Šiuolaikiniai diskai kaupikliai

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, skirtas
dideliems informacijos kiekiams saugoti.

Per 15 metų, prabėgusių nuo IBM XT su 10 MB talpos disku
pasirodymo, disko talpa padidėjo maždaug 2000 karty. Dabar gaminami
diskiniai kaupikliai, kuriuose telpa 3-20 GB informacijos ir kurių darbo
trukme siekia iki 800000 val., t.y. 100 metų.

[pic]

1. pav. Diskinio kaupiklio mechanizmas.

Diskiniai kaupikliai ne tik talpesni, bet ir daug spartesni už
disketinius. Jų informacijos perdavimo sparta gali būti didesne kaip 20
MB/s, o vidutine kreipimosi trukme gali būti trumpesne nei 2 ms.
Kabinetiniams PK daaugiausia naudojami 3,5 colio, o nešiojamiesiems – 2,5
colio kaupikliai. Gaminami ir mažesni kelių GB talpos kaupikliai.

Informacija j sparčiai sukamus diskinio kaupiklio magnetinius
diskelius įrašoma panašiai kaip ir į disketę. Ją įrašo skaitymo ir rašymo
galvutes, kurias stumdo žingsninis variklis arba specialus elektromagnetas.
Diskeliai dažniausiai gaminami iš stiklo ir keramikos misinio. Jų paviršiai
padengiami feromagnetine medžiaga informacijai įrašyti. Diskeliuose
informacijos įrašymo tankis yra daug didesnis, kaupiklio mechanika daug
tikslesne negu disketinių kaupiklių. Kaupiklio diską dažniausiai sudaro du
arba 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. Nuo
diskelių paviršiaus galvutes skiria tik besisukančių diskelių kuriama
milimetro dalių storio dujų pagalve. Patekusi į sį tarpą net mažiausia
dulke sužalotų di

iskelio paviršių, todėl dujos kaupiklio viduje turi būti
labai švarios. Dėl tos pačios priežasties diskiniams kaupikliams labai
pavojingi sutrenkimai ir vibracijos.

Diskeliai bei skaitymo ir rašymo galvutės yra amortizuotoje
hermetiškoje dėžutėje, pripildytoje švariu išretintu inertiniu duju.

Informacija į diskelį įrašoma elektromagnetine rašymo galvute (2
pav.)

[pic]

2. pav. Skaitymo ir rašymo galvutė

permagnetinant jo paviršiaus taškus. „1″ ar „0″ įrašyta diskelio
paviršiaus taške, priklauso nuo taško įmagnetinimo krypties. Kad būtu
galima rasti tam tikrą diskelio paviršiaus vietą, į jį įrašomos specialios
žymos (diskas formuojamas). Informacija kiekviename diskelyje rašoma į
apskritiminius takelius, kurie sudaro vadinamuosius diskinio kaupiklio
cilindrus (Cylinders). Takeliai, o kartu ir cilindrai (1 pav.) yra padalyti
į sektorius po 512 baitu. Informacija į diską įrašoma porcijomis į
klasterius. Skaitant arba rašant informaciją į cilindrą galvutės nejuda,
jos pastumiamos tik pereinant prie kito cilindro. Sparčiausiai skaitoma ir
rašoma informacija, esanti išoriniuose disko takeliuose. Todėl, norint
padidinti informacijos perdavimo spartą, kkaip tik šiuose takeliuose
išsaugomi 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 joje
susiranda informaciją apie failą, paskui perduoda komandas kaupiklio
valdikliui, kuris pastumia galvutę iki reikiamo cilindro ir perskaito jame
įrašytos informacijos porciją. Kaupiklio veikimui paspartinti jame yra 64 –
1000 KB kaupyklė (buferis). Į ją pirmiausiai perduodama iš disko palyginti
lėtai nuskaitoma informacija, o kaupyklei užsipildžius -informacija
sparčiai perduodama kompiuteriui. Išsaugant informaciją diske, ji
pirmiausia iš kompiuterio sparčiai perduodama į kaupyklę, o paskui lėčiau
įrašoma į diską.

