Тема 7.2. Технічна характеристика та
класифікація жорсткого диску.
План
1. Інтерфейси
HDD.
2. Технічна
характеристика жорсткого диска. Виробники ЖД
1. Інтерфейси
Для того щоб
здійснювався обмін даними між жорстким диском і комп'ютером, існують кабелі управління,
за допомогою яких передаються команди і дані. Розглянемо різні інтерфейси
підключення жорстких дисків.
Рис. 49. Інтерфейс жорсткого диску ATA (PATA) і SATA.
IDE/ATA
IDE
(Integrated
Drive Electronics) — це назва типу жорстких дисків, що
мають інтерфейс ATA
(AT Attachment). Один канал АТА може підтримувати до
двох дисків, первинний — master
і вторинний — slave. Дуже
часто ставлять на один канал жорсткий диск як master та інший, повільніший пристрій, типу CD-ROM, як slave. Але оскільки IDE може звертатися тільки до одного
пристрою на каналі одночасно, то знижується продуктивність системи загалом. Так
що краще не мати slave-пристроїв
взагалі. Тим більше, що зараз усі материнські плати мають два інтегровані
канали IDE,
а деякі три і навіть чотири. Якщо є можливість, то краще підключати жорсткий
диск як master на
перший канал, a DVD або
CD-ROM —
як master на
другий канал.
Сьогодні на
ринку присутні чотири основні стандарти IDE-дисків: АТА/33, АТА/66, АТА/100, АТА/133. У
цьому випадку число показує максимальну пропускну здатність у мегабайтах у
секунду. Для АТА/66 і АТА/100 потрібен спеціальний 80-контактний кабель, а зі
стандартним 40-контактним АТА/66/100/133 диск буде працювати, як АТА/33. Як
правило, такий кабель іде в комплекті з усіма материнськими платами, що
підтримують АТА/66/100/133. Ці три стандарти називають одним словом — UDMA. Хоча іноді й вживають UDMA, АТА і IDE як взаємозамінні поняття, але це
неправильно.
Усі IDE-диски повинні працювати з усіма варіантами
АТА. Диск АТА/133 повинен прекрасно функціонувати з контролером АТА/33, а диск
АТА/33 повинен так само прекрасно працювати з контролером АТА/133. Але
працювати вінчестер буде на швидкості найповільнішого компонента. В обох
наведених випадках це буде швидкість АТА/33, тобто максимальна пропускна
здатність дорівнюватиме 33 МБ/с. Іноді можуть виникнути певні несумісності,
наприклад, коли конкретний диск не бажає працювати з конкретним кабелем або два
диски від різних виробників не бажають співіснувати на одному каналі
контролера.
Майбутнє АТА
належить стандарту Serial ATA. Serial ATA має
кабель усього з двома контактами (один на прийом, один на передачу) і
забезпечує пропускну здатність до 1,5 ГБ/с. Це вдвічі перевищує пропускну
здатність АТА/100, у якого контактів у 40 разів більше. Єдиною негативною
стороною Serial ATA є
те, що на одному каналі може бути тільки один пристрій, але при наявності
контролера з декількома каналами це не проблема.
SCSI
SCSI
давно став стандартним інтерфейсом для діючих станцій і серверів. І хоча за
ціною SCSI
обходиться значно дорожче IDE,
за ці гроші ми одержуємо набагато більшу пропускну здатність, підтримку більшої
кількості пристроїв на одному каналі, набагато більшу довжину кабелів (до
Звичайна
(іноді говорять «вузька») шина SCSI може
нести на собі до 8 пристроїв, а широка (wide) — до 16. Сам SCSI-контролер займає одну адресу, а інші 15 залишає
для пристроїв, що підключаються (відповідно на вузькій шині для пристроїв
залишається 7 адрес). Старші адреси SCSI мають більший пріоритет Це трохи
ускладнює установку SCSI. Зазвичай
краще надати пріоритет повноцінним пристроям, типу CD-ROM, а не жорстким дискам.
Існує безліч
різних варіантів SCSI.
