Среднее время доступа жесткого диска

Среднее время доступа жесткого диска

Жесткий диск имеет восемь основных параметров :

1. Протокол передачи данных . Есть винчестеры со следующими интерфейсами: IDЕ/SCSI/FC-AL/IEEE/USB . Пеpвые винчестеpы в PC XT имели интеpфейс ST412/ST506; так как он оpиентиpован на метод записи MFM , его часто называют MFM-интеpфейсом.

2. Среднее время доступа (Average Seek Time) — процесс позиционирования головки записи/чтения на нужное место HDD. Бывает время при чтении и время при записи . Состоит из:

времени перемещения головки с текущего трека на трек с нужным сектором ( Track-to-Track Seek Time );

времени ожидания, пока диск повернется так, что нужный сектор окажется под головкой записи/чтения;

Время измеряется в милисекундах (мс) и сегодня составляет 3,6-11,5 мс.

3. Скорость вращения (Spindle Speed) шпинделя — это скорость, с которой вращаются диски. Измеряется в оборотах в минуту (rpm). Она влияет:

на скорость чтения с поверхности диска . Чем быстрее диск крутится, тем больше информации считывается за единицу времени;

на время доступа к нужной информации . Информация в HDD записывается по кольцевым дорожкам, а каждая дорожка разбита на сектора. Время поиска информации определяется временем выбора нужной дорожки (не зависит от скорости вращения диска) и временем, необходимым для того, чтобы диск провернулся так, чтобы под головкой оказался нужный сектор. Чем скорость вращения выше, тем меньше это время. Скорость вращения 3600 — 15000 об/мин.

Для увеличения плотности записи зазор между поверхностью диска и головкой необходимо уменьшить до минимума. В современных винчестерах эта задача решается с использованием аэродинамической подъемной силы, создаваемой потоком воздуха, который увлекает за собой вращающаяся рабочая поверхность диска. Для возникновения подъемной силы рабочим поверхностям головок придают специальную форму в виде крыла. Для того чтобы головка не «улетала» далеко от поверхности диска, она закрепляется на пружинящем поводке.

Поскольку величина подъемной силы определяется плотностью воздуха, которая зависит от атмосферного давления, то винчестеры общего применения имеют ограничения по максимальной высоте подъема над уровнем моря (приблизительно до 2000. 3000 м).

В современных накопителях скорость вращения пакета дисков может достигать 15 000 об/мин. Однако высокие скорости вращения порождают проблемы, связанные с его балансировкой, гироскопическим эффектом и аэродинамикой головок. Во время работы головки ни в коем случае не должны механически соприкасаться с рабочими поверхностями – случайное касание поверхности практически всегда приводит к полному или частичному повреждению соответствующей дорожки рабочей поверхности и очень часто к обрыву самой головки.

4. Объём . Измеряется в гигабайтах (Gb). Hа самих HDD раньше писали емкость в миллионах байт и указывалась нефоpматиpованная емкость (pеальная — на 10-15% меньше). Бывает, что Bios’ы выдают емкость не в Gb, а Mb или даже в млн.байт. Сегодня в продаже — HDD емкостью 10-80Gb, максимальный объем дисков постоянно растет и пока равен 320Gb ( MaXLine от Maxtor ).

5. Плотность записи . Измеряется в гигабайтах на пластину. Внутри HDD находится один или несколько дисков. Она влияет:

на скорость : чем больше плотность записи, тем больше информации помещается на одну дорожку, и, соответственно, больше скорость считывания этой информации при одинаковой скорости вращения диска;

на охлаждение : меньшее число пластин уменьшает тепловыделение (диск меньше греется).

До 5Gb на пластину — старые винчестеры; HDD в продаже — с плотностью записи 10Gb/пл.(устар.), 15Gb/пл., 20Gb/пл., 30Gb/пл.; максимальная плотность пока равна 125Gb/пл. ( винчестеры от Seagate Technology ).

В большой степени максимальная плотность записи зависит от конструкции и характеристик головок записи/чтения. Раньше в винчестерах использовались магнитные головки , представляющие собой миниатюрные катушки индуктивности, намотанные на магнитный сердечник.

Позднее стали использовать тонкопленочные магнитные головки , а в современных винчестерах используются высокочувствительные магниторезистивные головки ( MRH — Magneto-Resistive Heads) чтения (представляет собой резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от напряженности магнитного поля, причем амплитуда уже практически не зависит от скорости изменения поля. Это позволяет намного более надежно считывать информацию и диска и, как следствие, значительно повысить предельную плотность записи. MR-головки используются только для считывания; запись по-преждему выполняется индуктивными головками), конструктивно объединенные с тонкопленочными головками записи. Головки собираются в блок.

Внешний вид блока головок

В современных винчестерах используется система позиционирования блока головок с поворотной подвижной катушкой, помещенной в зазоре мощного постоянного магнита, которая и является исполнительным элементом системы позиционирования.

В основе этой системы лежит предварительная (произведенная при изготовлении винчестера) запись специальных цифровых последовательностей, которые называются сервометками , в специально отведенные для этого на каждой дорожке сектора. Во время работы контроллер винчестера ориентируется на эти сервометки, вырабатывая управляющие сигналы, подаваемые в подвижную катушку, и поворачивает головку таким образом, чтобы она установилась точно над дорожкой, а затем удерживает ее на этой дорожке до поступления команды о переводе головки в новое положение.