Kadangi d

dirbdamas diskinis kaupiklis šyla, kinta elementu
matmenys, jis turi nuolat save koreguoti. Dėl to gali atsirasti duomenų
perdavimo pauzių. Pauzės ypač nepageidautinos žiūrint vaizdo įrašus ir
klausantis muzikos.

Kaupiklio sparta labai priklauso nuo disko sukimosi greičio,
nes jis lemia duomenų skaitymo cilindre spartą. Taip pat ji priklauso nuo
skaitymo ir rašymo galvučių inertiškumo: kuo sparčiau jos juda, tuo
greičiau 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 pat
kompiuterio procesorius, BIOS ir RAM.

Su kompiuteriu diskiniai kaupikliai sujungiami per EIDE (seni
per IDE) arba SCSI sąsają.

1993 m. sukurta EIDE (Enhanced IDE) sąsaja (4 pav.) gali
valdyti keturis informacijos kaupiklius. IDE Fast ATA sąsaja gali perduoti
iki 16,6 MB/s ir valdyti 8,4 GB talpos diskinius kaupiklius. Senesnės
Windows šeimos versijos valdo tik 2,1 GB kaupiklius, todėl talpesnius negu
2,1 GB diskus reikia suskaidyti į kelis diskus. OSR2.x ir Windows 98 jau
gali valdyti net 2,2 TB (terabaitų) talpos kaupiklius.

[pic]

4 pav. EIDE sąsajos sandara

EIDE sąsaja yra pagrindinėje kompiuterio plokštėje ir turi du
kanalus dviem diskiniams bei dviem papildomiems kaupikliams prijunkti.
ATAPI (AT Attachment Pack Interface) protokolas leidžia prie EIDE sąsajos
prijunkti CD-ROM ir kaupiklius su magnetine juosta. Kokia sparta EID
perduos informaciją, priklauso nuo PIO (Programed Input/Output) ir DMA
(Direct Memory Access) protokolų. PIO protokolas valdo informacijos
perdavimą iš kaupiklio į kompiuterį ir atgal, o DMA protokolas valdo
informacijos perdavimą ti

iesiog į kompiuterio operatyviąją atmintinę. Iki
1998 m. sparčiausi buvo EIDE sąsajai skirti diskiniai kaupikliai, turintys
„PIO mode 4“ ir „DMA mode 2“ protokolus. Kai kurie gamintojai diskinius
kaupiklius, turinčius šiuos protokolus, vadina Fast ATA-2. Jeigu
kompiuterio pagrindinės plokštės valdymo mikroschemų rinkinyje (Chipset)
nėra naujausių PIO ir DMA protokolų versijų, jis gali riboti diskinio
kaupiklio galimybes. Todėl įsigyjant kaupiklį reikia žiūrėti, ar
pagrindinės 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 vidutinė
informacijos perdavimo sparta kompiuteryje yra 5 – 10 MB/s.

[pic]

5 pav. SCSI sąsajos sandara

SCSI (Small Computer Systems Interface) sąsaja (5 pav.) yra kur
kas sudėtingesnė. Ji gali būti spartesnė už EIDE sąsają ir dažniausiai yra
atskiroje plokštėje. Diskinis kaupiklis su SCSI sąsaja ir plokšte yra
maždaug du kartus brangesnis. Todėl SCSI kaupiklius verta įsigyti tiktai
tada, kai reikia universalios sąsajos daugeliui SCSI išorinių įrenginių
prijungti. Galingiausia yra 16 bitų Wide Ultra SCSI-2 sąsaja, dirbanti 20
MHz dažniu, perduodanti iki 80 MB/s ir galinti valdyti net 15 išorinių
įrenginių. Tokių diskinių kaupiklių vidutinė informacijos perdavimo sparta
kompiuteryje yra 12 – 13 MB/s.

