Параметры дисковых накопителей

После рассмотрения устройства и работы дисковых накопителей должен быть понятным смысл их основных параметров.

Форматированная емкость (Formatted Capacity) представляет собой объем хранимой полезной информации — то есть сумму полей данных всех доступных секторов. Неформатированная емкость (Unformatted Capacity) представляет собой максимальное количество бит, записываемых на всех треках диска, включая и служебную информацию (заголовки секторов, контрольные коды полей данных). Соотношение форматированной и неформатированной емкости определяется форматом трека (размером сектора), но, поскольку для рядового пользователя свободы выбора формата нет, практический интерес представляет только форматированная емкость диска, которая указывается для стандартного размера сектора (512 байт). Напомним, что мегабайт — это больше, чем миллион байт, а гигабайт — больше чем миллиард, поэтому вольности в применении этих единиц могут приводить в недоумение.

Интерфейс (Interface) определяет способ подключения накопителя. Для накопителей со встроенным контроллером распространены интерфейсы ATA, он же IDE и SCSI. Из накопителей с внешним контроллером в настоящее время актуальны только НГМД со своим собственным интерфейсом.

Быстродействие и производительность характеризуется следующими параметрами:

Внутренняя скорость передачи данных (Internal Transfer Rate), измеряемая в количестве бит (мегабит) в секунду, передаваемых между носителем и буферной памятью контроллера, задает физический предел производительности накопителя. Здесь сознательно объем передаваемой информации измеряют в битах, а не байтах: из длинной цепочки бит сектора «полезными» являются только байты поля данных, а остальные — «накладные расходы». Так что получать среднюю скорость передачи полезной информации (Кбайт/с) простым делением внутренней скорости на 8 (число бит в байте) некорректно. Для НГМД скорость обмена составляет 500 Кбит/с для дискет 1,2 и 1,44 Мбайт. У современных винчестеров средней производительности скорость передачи составляет 60—80 Мбит/с, а у высокоскоростных приближается к 200 Мбит/с.

Внешняя скорость передачи данных (External Transfer Rate), измеряемая в количестве килобайт (мегабайт) полезных данных в секунду, передаваемых по шине внешнего интерфейса, зависит от быстродействия электроники контроллера, типа интерфейсной шины и режима обмена. Для интерфейса АТА в режиме обмена Ultra-DMA — 33 Мбайт/с, 66 Мбайт/с и 100 Мбайт/с. Для шин SCSI ограничения скорости в зависимости от типа электрического интерфейса составляют 5, 10, 20 или 40 Мбайт/с, а для оптического канала и 100 Мбайт/с. Рядом с внешней ско­ростью обычно указывают и объем внутренней кэш-памяти, а также особенности ее организации (многосегментность, адаптивность). По характеристикам кэша можно судить о том, в какой степени может быть интересна внешняя скорость.

Время перехода на соседний трек (Track-to-Track Seek), измеряемое в миллисекундах, характеризует быстродействие системы позиционирования Для современных жестких дисков характерно время перехода в 0,8~2 мс, причем для записи оно несколько больше, чем для считывания (записывать лучше при более точном позиционировании).

Среднее время поиска (Average Seek Time) определяется по смеси обращений к случайным цилиндрам и для современных жестких дисков составляет около 8-10 мс. Чем больше объем накопителя, тем больше и время поиска, большее число головок труднее быстро перемещать; большее число цилиндров или увеличивает длину перемещения головок, или повышает требования к точности позиционирования.

Максимальное время поиска (Maximum Seek Time) примерно в два раза превышает среднее и относится к самым дальним переходам между крайними цилиндрами.

Скорость вращения шпинделя (Spindle Speed), измеряемая в оборотах в минуту (RPM — Rotates Per Minutes), позволяет косвенно судить о производительности (внутренней скорости). Для жестких дисков значение 5400 об/мин является обычной, 7200 — высокой скоростью.

Среднее ожидание сектора при одиночном обращении (Average Latency) обычно составляет половину времени полного оборота. Новейшие контроллеры ухитряются уменьшить это значение чуть ли не до нуля (Zero Latency), начиная считывание всего трека сразу после позиционирования (не дожидаясь команды).

