). Решение этой проблемы состоит в установке обновленной версии FDISK, для получе ния которой вам следует обратиться на Web-узел компании Microsoft. Еще одна ошибка была обнаружена при выполнении команды FORMAT в операционной среде Windows 98: при запус ке программы FORMAT для обработки раздела емкостью более 64 Гбайт происходит формати рование всего раздела, но его размер сообщается неправильно.

Быстродействие Важным параметром накопителя на жестком диске является его быстродействие. Этот па раметр для разных моделей может варьироваться в широких пределах. И как это часто быва ет, лучшим показателем быстродействия накопителя является его цена. Здесь вполне спра ведливы слова, сказанные по поводу гоночных автомобилей: "Скорость стоит денег. Насколь ко быстро вы хотите ездить?".

Быстродействие накопителя можно оценить по двум параметрам:

Х скорости передачи данных (data transfer rate);

Х среднестатистическому времени поиска (average seek time).

Скорость передачи данных Вероятно, наиболее важной характеристикой при оценке общей производительности на копителя является скорость передачи данных, но, с другой стороны, она же считается наиме нее понятной. Дело в том, что в настоящее время для каждого дисковода могут быть опреде лены сразу несколько скоростей передачи данных.

Основная проблема состоит в том, что производители накопителей часто указывают в документации до семи различных скоростей передачи, относящихся к тому или иному диско воду. Наименее важной, вероятно, является максимальная скорость передачи интерфейса (почему-то именно на нее пользователи чаще всего обращают внимание), которая в современ ных 2,5-дюймовых накопителях, используемых в ноутбуках, составляет 100 Мбайт/с. К сожале нию, далеко не все понимают, что фактическая скорость чтения и записи данных значительно меньше скорости передачи интерфейса. Наиболее важной является скорость передачи непосред ственно носителей, определяющая, насколько быстро выполняется запись или считывание дан ных, содержащихся на жестком диске. Скорость передачи данных носителя может быть выра жена в виде полной скорости (максимальной или минимальной), максимальной или минималь ной фактической скорости, а также в виде средней фактической скорости. Средняя скорость обычно указывается довольно редко, но ее легко вычислить по имеющимся данным.

Средняя скорость передачи данных считается более важной характеристикой, чем ско рость передачи данных интерфейса. Это связано с тем, что средняя скорость представляет со бой действительную скорость непосредственного считывания данных с поверхности жесткого диска. При этом максимальная скорость является, скорее, ожидаемой постоянной скоростью передачи данных. Скорость передачи носителя обычно определяется ее минимальной и мак симальной величинами, хотя многие компании, занимающиеся производством жестких дис ков, указывают только максимальное значение скорости.

Наличие минимального и максимального значений скорости передачи носителя связано с использованием в современных накопителях так называемой зонной записи данных. В этом случае количество секторов, приходящихся на каждую дорожку внутренних цилиндров, будет меньше, чем в наружных. Как правило, жесткий диск разделен на 16 или более зон, при Характеристики накопителей на жестких дисках чем количество секторов на каждой дорожке (а следовательно, скорость передачи данных) во внутренних зонах примерно вдвое меньше, чем во внешних. Скорость вращения жесткого диска практически постоянна, поэтому скорость считывания данных из внешних цилиндров примерно вдвое выше, чем из внутренних.

Скорость передачи данных зависит от двух основных факторов: скорости вращения шпинделя и линейной плотности записи или количества секторов на дорожку. При сравне нии двух дисков с одинаковым количеством секторов на дорожку накопитель с большей ско ростью вращения показывает более высокую производительность. Точно так же при сравне нии дисков с одинаковой скоростью вращения более быстрым оказывается диск с большей линейной плотностью записи (большим количеством секторов на дорожку). Диски с большей плотностью записи могут быть быстрее, чем диски с большей скоростью вращения Ч необхо димо принимать во внимание оба фактора.

Для получения параметров передачи данных конкретного жесткого диска следует обра титься к описанию, документации или руководству по использованию жесткого диска.

Обычно такая документация предоставляется на Web-узле производителя жесткого диска.

