Будующее в новому секторі і яка ж структура жорсткого диска

Ми в соц. мережах

Привіт шановні Новомосковсктелі, недавно я писав статтю про файлові системи. нові і старі, а так же допоміг вибрати відповідну для вас. Але залишилося багато незрозумілих понять, для повного поняття статті такі як сектор. кластер. взагалі структура жорсткого диска і в цій статті я постараюся вам пояснити що це таке. А так же про новий секторі більшого обсягу, чи дає він продуктивність або ж знову провал винаходу? Навіть якщо ви знаєте це все, не полінуйтеся прочитайте раптом дізнаєтеся щось нове і взагалі оціните мою працю 🙂

Яка ж структура жорсткого диска

Структура жорсткого диска на зовнішній погляд достатня проста, тільки заглибившись можна зіткнуться з якимись труднощами. Але не лякайте почнемо з самого початку.

Жорсткий диск як і інші магнітні накопичувачі зберігають пам'ять в дорожкообразной структурі. Отже магнітний диск розбитий на кільця різного діаметру починаючи з зовнішнього краю. Кільця звані доріжками складаються з кластерів і секторів. Кількість доріжок і секторів визначається форматів диска. А формат диска задається при його виготовленні, так що цей параметр змінити не можна тобто якщо розмір сектора при виготовленні 512 байт, то з цим нічого вже не поробиш. Доріжка розбивається на рівні сектори які зазвичай займають 512 байт (про нові трохи нижче). Якраз процес розбиття диска на сектори, називається форматуванням. І вже в кластерах зберігається інформація.

Сектор - це мінімальна одиниця зберігання інформації на дискових носіях. Стандартний розмір кластера зазвичай був 512 байт, але зараз вже існує новий розмір в 4 кб, який теж має ряд цікавих своїх властивостей. про які ми поговоримо трохи нижче.

У секторі записується його заголовок (prefix portion), де зберігається початок і кінець сектора. а в кінці - висновок (suffix portion), в якому міститься контрольна сума (checksum), потрібна для перевірки цілісності даних. При форматуванні в секторі записується їх номери та службова інформація дозволяє визначити початок і кінець сектора. А так же то що допомагає визначити форматований або не відформатовано область диска. З цього через службову інформації ємність диска після форматування трохи менше. Насправді хоч і кажуть що розмір сектора 512 байт, але це тільки обсяг інформації, а сам розмір його становить 571 байт.

Кластер - це одиниця зберігання даних на диску в файлової системі об'єднана в один або кілька секторів. Наприклад якщо диск має сектор розміром в 512 байт, то кластер розміром в 512 байт містить один сектор. А якщо кластер має розмір 2 КБ, то він має чотири сектори. Розмір кластера залежить від певних умов, про який я вже писав тут.

Розмір кластера дізнатися дуже просто, для цього достатньо створити текстовий файл і напишіть в ньому будь-яке слово або навіть поставте одну букву або цифру збережіть і виберіть властивість цього файлу. У пункті розмір на диску буде ваш розмір кластера. Головне щоб файл важив менше 512 байт. Вона буква зазвичай важить 1 байт.

Вся інформація зберігається в системному сховище і сховище даних.

Системна область диска складається з

1. Завантажувальний запис (MBR). що складається з системного завантажувача і інформаційний блок визначають формат диска.
2. Файлова система про яку я вже писав.
3. Кореневий каталог. де знаходиться інформація про кожен файл (час створення, зміни, розмір і т.д.).

Фізична структура жорстких дисків

Для досягнення більш більшої поверхневої густини необхідно щоб відстань між головкою і диском була мінімальна.

Диск покритий тонким шаром речовини незалежно від його матеріалу, яке не дає размагничиваться від впливу зовнішнього магнітного поля.

Існує два типи шару:

Оксидний шар утворюється в результаті розбризкування оксиду заліза в полімерному розчині. Ну якщо це не цікаво, процес освіти можна пропустити 🙂 А кому цікаво продовжимо. Виходить хімічна суміш яка розтікається від центру до зовнішнього краю жорсткого диска. Потім диск полірується, потім наноситься наступний чистого полімеру шар і потім остаточно шліфується. Щоб домогтися більшого об'єму жорсткого диска необхідно щоб шар був більш гладким і тонким. З цього зараз використовують наступний спосіб.

Тонкоплівковий шар більш тонкий, міцний і якість набагато вище. Завдяки цьому способу вдалося зменшити зазор між дисками і отже досягти великих обсягів.