З доступних зараз пристроїв можна назвати Ultra-1 SCSI, Ultra-2 SCSI і Ultra-3 SCSI. Ultra-1 SCSI дозволяє передачу 20 МБ/с і має 8
адрес. Широка (wide)
версія Ultra-1
SCSI піднімає
пропускну здатність удвічі, тобто до 40 МБ/с. Ultra-2 SCSI, відомий також як LVD (Low Voltage Differential) SCSI, має пропускну здатність 40 МБ/с, і,
відповідно, wide-версія
його дає нам 80 МБ/с. Ultra-3
SCSI продовжує
традицію подвоєння пропускної здатності, але буває тільки у варіанті wide, що дає нам 16 пристроїв на каналі й
160 МБ/с SCSI-пристрої,
як правило, мають сумісність зверху вниз. Правда, цього ніхто не гарантує, але
в більшості випадків, наприклад, пристрій SCSI-2 буде прекрасно себе почувати
на контролері Ultra-2 Wide SCSI. Однак при цьому буває, що за наявності
на одній шині швидкого і повільного пристроїв обидва починають працювати з
максимальною швидкістю повільного. Але насправді те, як будуть поводитися різні
SCSI-пристрої, підвішені поруч, залежить в
основному від контролера.
Із SCSI часто виникають проблеми, що
стосуються установки і першого настроювання, особливо в тих, хто робить це
вперше Одночасно усі ці проблеми з лихвою окупаються надійністю цього
інтерфейсу. А поява активних терміна торів (тобто пристроїв, які обов'язково
повинні завершувати ланцюжок SCSI пристроїв)
помітно спростила установку SCSI-
пристроїв.
Головна перевага
SCSI виражається
терміном high-end, тобто більш швидкі, найбільш об’ємні
жорсткі диски мають інтерфейс SCSI
Наприклад, Seagate Cheetah
з 12 000 обертів на шпинделі у варіанті IDE ніколи не вироблявся і навряд чи буде
вироблятися. Натомість здатність підтримувати до 15 пристроїв на одному каналі
говорить про чудове масштабування, що для повних цілей теж дуже важливо.
Майбутнє SCSI уже розписане як по нотах. З'являються
перші пристрої Ultra 320 SCSI і наступним кроком буде Ultra 640 SCSI. Сам стандарт SCSI напочатку передбачав масштабування і став
масштабований настільки, що навряд чи щось може з ним у цьому зрівнятися.
Fibre channel (оптоволоконний канал)
Fibre channel
— це інтерфейс, що докорінно відрізняється від SCSI і IDE Узагалі він ближчий до Ethernet. Коротко кажучи, цей інтерфейс
призначений не тільки для того, щоб приєднувати жорсткі диски й іншу периферію
до системи, а насамперед для організації мереж, об'єднання віддалений один від
одного масивів жорстких дисків й інших операцій, що вимагають високої
пропускної здатності в поєднанні з великими відстанями. Fibre channel
часто використовується для з'єднання SCSI RAID-масивів із мережею робочої групи або
сервером.
Існуючі
технології дозволяють пропускну здатність Fibre channel у 100 МБ/с, а теоретична межа цієї
технології лежить десь у районі 1,06 ГБ/с. При цьому вже зараз ряд компаній
зайняті розробкою пристроїв із пропускною здатністю до 2.12 ГБ/с, але це вже
наступне покоління інтерфейсу Fibre channel. На сьогоднішньому ринку також
присутні рішення, коли для досягнення надвисокої пропускної здатності
використовується цілий ряд каналів Fibre channel одночасно.
На відміну
від SCSI, Fibre channel
має набагато більшу гнучкість. Якщо SCSI обмежується всього
IEEE
1394
IEEE
1394, він же FireWire
(як його назвала Apple),
він же iLink
(як його назвала Sony),
реально стає стандартом для передачі цифрового відео, але також може
використовуватися для підключення жорстких дисків, сканерів, мережного
устаткування, цифрових камер і всього, що вимагає високої пропускної здатності
Сьогодні FireWire
залишається досить дорогим рішенням (принаймні, для рядового користувача), але
стандарт дедалі більше проникає в усі сфери комп’ютерної периферії і постійно
дешевшає.
FireWire здатний підтримувати до 63 пристроїв на одному каналі 400
МБ/с. A IEEE 1394b, перша
спроба серйозного перегляду FireWire, підтримуватиме
пропускну здатність у 800 МБ/с на каналі. FireWire забезпечує велику продуктивність, але
зовнішні пристрої з цим інтерфейсом потребують окремого зовнішнього джерела
живлення.
Перші жорсткі
диски FireWire
уже починають з'являтися, і вже досить давно існують моделі, які використовують
транслятор IDE/FireWire. А от для відеокамер, сканерів і
принтерів цей інтерфейс використовується вже дуже широко. Також на базі FireWire можна будувати продуктивні локальні
мережі. Багато моделей комп'ютерів Apple мають один або два FireWire-порти, однак на персональних комп’ютерах
цей стандарт поки такого визнання не одержав.