Часто в ней содержатся сведения по минимальному и максимальному количеству секторов на одну дорожку, что в сочетании со скоростью вращения может использоваться для подсчета скорости передачи данных отформатированного носителя. Обратите внимание, что эта ин формация относится к истинному количеству секторов на дорожку для внешней и внутрен ней зоны. Помните, что многие диски (особенно диски с зонированной записью) настраива ются на трансляцию секторов, поэтому количество секторов на дорожку, сообщаемое BIOS, не имеет никакого отношения к физическим характеристикам жесткого диска. Для определе ния производительности жесткого диска необходимы его реальные характеристики, а не па раметры, предоставляемые BIOS.

После получения реального количества секторов на дорожу (SPT) и скорости вращения диска для определения скорости чтения данных с носителя можно воспользоваться следую щей формулой (в результате будет получена скорость в Мбайт/с):

Скорость чтения с носителя (Мбайт/с) = SPT х 512 байт х об/мин / 60 с / 1000000 байт.

Например, пластины жесткого диска Hitachi/IBM Travelstar 7K60 вращаются со скоро стью 7200 об/мин и в среднем имеют по 540 секторов на дорожку. Средняя скорость чтения для этого накопителя составляет:

540х512х(7200/60)/1000000 = 33,18 Мбайт/с.

Некоторые производители жестких дисков не предоставляют информации о количестве секторов на одну дорожку во внешней и внутренней зонах. Вместо этого предоставляется скорость чтения неформатированного жесткого диска в Мбит/с. Для преобразования данного значения в реальную скорость чтения отформатированного жесткого диска разделите значе ние скорости на 11. Например, компания Toshiba заявляет, что жесткий диск MK6022GAX объемом 60 Гбайт обеспечивает быстродействие максимум 373 и минимум 203 Мбит/с.

В среднем это составляет 288 Мбит/с, что примерно соответствует скорости 26 Мбайт/с форматированного диска.

Использование представленных формул (или их разновидностей) позволяет подсчитать скорость чтения с носителя для любого жесткого диска. В табл. 9.4 приведены скорости чте ния некоторых жестких дисков диаметром 2,5 дюйма. Диски перечислены в порядке убыва ния их быстродействия.

Очевидно, что, несмотря на теоретическую скорость передачи данных интерфейса АТА, равную 100 Мбайт/с, самый быстрый жесткий диск диаметром 2,5 дюйма может считывать данные с носителя со скоростью не более чем 33 Мбайт/с. В качестве аналогии можно пред ставить тонкий водопроводный кран (жесткий диск), к которому подведен пожарный шланг (интерфейс АТА). Водопроводный кран используется для наполнения бассейна. Неважно, какое количество воды можно прокачать через пожарный шланг, ведь бассейн будет запол няться со скоростью, с которой в состоянии пропускать воду водопроводный кран.

292 Глава 9. Накопители на жестких дисках Таблица 9.4. Скорость чтения дисков диаметром 2,5 дюйма объемом более 60 Гбайт Диск Объем Скорость Объем Скорость Макси Количество Количество Мини- Средняя передачи кэш-па- секторов на секторов вращения, мальная мальная скорость интер- мяти, дорожку во на дорожку об/мин скорость скорость чтения, фейса, Мбайт внешней во внутрен- чтения с чтения с Мбайт/с Мбайт/с зоне ней зоне носителя, носителя, Мбайт/с Мбайт/с Hitachi TS 7K60 60 720 44, 100 8 360 7200 22,12 33, Hitachi TS5K80 80 100 8 885 5400 40,78 20,28 30, Toshiba MK6022GAX 60 100 16 736 400 5400 33,91 18,43 26, Hitachi TS 80GN 80 100 8 448 4200 31,11 16,06 23, Toshiba MK8025GAS 80 100 8 866 443 4200 31,04 15,88 23, Toshiba MK6021GAS 60 2 755 100 391 27,06 20, 14, 2 Hitachi TS60GH 60 100 5400 25,62 19, 14, Кэш-память, установленная на жестком диске, позволяет выполнять передачу данных на полной скорости интерфейса. В нашей аналогии кэш-память можно представить в виде емко сти, вода из которой после наполнения может быть мгновенно вылита в бассейн. Единствен ная проблема заключается в том, что большая емкость также наполняется из водопроводного крана, поэтому передача объема данных, превышающего емкость, может выполняться только со скоростью, которую поддерживает водопроводный кран.