Цей спосіб отримують шляхом електролізу. Це те ж саме як при шліфування хромованою деталі. Підкладку жорсткого диска занурюють у ванну з хімічним розчином в слідстві чого вона покривається декількома шарами металевої плівки розміром в 3 мікродюймів. Спочатку в камері хімічні речовини перетворюються в газоподібний стан, а потім накладаються на підкладку. Спочатку на алюмінієвий диск наноситься шар фосфорита нікелю, а потім магнітний кобальтовий сплав. Цей спосіб дає найменшу величину між головкою і поверхнею дисків всього 0,025 мкм, а раніше 0,076 мкм.

привід диска

І самий головною деталлю в жорсткому диску є привід головки. Вони бувають:

1. C кроковим двигуном

2. C рухомою котушкою.

Про них я розповідати не буду, якщо цікаво можете прочитати тут. але скажу що з кроковим двигуном приводи найнадійніші.

Новий розмір сектора в 4 кб, до чого готується?

Ось ми і підійшли до самої цікавої теми сьогоднішнього дня. Як ви вже зрозуміли що таке сектор. це мінімальна одиниця для зберігання інформації, але тому що для теперішнього часу 512 байт стало зовсім мало, нові технології просунули розмір в 4 кб. Творці нового сектора його IDEMA (Міжнародна асоціація виробників жорстких дисків) дали ім'я Advanced Format (новий формат).

Тепер давайте розберемо конкретні причини переходу і які труднощі можуть виникнути з новим сектором (плюси і мінуси його).

Головна причиною його переходу виникла через великі ємностей жорсткого диска. для таких обсягів розмір в 512 байт стає обмеженням у створенні великих обсягів і ефективності виправлення помилок.

Малі сектора займають меншу площу жорсткого диска, що створює підвищення щільності диска. Через це виникають проблеми в виправленні помилок і в слідстві зношується поверхню диска.

У секторах в 512 байт, максимальний обсяг виправлення помилок становить 50 байт. Виникають труднощі у виправленні і щоб більш ефективно відбувався процес виправлення з'явився новий обсяг 4 кб.

Завдяки новому обсягом досягається велика щільність жорсткого диска, що має дати збільшення обсягів жорстких дисків.

Надійність у виправленні помилок завдяки тому, що код виправлення помилок збільшений до 100 байт (на відміну від старого 50 байт) і надійність зросла до 97%.

Новий формат досяг зменшення ширини доріжки до 70-80 нм. знизити собівартість і отже знизити вартість для покупця. Підвищився обсяг області зберігання даних диска, покращилася продуктивність (знизити час читання / запису і доступу, знизився шум, нагрів, механічний знос).

Які труднощі нас можуть очікувати?

Труднощі може очікувати в непідготовленості програмного забезпечення, в слідстві чого новий сектор може не поліпшити характеристики, а навпаки погіршити! Advanced Format підтримується починаючи з Microsoft Vista з останніми оновленнями і більш пізніми версіями Windows, а також останніми випусками Linux і Mac OS X.

А відбувається це через те, що програмні кластери не відповідають один одному (відбувається зсув), а так само це стосується фізичних секторів на диску, в слідстві чого один кластер перекриває два сектора, в слідстві подвоює число операцій читань / запису, що в кінцевому випадку призводить не тільки до уповільнення роботи, а й до великого зносу жорсткого диска.

Для вирішення цієї ситуації компанія Western Digital придумала спеціальну утиліту WD Align System Utility. завдяки якій виробляється зрушення вмісту диска на 1 сектор. А так само спеціальна технологія Seagate SmartAlign. в дисках Seagate, дозволяє використовувати технологію нового сектора без спеціальної утиліти. Western Digital також дозволяє змістити блоки перемикачем на диску, але можливо проблем з кількістю вільних блоків.

Можна так само застосовувати спеціальні утиліти виробника наприклад одна з них: Paragon Alignment Tool. які дозволяють зміщувати блоки і не давати падати швидкодії, а навпаки підвищувати.

Висновок тут один, наші сучасні технології йдуть все вперед і вперед, новий розмір сектора дійсно здатний підвищити швидкодію жорсткого диска і системи в цілому, але для досягнення продуктивності необхідно уважно підходити до цієї технології. Перед тим як її застосовувати переконайтеся в своєму програмному забезпеченні про наявність підтримки нового формату. щоб у вас не було труднощів у роботі і щоб Advanced Format приніс вам тільки радість і комфорт! 🙂