Kai reikia sujungti daug diskiniu kaupikliu, naudojama
specializuota SSA {Serial Storage Architecture) sąsaja informacijos
saugojimo įtaisams ir darbo stotims sujungti. Ja galima sujungti net 192
diskinius kaupiklius ir perduoti 80 MB/s.

Diskiniai kaupikliai mažėja, nes didėja informacijos įrašymo
tankis. Kuo didesnis tankis, tuo mažesnis kaupiklis, t

tuo mažiau energijos
jis vartoja ir daugiau informacijos perduoda, nes sumažėja galvučių
stumdymo atstumai ir galima padidinti disko sukimo spartą. Informacijos
įrašymo tankis priklauso nuo diskelius dengiančios medžiagos, duomenų
kodavimo būdo bei skaitymo ir rašymo galvutės.

Informacijos įrašymo tankiui padidinti IBM sukonstravo vadinamqjq
GMR (Giant Magneto-Resistive) galvutę, kuri dabar įrašo iki 10 Gbitu į
kvadratinį colį, o po poros mėtų, manoma, galės įrašyti net 40 Gbitų į
kvadratinį colį. Firma SEAGATE pasiūlė naują optinę magnetinę galvutę OAW
(Opticaly Assisted Winchester), kurioje informacijai įrašyti ir skaityti
naudojamas lazerio spindulys. Jau gaminami talpesni nei 20 GB diskiniai
kaupikliai.

Kaip greitai bus išsaugotas arba perskaitytas diske esantis
failas, priklauso ir nuo to, ar diske esantys failai įrašyti kompaktiškai,
ar jų fragmentai išbarstyti po visą diską. Kuo mažiau juda skaitymo ir
rašymo galvutė, tuo greičiau perduodama informacija. Informacija diske
tvarkoma jį defragmentuojant (pvz., Windows 9x programa „Disc Defragmenter”
arba Norton Utilities programa „Speed Disc”), t.y. įrašant kiekvieno failo
fragmentus į gretimus sektorius bei cilindrus, taip pat užpildant išorinius
disko cilindrus ir juose saugant dažniau naudojamus failus. Defragmentuoti
diską reikia nelaukiant, kol jame įsivyraus netvarka ir jai sutvarkyti
reikės daug laiko.

Diskiniu kaupikliu patikimumų padidina firmos IBM sukurta
technologija SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology),
kuri periodiškai matuoja tam tikrus kaupiklio parametrus (pvz., galvutės
atstumq nuo diskelio paviršiaus) ir, jų reikšmėms pasiekus pavojingą ribą,
perspėja vartotojų. SMART perspėja apie galimus diskiniu kaupikliu gedimus
dėl laipsniško kaupiklio susidėvėjimo. Tokie gedimai sudaro apie 60% visu
gedimų. Ji negali perspėti apie netikėtus gedimus, pavyzdžiui,
atsirandančius dėl statinės elektros ar dėl netinkamo naudojimo.

Dedant didelės talpos diskinį kaupiklį į dėvėtą PK, reikia
žinoti, kad senesnės BIOS versijos sugeba panaudoti tik pirmuosius disko
540 MB. Jeigu BIOS yra įrašyta į „Flash” tipo perrašomąją atmintinę, reikia
tiesiog iš gamintojo arba per Internetu gauti naują BIOS versijų ir ją
įrašyti, jeigu ne, reikia įdėti naujų BIOS mikroschemų, pritaikytų Jūsų PK.
Taip patį PK reikėtų įdėti EIDE valdiklį, kuris panaudotų visas naujojo
kaupiklio galimybes.

Didelės talpos diską panaudosite geriau, jeigu jį suskaidysite į
kelis diskus, nes mažesnės talpos diske informacijos fragmentui saugoti
naudojami 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 iki
2048 MB, – 32 KB, kai nuo 2048 iki 4096 MB, – 64 KB ir t.t. Didelės talpos
diske ypač daug vietos prarandama saugant daug mažų failų, nes paskutinis
failo klasteris dažniausiai lieka pustuštis.
———————–
Diskinis kaupiklis

Pagrindinė 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

Leave a Comment