При изучении спецификаций жестких дисков можно сделать вывод, что повышенная ско рость передачи интерфейса и большой объем кэш-памяти имеют крайне важное значение.

Но в итоге истинная скорость передачи данных упирается в быстродействие носителей жест кого диска. Другими словами, скорость передачи носителя является самой важной специфи кацией жесткого диска.

Замечание Портативность имеет свою "цену", как в денежном выражении, так и в производительности. Чем меньше жесткий диск, тем больше его цена и меньше скорость передачи данных. Например, жесткий диск диамет ром 2,5 дюйма для портативного компьютера обычно стоит в два раза больше аналогичного по объему же сткого диска диаметром 3,5 дюйма, предназначенного для настольных компьютеров. Кроме того, порта тивные жесткие диски обеспечивают меньшую скорость передачи данных. Самый быстрый жесткий диск диаметром 3,5 дюйма обычно имеет скорость передачи данных 44-55 Мбайт/с, что значительно быстрее 33 Мбайт/с быстрых жестких дисков диаметром 2,5 дюйма. Еще меньшие по объему жесткие диски, на пример Hitachi MicroDrive, стоят еще дороже. Стоимость жесткого диска MicroDrive объемом 1 Гбайт боль ше, чем жесткого диска диаметром 2,5 дюйма и объемом 80 Гбайт или диска диаметром 3,5 дюйма и объ емом 250 Гбайт. Скорость передачи MicroDrive составляет всего около 5 Мбайт/с.

Среднее время позиционирования Это время, обычно измеряемое в миллисекундах (мс), которое необходимо для перемеще ния головки от одного цилиндра к другому на какое-либо произвольное расстояние. Один из способов, позволяющий определить эту величину, состоит в многократном выполнении опе раций поиска той или иной дорожки и последующем делении затраченного времени на коли чество выполненных операций. Этот метод позволяет вычислить среднее время, необходимое для выполнения одной операции поиска дорожки.

Стандартный метод, используемый различными изготовителями для определения средне го времени позиционирования, состоит в измерении времени, затрачиваемого головками для перемещения на расстояние, равное одной трети радиуса всех цилиндров. Среднее время по зиционирования зависит непосредственно от конструкции жесткого диска;

тип интерфейса или контроллера практически никак не влияет на этот параметр. Величина среднего времени позиционирования говорит в первую очередь о возможностях механизма привода головки.

Характеристики накопителей на жестких дисках Замечание Следует крайне осторожно относиться к результатам эталонных тестов, используемых для определения среднего времени поиска дорожки. В большинстве накопителей ATA/IDE и SCSI используется так назы ваемая схема трансляции секторов, поэтому далеко не все команды, получаемые дисководом на переме щение головки к определенному цилиндру, приводят к ожидаемому физическому движению. Таким обра зом, выполнение некоторых эталонных тестов для накопителей определенного типа является совершенно бессмысленным. Накопители SCSI также требуют выполнения дополнительной операции, поскольку ко манды должны быть вначале отправлены накопителю по шине SCSI. Казалось бы, накопители этого типа должны иметь минимальное время доступа, поскольку служебные команды при выполнении эталонных тестов не учитываются. Тем не менее несовершенство эталонных тестовых программ приводит к тому, что производительные жесткие-диски демонстрируются с довольно низкими рабочими характеристиками.

Время ожидания Временем ожидания называется среднее время (в миллисекундах), необходимое для пере мещения головки к указанному сектору после достижения определенной дорожки. В среднем эта величина равна половине времени, которое требуется для одного оборота жесткого диска.

При увеличении частоты вращения диска вдвое время ожидания уменьшится наполовину.

Время ожидания является одним из факторов, определяющих скорость чтения и записи накопителя. Уменьшение времени ожидания (чего можно достичь только при повышении частоты вращения) сокращает время доступа к данным или файлам. В табл. 9.5 приведены наиболее распространенные частоты вращения жестких дисков и соответствующие величины времени ожидания.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |   ...   | 16 |    Книги, научные публикации