Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 35
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
V = CYL*HDS*SPT*512 байт,
где CYL – количество цилиндров на диске; HDS — количество головок; SPT — количество секторов на дорожке.
Адресация LBA
Используемая в современных жестких дисках линейная адресация получила название LBA (Logical Block Addressing). При этом способе адресации сектор задается единственным числом — своим абсолютным номером на диске (номером логического блока).
Изначально применялся стандарт LBA28, что позволяло использовать 28-битный адрес сектора, то есть максимальный объём диска мог достигать примерно 128ГБ. Однако, в последнее время объём данных на жёстких дисках превысил эту величину, вследствие чего появился стандарт LBA48 (с 48-битной адресацией секторов).
В режиме LBA параметры стандартных вызовов (CHS) транслируются в линейный адрес, который вычисляется однозначно в «естественном» порядке счета секторов. Сектору с нулевым логическим адресом соответствует первый сектор нулевой головки нулевого цилиндра. Общая формула вычисления логического адреса выглядит так:
LBA = (C * HDS+H)*SPT+S - 1,
где C, H и S — номера цилиндра, головки и сектора в пространстве CHS; HDS — количество головок; SPT — количество секторов на треке.
Современные версии BIOS имеют встроенный механизм трансляции в режим CHS, который включается для дисков объемом более 504 Мб.
Зонирование (зонно-секционная запись)
Для компенсации различной плотности записи на внешних и внутренних дорожках практически во всех накопителях используется так называемая зонная запись (она же зонно-секционная – Zone Bit Recording) с переменным количеством секторов на дорожке. Дорожки, более удаленные от центра, а значит, и более длинные содержат большее число секторов, чем близкие к центру. Один из способов повышения емкости жесткого диска — разделение внешних цилиндров на большее количество секторов по сравнению с внутренними цилиндрами.
При зонной записи цилиндры разбиваются на группы, которые называются зонами, причем 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 устройств их бывает 10 и более (на рис. 3 для наглядности показаны три зоны).
Рисунок 3 Зонирование поверхности диска.
Еще одно свойство зонной записи состоит в том, что скорость обмена данными с накопителем может изменяться и зависит от зоны, в которой в конкретный момент располагаются головки. Происходит это потому, что секторов во внешних зонах больше, а угловая скорость вращения диска постоянна (т. е. линейная скорость перемещения секторов относительно головки при считывании и записи данных на внешних дорожках оказывается выше, чем на внутренних).
Резервные секторы
Для увеличения срока службы диска на каждой дорожке могут присутствовать дополнительные резервные секторы. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (англ. remapping). Данные, хранившиеся в нём, при этом могут быть перенаправлены на резервный сектор при помощи таблицы переназначения секторов. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая в процессе эксплуатации. Границы зон, количество секторов на дорожку для каждой зоны и таблицы переназначения секторов хранятся в памяти блока электроники.
Логическая геометрия
По мере роста емкости выпускаемых жестких дисков их физическая геометрия перестала вписываться в ограничения, накладываемые программными и аппаратными интерфейсами. Кроме того, дорожки с различным количеством секторов несовместимы со способом адресации CHS. В результате контроллеры дисков стали сообщать не реальную, а фиктивную, логическую геометрию, вписывающуюся в ограничения, но не соответствующую реальности. Так, максимальные номера головок и секторов для большинства моделей берутся 63 и 255 (максимально возможные значения в функциях BIOS, предназначенных для работы с диском), а число цилиндров подбирается соответственно емкости диска. Именно отсюда берутся неправдоподобно большие количества головок, указанные в параметрах винчестеров.
Контроллер диска пересчитывает заданные логические адреса секторов (задаваемые тремя координатами — номером цилиндра, номером головки и номером сектора) в физические, при этом учитывается логическая геометрия диска, зонная запись и резервные секторы. Сама же физическая геометрия диска системе неизвестна.