Программы, определяющие производительность накопителей, сознательно или неумышленно могут измерять различные параметры производительности. Если программа измеряет время передачи данных, находящихся в кэш-буфере контроллера, она покажет внешнюю скорость (предел возможности интерфейса или накопителя). Этот результат можно получить при зацикленном чтении блока данных, размер которого заведомо меньше объема кэш-памяти. Заставить программу достоверно измерить внутреннюю скорость затруднительно — для этого нужно ухитриться исключить влияние как буферизации, так и процесса поиска. Интерес представляет длительно выдерживаемая скорость передачи данных (Sustained Transfer Rate), на которую влияют все составляющие: внутренняя и внешняя скорости, время позиционирования, задержка подхода сектора, количество ошибок позиционирования и чтения. Минимальное гарантированное значение этой скорости определяет возможность применения накопителя для мультимедийных приложений реального времени.

К параметрам организации и конфигурации относятся следующие:

Количество физических дисков (Disks) или рабочих поверхностей (Data Surfaces), используемых для хранения данных. Современные накопители с небольшой высотой имеют малое (1-2) количество дисков для облегчения блока головок.

Количество физических головок чтения-записи (Read/Write Heads), естественно, совпадающее с числом рабочих поверхностей.

Физическое количество цилиндров (Cylinders) - нескольких сотен.

Размер сектора (Bytes Per sector) обычно составляет 512 байт.

Для дисков со встроенными контроллерами АТА физическая организация маскируется логической конфигурацией (геометрией) — числом логических цилиндров, головок и секторов (Logical Cylynders, Heads, Sectors). Эти параметры могут отличаться от физической организации, важно лишь, чтобы общее число секторов, полученное перемножением этих трех логических параметров, не превышало числа секторов, физически существующих на всех рабочих поверхностях накопителя.

Надежность устройства (Reliability) и достоверность хранения данных (Data Integrity) характеризуются следующими параметрами:

Ожидаемое время до отказа МTBF(Меап Time Before Failure), измеряемое в сотнях тысяч часов, является, естественно, среднестатистическим показателем для данного изделия. Реально столько часов (100 000 часов — это более 10 лет) испытания проводить, естественно, невозможно. На самом деле делается выборка из большой группы устройств, из которых за вполне обозримое время испытаний какая-то часть выйдет из строя. По зафиксированному потоку отказов теория вероятностей позволяет вычислить это условное ожидаемое время безотказной работы. Значение MTBF, равное 100 000 часов, считается малым; 200 000-400 000 часов — нормальным, а 1 000 000 часов — высоким показателем надежности.

Более ценным для пользователя является гарантийный срок (Limited Warranty), в течение которого изготовитель (или поставщик) обеспечивает ремонт или замену отказавшего устройства. Примечательно, что даже при MTBF=800000 часов (91 год) изготовитель дает гарантию всего на 3-5 лет.

Вероятность неисправимых ошибок чтения (Nonrecoverable Read Errors per Bits Read) для современных винчестеров имеет порядок одной ошибки на 10¹⁴ считанных бит.

Вероятность исправимых ошибок (Recoverable Read Errors per Bits Read) имеет порядок единицы на 10¹¹ считанных бит.

Вероятность ошибок поиска (Seek Errors per seek) характеризует качество сервосистемы. Для современных винчестеров характерна вероятность одной ошибки на 10 операций поиска. Эти ошибки (при малом их числе) вполне безобидны, поскольку наличие номера цилиндра в заголовке каждого сектора не позволяет «промахнуться» при выполнении операций чтения или записи. Повторение операции поиски только слегка снижает среднее время доступа.

Физические параметры включают ширину (Width), высоту (Heigth) и глубину (Depth) корпуса накопителя, измеряемые в дюймах (inches) или миллиметрах, и массу (Weight), измеряемую в фунтах или килограммах.

Потребляемая мощность определяется номинальными и пиковыми токами, потребляемыми по цепям +5 В и +12 В.

Условия эксплуатации и хранения определяют возможные диапазоны температур, атмосферного давления, влажности и силы допустимых ударов. Вполне понятно, что условия эксплуатации (Operating Conditions) несколько жестче, чем условия хранения (Non-Operating Conditions).

Дата добавления: 2014-01-06