Найприємнішою
особливістю FireWire
є можливість «гарячого» підключення. Тобто можна підключати й відключати FireWire-пристрої, не вимикаючи комп'ютер. Але якщо
таким пристроєм є жорсткий диск, то операційна система повинна вміти монтувати
нові жорсткі диски «на льоту».
Майбутнє IEEE 1394 виглядає досить оптимістично, з
огляду на молодість Цього стандарту і вже майже готову специфікацію 1394b, що дозволяє подвоїти пропускну
здатність. А визнання цього стандарту — справа недалекого майбутнього,
популярність його зростає з кожним днем, а ціни, відповідно, падають.
USB
USB
(Universal
Serial Bus — універсальна послідовна шина) —
стандарт, що одержав за останні кілька років дуже широке поширення. Складно
знайти комп'ютер, на якому б не було підтримки USB. Цей інтерфейс має два швидкісні
режими. Перший — «високошвидкісний» — забезпечує пропускну здатність у 12 МБ/с
і довжину з'єднувальних кабелів до
На одному
каналі USB може
бути до 127 пристроїв, для чого можуть використовуватися-пристрої, що
пропускають через себе сигнал, або USB-концентратори. USB має так званий майстер-контролер, так
що будь-який сигнал, переданий, скажімо, від USB- жорсткого диска до USB CD-ROM, повинен пройти через контролер, а вже
потім надійти до необхідного пристрою. Це дуже знижує пропускну здатність при
використанні декількох USB-пристроїв.
Крім того, USB-пристрої
не можуть використовуватися кількома комп’ютерами одночасно (у мережі,
наприклад), хоча два комп'ютери можна з’єднати між собою USB-мережею через USB-міст.
Проте при
всіх своїх мінусах USB дозволяє
«гаряче» підключення. Правда, операційна система зажадає від вас драйвер нового
пристрою, але перезавантажувати комп'ютер не доведеться.
Сьогодні
великого поширення набуває стандарт USB 3.O. Специфікація USB 3.0 підвищує
максимальну швидкість передачі інформації до 5 Гбіт/с
– що на порядок більше 480 Мбіт / с, які може
забезпечити USB 2.0. Таким чином, швидкість передачі зростає з 60 Мбайт/с до
600 Мбайт/с і дозволяє передати 1 Тб не за 8-10
годин, а за 40-60 хвилин.
RAID
RAID
розшифровується як Redundant Array
of Inexpensive Disks— надлишковий масив недорогих дисків. RAID переслідує дві основні мети:
підвищити швидкість і надійність. Існує досить багато типів RAID, але основні — це RAID 0, 1 і 0+1. RAID 0 дозволяє об'єднати обсяг двох
дисків у єдине ціле, так що операційна система буде бачити їх і використовувати
як один фізичний диск RAID
1 дозволяє створювати «дзеркало», тобто інформація пишеться відразу як на один,
так і на другий диск, і у випадку, якщо перший, основний, диск вийде з ладу, то
всі дані на другому будуть збережені повністю. Ну і, нарешті, RAID 0+1 використовує одночасно два описані
вище режими (не забувайте, що при цьому потрібно, як мінімум, чотири жорсткі
диски, два зливаються в масив і два використовуються для «дзеркала»). Є ще інші
варіанти RAID
для підвищення надійності зберігання інформації, типу парності, для перевірки
цілісності даних.
Який інтерфейс вибрати?
Насправді
вибір визначений вашою метою. Якщо ви збираєте домашній комп'ютер для ігор або
для офісної роботи, то IDE-диск дасть вам найкращу комбінацію ціна/продуктивність.
USB добре підійде для зовнішнього CD-ROM або стрічкового накопичувача для
резервного копіювання (якщо копіювати не занадто багато). Якщо вам потрібен
швидкий зовнішній диск для підключення до ноутбука або для регулярного
перенесення між декількома комп'ютерами і основною вимогою, крім мобільності, є
продуктивність, то ваш вибір— IEEE 1394. Якщо йдеться
про оснащення серйозної робочої станції або сервера, де критичними є надійність
і продуктивність, то кращий вибір — SCSI, особливо у формі RAID, хоча це й
коштує досить дорого. Якщо ви формуєте кластер автоматизованих робочих місць,
яким необхідний високошвидкісний доступ до великого масиву даних, то Fibre channel забезпечить вам
швидкість; віддаленість робочих місць від масиву інформації практично не має
значення. Інша можливість полягає в створенні мережі Gigabit
Ethernet, а для сервера, як правило, вибирають
рішення RAID SCSI; для некритичних серверів — IDE RAID.
