ALYTAUS KOLEGIJA VADYBOS FAKULTETAS
INFORMATIKA
ŠIUOLAIKINIAI KIETIEJI DISKAI
REFERATAS
Atliko PV J.B.
Tikrino Dėst.K. Paičienė
Alytus, 2004 Šiuolaikiniai diskiniai kaupikliai
Diskinis kaupiklis yra pagrindinis PK kaupiklis, skirtasdideliems informacijos kiekiams saugoti. Per 15 metų, prabėgusių nuo IBM XT su 10 MB talpos diskupasirodymo, disko talpa padidėjo maždaug 2000 karty. Dabar gaminamidiskiniai kaupikliai, kuriuose telpa 3-20 GB informacijos ir kurių darbotrukme siekia iki 800000 val., t.y. 100 metų.
[pic] 1. pav. Diskinio kaupiklio mechanizmas.
Diskiniai kaupikliai ne tik talpesni, bet ir daug spartesni uždisketinius. Jų informacijos perdavimo sparta gali būti didesne kaip 20MB/s, o vidutine kreipimosi trukme gali būti trumpesne nei 2 ms.Kabinetiniams PK daugiausia naudojami 3,5 colio, o nešiojamiesiems – 2,5colio kaupikliai. Gaminami ir mažesni kelių GB talpos kaupikliai. Informacija j sparčiai sukamus diskinio kaupiklio magnetiniusdiskelius įrašoma panašiai kaip ir į disketę. Ją įrašo skaitymo ir rašymogalvutes, kurias stumdo žingsninis variklis arba specialus elektromagnetas.Diskeliai dažniausiai gaminami iš stiklo ir keramikos misinio. Jų paviršiaipadengiami feromagnetine medžiaga informacijai įrašyti. Diskeliuoseinformacijos įrašymo tankis yra daug didesnis, kaupiklio mechanika daugtikslesne negu disketinių kaupiklių. Kaupiklio diską dažniausiai sudaro duarba trys diskeliai, turintys bendrą ašį. Variklis juos suka pastoviu 4500,5400, 7200 arba 10000 apsukų per minute (rpm – Rotations per Minute)greičiu. Iš abiejų kiekvieno diskelio pusių yra rašymo – skaitymo galvutes(2 pav.). Jos pritvirtintos prie bendro laikiklio ir juda visos kartu. Nuodiskelių paviršiaus galvutes skiria tik besisukančių diskelių kuriamamilimetro dalių storio dujų pagalve. Patekusi į sį tarpą net mažiausiadulke sužalotų diskelio paviršių, todėl dujos kaupiklio viduje turi būtilabai švarios. Dėl tos pačios priežasties diskiniams kaupikliams labaipavojingi sutrenkimai ir vibracijos. Diskeliai bei skaitymo ir rašymo galvutės yra amortizuotojehermetiškoje dėžutėje, pripildytoje švariu išretintu inertiniu duju.
Informacija į diskelį įrašoma elektromagnetine rašymo galvute (2pav.)[pic] 2. pav. Skaitymo ir rašymo galvutė
permagnetinant jo paviršiaus taškus. „1″ ar „0″ įrašyta diskeliopaviršiaus taške, priklauso nuo taško įmagnetinimo krypties. Kad būtugalima rasti tam tikrą diskelio paviršiaus vietą, į jį įrašomos specialiosžymos (diskas formuojamas). Informacija kiekviename diskelyje rašoma įapskritiminius takelius, kurie sudaro vadinamuosius diskinio kaupikliocilindrus (Cylinders). Takeliai, o kartu ir cilindrai (1 pav.) yra padalytiį sektorius po 512 baitu. Informacija į diską įrašoma porcijomis įklasterius. Skaitant arba rašant informaciją į cilindrą galvutės nejuda,jos pastumiamos tik pereinant prie kito cilindro. Sparčiausiai skaitoma irrašoma informacija, esanti išoriniuose disko takeliuose. Todėl, norintpadidinti informacijos perdavimo spartą, kaip tik šiuose takeliuoseišsaugomi dažniausiai naudojami failai. Adresas (cilindras ir sektorius), kur bus rašomas failas,įrašomas į failų adresu lentelę (FAT). [pic] 3 pav. Diskinio kaupiklio cilindrai. Ieškodama failo, kompiuterio operacinė sistema pirmiausiai jojesusiranda informaciją apie failą, paskui perduoda komandas kaupikliovaldikliui, kuris pastumia galvutę iki reikiamo cilindro ir perskaito jameįrašytos informacijos porciją. Kaupiklio veikimui paspartinti jame yra 64 –1000 KB kaupyklė (buferis). Į ją pirmiausiai perduodama iš disko palygintilėtai nuskaitoma informacija, o kaupyklei užsipildžius -informacijasparčiai perduodama kompiuteriui. Išsaugant informaciją diske, jipirmiausia iš kompiuterio sparčiai perduodama į kaupyklę, o paskui lėčiauįrašoma į diską. Kadangi dirbdamas diskinis kaupiklis šyla, kinta elementumatmenys, jis turi nuolat save koreguoti. Dėl to gali atsirasti duomenųperdavimo pauzių. Pauzės ypač nepageidautinos žiūrint vaizdo įrašus irklausantis muzikos. Kaupiklio sparta labai priklauso nuo disko sukimosi greičio,nes jis lemia duomenų skaitymo cilindre spartą. Taip pat ji priklauso nuoskaitymo ir rašymo galvučių inertiškumo: kuo sparčiau jos juda, tuogreičiau surandamas reikiamas cilindras. Informacijos perdavimo iš
kaupiklio į kompiuterio operatyviąją atmintinę ar iš jos į kaupiklį spartai(Data Transfer Rate) didelę įtaką turi įtaiso kaupyklės talpa, taip patkompiuterio procesorius, BIOS ir RAM. Su kompiuteriu diskiniai kaupikliai sujungiami per EIDE (seniper IDE) arba SCSI sąsają. 1993 m. sukurta EIDE (Enhanced IDE) sąsaja (4 pav.) galivaldyti keturis informacijos kaupiklius. IDE Fast ATA sąsaja gali perduotiiki 16,6 MB/s ir valdyti 8,4 GB talpos diskinius kaupiklius. SenesnėsWindows šeimos versijos valdo tik 2,1 GB kaupiklius, todėl talpesnius negu2,1 GB diskus reikia suskaidyti į kelis diskus. OSR2.x ir Windows 98 jaugali valdyti net 2,2 TB (terabaitų) talpos kaupiklius.[pic] 4 pav. EIDE sąsajos sandara
EIDE sąsaja yra pagrindinėje kompiuterio plokštėje ir turi dukanalus dviem diskiniams bei dviem papildomiems kaupikliams prijunkti.ATAPI (AT Attachment Pack Interface) protokolas leidžia prie EIDE sąsajosprijunkti CD-ROM ir kaupiklius su magnetine juosta. Kokia sparta EIDperduos informaciją, priklauso nuo PIO (Programed Input/Output) ir DMA(Direct Memory Access) protokolų. PIO protokolas valdo informacijosperdavimą iš kaupiklio į kompiuterį ir atgal, o DMA protokolas valdoinformacijos perdavimą tiesiog į kompiuterio operatyviąją atmintinę. Iki1998 m. sparčiausi buvo EIDE sąsajai skirti diskiniai kaupikliai, turintys„PIO mode 4“ ir „DMA mode 2“ protokolus. Kai kurie gamintojai diskiniuskaupiklius, turinčius šiuos protokolus, vadina Fast ATA-2. Jeigukompiuterio pagrindinės plokštės valdymo mikroschemų rinkinyje (Chipset)nėra naujausių PIO ir DMA protokolų versijų, jis gali riboti diskiniokaupiklio galimybes. Todėl įsigyjant kaupiklį reikia žiūrėti, arpagrindinės plokštės schemoje yra reikalingas PIO ir DMA versijos. 1997 metais buvo sukurtas Ultra DMA (Ultra ATA, ATA-33)protokolas, perduodantis iki 33 MB/s, o 1999 metais – Ultra DMA protokolą,perduodantis net 66 MB/s. Ultra DMA diskinių kaupiklių vidutinėinformacijos perdavimo sparta kompiuteryje yra 5 – 10 MB/s. [pic] 5 pav. SCSI sąsajos sandara
SCSI (Small Computer Systems Interface) sąsaja (5 pav.) yra kurkas sudėtingesnė. Ji gali būti spartesnė už EIDE sąsają ir dažniausiai yraatskiroje plokštėje. Diskinis kaupiklis su SCSI sąsaja ir plokšte yramaždaug du kartus brangesnis. Todėl SCSI kaupiklius verta įsigyti tiktaitada, kai reikia universalios sąsajos daugeliui SCSI išorinių įrenginiųprijungti. Galingiausia yra 16 bitų Wide Ultra SCSI-2 sąsaja, dirbanti 20MHz dažniu, perduodanti iki 80 MB/s ir galinti valdyti net 15 išoriniųįrenginių. Tokių diskinių kaupiklių vidutinė informacijos perdavimo spartakompiuteryje yra 12 – 13 MB/s. Kai reikia sujungti daug diskiniu kaupikliu, naudojamaspecializuota SSA {Serial Storage Architecture) sąsaja