Сервокоды
Для позиционирования головок используется заранее записанная на диске вспомогательная информация - сервокод. Сервокоды (другое название сервометки) записываются на диск при сборке накопителя и не изменяются в течении всего срока эксплуатации. При обычных операциях записи и считывания удалить сервокоды невозможно. Для управления приводами в настоящее время используются два способа записи сервокодов:
Встроенные коды.
В данном случае сервокоды записываются не только в начале каждого цилиндра, но и перед началом каждого сектора. Это означает, что сигналы обратной связи поступают на схему привода несколько раз в течение одного оборота диска. Этот способ используется в большинстве современных накопителей.
Специализированный диск.
При данном способе сервокоды записываются вдоль всей дорожки, а не только один раз в ее начале или в начале каждого сектора. Одна из сторон одного из дисков выделяется исключительно для записи сервокодов. Данные на этой стороне не хранятся. Отличительный признак накопителя со специализированным диском - нечетное количество головок. Практически во всех накопителях большой емкости используется этот способ записи сервокодов.
Технологии жесткого диска
Автоматическая парковка головок.
Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки.
При выключении питания поле, удерживающее головки над конкретным цилиндром, исчезает, и они начинают бесконтрольно скользить по поверхности еще не остановившихся дисков, что может стать причиной повреждения. Для предотвращения этого в современных накопителях при отключенном питании головки под воздействием возвратной пружины перемещаются в зону парковки (чаще всего к центру) до того, как диски остановятся. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин.
Температурная калибровка и свипирование.
Во многих современных накопителях в процессе работы через определенные промежутки времени выполняется их температурная калибровка. Эта процедура заключается в том, что все головки поочередно переводятся с нулевого на какой-либо другой цилиндр. При этом с помощью встроенной схемы проверяется, насколько сместилась заданная дорожка относительно своего положения в предыдущем сеансе калибровки, и
вычисляются необходимые поправки, которые заносятся в ОЗУ в самом накопителе.
Большинство накопителей, которые делают автоматическую температурную калибровку, выполняют также свипирование диска. Это автоматическое перемещение головок ближе к краю диска, если головка слишком долго остается неподвижной. То есть, если головка надолго зависает над одной дорожкой в ожидании следующей команды, то через определенное время, автоматически, головки будут передвинуты на произвольно выбранную, но уже другую дорожку. Это делается во избежание износа поверхности диска из-за трения о воздух.
Технология S.M.A.R.T.
Винчестер, в котором реализована технология S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology - технология самостоятельного следящего анализа и отчетности), ведет статистику своих рабочих параметров (количество старт/стопов и наработанных часов, время разгона шпинделя, обнаруженные/исправленные ошибки и т.п.), которая регулярно сохраняется в перепрограммируемом ПЗУ или в служебных зонах диска. Эта информация накапливается в течение всей жизни винчестера и может быть в любой момент затребована программами анализа; по ней можно судить о состоянии механики, условиях эксплуатации или примерной вероятности выхода из строя.
Технология PRML
В современных жестких дисках используются технологии PRML (Partial Response, Maximum Likelihood - максимальное правдоподобие при неполном отклике). Технология разработана по причине того, что при существующих плотностях записи уже невозможно четко и однозначно считывать сигнал с поверхности диска - уровень помех и искажений очень велик. Вместо прямого преобразования сигнала используется его сравнение с набором образцов, и на основании максимальной похожести делается заключение о приеме того или иного кодового слова - примерно так же мы читаем слова, в которых пропущены или искажены буквы.
Буфер жесткого диска
Буфер (кэш) жесткого диска – это промежуточная память, предназначенная для временного хранения данных при операциях с диском. В буфере диска хранится последняя прочитанная информация, Наличие большого кэша значительно упрощает работу жесткого диска. В случае если необходимые данные оказываются в кэше, нет операций механического доступа, ввод/вывод происходит очень быстро - данные передаются системе с максимальной для интерфейса скоростью.
Чем больше буфер, тем лучше жёсткий диск справляется с наплывом большого количества запросов. В современных HDD объем буфера обычно варьируется от 8 до 64 МБ.