informacijossaugojimo įtaisams ir darbo stotims sujungti. Ja galima sujungti net 192diskinius kaupiklius ir perduoti 80 MB/s. Diskiniai kaupikliai mažėja, nes didėja informacijos įrašymotankis. Kuo didesnis tankis, tuo mažesnis kaupiklis, tuo mažiau energijosjis vartoja ir daugiau informacijos perduoda, nes sumažėja galvučiųstumdymo atstumai ir galima padidinti disko sukimo spartą. Informacijosįrašymo tankis priklauso nuo diskelius dengiančios medžiagos, duomenųkodavimo būdo bei skaitymo ir rašymo galvutės. Informacijos įrašymo tankiui padidinti IBM sukonstravo vadinamqjqGMR (Giant Magneto-Resistive) galvutę, kuri dabar įrašo iki 10 Gbitu įkvadratinį colį, o po poros mėtų, manoma, galės įrašyti net 40 Gbitų įkvadratinį colį. Firma SEAGATE pasiūlė naują optinę magnetinę galvutę OAW(Opticaly Assisted Winchester), kurioje informacijai įrašyti ir skaitytinaudojamas lazerio spindulys. Jau gaminami talpesni nei 20 GB diskiniaikaupikliai. Kaip greitai bus išsaugotas arba perskaitytas diske esantisfailas, priklauso ir nuo to, ar diske esantys failai įrašyti kompaktiškai,ar jų fragmentai išbarstyti po visą diską. Kuo mažiau juda skaitymo irrašymo galvutė, tuo greičiau perduodama informacija. Informacija disketvarkoma jį defragmentuojant (pvz., Windows 9x programa „Disc Defragmenter”
arba Norton Utilities programa „Speed Disc”), t.y. įrašant kiekvieno failofragmentus į gretimus sektorius bei cilindrus, taip pat užpildant išoriniusdisko cilindrus ir juose saugant dažniau naudojamus failus. Defragmentuotidiską reikia nelaukiant, kol jame įsivyraus netvarka ir jai sutvarkytireikės daug laiko. Diskiniu kaupikliu patikimumų padidina firmos IBM sukurtatechnologija SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology),kuri periodiškai matuoja tam tikrus kaupiklio parametrus (pvz., galvutėsatstumq nuo diskelio paviršiaus) ir, jų reikšmėms pasiekus pavojingą ribą,perspėja vartotojų. SMART perspėja apie galimus diskiniu kaupikliu gedimusdėl laipsniško kaupiklio susidėvėjimo. Tokie gedimai sudaro apie 60% visugedimų. Ji negali perspėti apie netikėtus gedimus, pavyzdžiui,atsirandančius dėl statinės elektros ar dėl netinkamo naudojimo. Dedant didelės talpos diskinį kaupiklį į dėvėtą PK, reikiažinoti, kad senesnės BIOS versijos sugeba panaudoti tik pirmuosius disko540 MB. Jeigu BIOS yra įrašyta į „Flash” tipo perrašomąją atmintinę, reikiatiesiog iš gamintojo arba per Internetu gauti naują BIOS versijų ir jąįrašyti, jeigu ne, reikia įdėti naujų BIOS mikroschemų, pritaikytų Jūsų PK.Taip patį PK reikėtų įdėti EIDE valdiklį, kuris panaudotų visas naujojokaupiklio galimybes. Didelės talpos diską panaudosite geriau, jeigu jį suskaidysite įkelis diskus, nes mažesnės talpos diske informacijos fragmentui saugotinaudojami mažesni klasteriai. Kai disko talpa yra nuo 256 iki 512 MB,klasteris užima 8 KB, kai nuo 512 iki 1024 MB, – 16 KB, kai nuo 1024 iki2048 MB, – 32 KB, kai nuo 2048 iki 4096 MB, – 64 KB ir t.t. Didelės talposdiske ypač daug vietos prarandama saugant daug mažų failų, nes paskutinisfailo klasteris dažniausiai lieka pustuštis.———————–Diskinis kaupiklisPagrindinė plokštė su PCI magistrale ir EIDE sąsaja
Diskinis kaupiklis
papildomas diskinis kaupiklis
CD-ROM kauiklis
Pagrindinis EIDE kanalas
Pagalbinis EIDE kanalas
Vidiniai taisai
„Iomega“ kaupiklis
Skaitlys
Archyvavimo įtaisas
Pagrindinis diskinis kaupiklis
SCSI sąsajos plokštė
SCSI magistralė
CD_ROM kaupiklis
Išoriniai įrenginiai
CD-RW kaupiklis
Pagalbinis diskinis kaupiklis