Читайте также:  Транзистор вместо терморезистора схема

6. Объем кэша (мультисегментного — Multisegmented Cache, Сache memory). Учитывается, что следующей командой винчестеру потребуется считать данные из секторов, следующих за текущим. Поэтому идет чтение данных из оставшихся секторов на треке, которые записываются во внутреннюю память дисковода ("кэш"). Измеряется в килобайтах (мегабайтах). Ранее Cache составлял 128-1.024 Кбайт, сегодня 2-8 Мбайт. Некоторые производители (напр. Quantum), используют часть кэша под свое программное обеспечение. У других (напр. Western Digital) для хранения firmware используются специально отведенные сектора на диске, невидимые для любых операционных систем. По включению питания эта программа загружается в обычную память.

7. Потоковая скорость передачи данных (Sustained Transfer Rate). При размере считываемой информации во много раз превышающих размер выделенного для него кэша идет непрерывное Cache-считывание секторов. Измеряется в мегабайтах в секунду и сегодня составляет до 80Мбайт/с.

8. MTBF (Mean Time Between Failures, среднее время наработки на отказ). Это надежность винчестера и измеряется в часах работы. MTBF — величина усредненная (по партии), но MBFT=900т.час лучше MBFT=300т.час. Современные HDD имеют от 500,000 до 1,000,000 часов. Т.е. это 20-40 лет (при 8-часовой работе). Лидер пока SCSI-винчестер Cheetah с 1,200,000 часов.

Кроме основных параметров, важны:

  • Перегрузка от удара в рабочем/нерабочем состоянии (Operating/Nonoperating Shock), G — параметр, характеризующий устойчивость винчестера к механическим воздействиям.
  • Рабочая температура (Operating temperature),°C — параметр, по которому можно судить о "жаростойкости" винчестера.
  • Потребляемая мощность (Power Management), Вт — параметр, о том, насколько винчестер будет нагреваться.
  • Срок гарантии — от 6 месяцев до 5 лет.
  • Фирма-производитель.

Как и большинство компьютерных комплектующих, жесткие диски различаются по своим характеристикам. Такие параметры влияют на производительность железа и определяют целесообразность его использования для выполнения поставленных задач. В рамках данной статьи мы постараемся рассказать о каждой характеристике HDD, подробно описывая их действие и влияние на производительность или другие факторы.

Основные характеристики жестких дисков

Многие пользователи выбирают жесткий диск, беря в расчет только его форм-фактор и объем. Такой подход не совсем правильный, поскольку на работоспособность устройства влияет еще множество показателей, на них тоже нужно обращать внимание при покупке. Мы предлагаем вам ознакомиться с характеристиками, которые так или иначе будут влиять на ваше взаимодействие с компьютером.

Сегодня мы не будем говорить о технических параметрах и других составляющих рассматриваемого накопителя. Если вас интересует именно эта тема, рекомендуем прочитать отдельные наши статьи по следующим ссылкам.

Форм-фактор

Один из первых пунктов, с которым сталкиваются покупатели – размеры накопителя. Популярными считаются два формата – 2,5 и 3,5 дюймов. Меньшие обычно монтируются в ноутбуки, поскольку место внутри корпуса ограничено, а большие устанавливаются в полноразмерные персональные компьютеры. Если же 3.5 винчестер вы никак не поместите внутрь лэптопа, то 2.5 с легкостью устанавливается в корпус ПК.

Вы могли встречать накопители и меньших размеров, но они используются только в мобильных устройствах, поэтому при подборе варианта для компьютера не стоит обращать на них внимание. Конечно, размер жесткого диска определяет не только его вес и габариты, но и количество потребляемой энергии. Именно из-за этого 2.5-дюймовые HDD чаще всего задействуют как внешние накопители, поскольку им достаточно питания, поступаемого через интерфейс подключения (USB). Если же было принято решение сделать внешний 3.5 диск, он может требовать подачи дополнительного питания.

Объем

Далее пользователь всегда смотрит на объем накопителя. Он бывает разный – 300 ГБ, 500 ГБ, 1 ТБ и так далее. Эта характеристика определяет, какое количество файлов сможет уместиться на одном жестком диске. На данный момент времени уже не совсем целесообразно приобретать устройства с объемом менее 500 ГБ. Практически никакой экономии это не принесет (больший объем делает цену за 1 ГБ ниже), но однажды необходимый объект может просто не уместиться, особенно если учитывать вес современных игр и фильмов в высоком разрешении.

Стоит и понимать, что иногда цена за диск на 1 ТБ и 3 ТБ может значительно отличаться, видно это особенно на 2.5-дюймовых накопителей. Поэтому перед покупкой важно определить, для каких целей будет задействован HDD и сколько примерно на это пространства потребуется.

Читайте также:  Как правильно продать компьютер

Скорость вращения шпинделя

Скорость чтения и записи в первую очередь зависит от скорости вращения шпинделя. Если вы ознакомились с рекомендованной статьей по составляющим жесткого диска, то уже знаете, что шпиндель и пластины крутятся вместе. Чем больше оборотов эти компоненты делают за минуту, тем быстрее происходит перемещение к нужному сектору. Из этого следует, что при большой скорости выделяется больше тепла, поэтому и требуется более сильное охлаждение. Кроме этого, данный показатель влияет и на шум. Универсальные HDD, которые чаще всего используются обычными юзерами, имеют скорость в диапазоне от 5 до 10 тысяч оборотов в минуту.

Диски со скоростью оборота шпинделя 5400 идеальны для использования в мультимедийных центрах и других подобных устройствах, поскольку основной упор при сборке такого оборудования сделан на низкое энергопотребление и выделение шума. Модели с показателем более 10000 лучше обойти стороной пользователям домашних ПК и присмотреться SSD. 7200 об/м при этом будет золотой серединой для большинства потенциальных покупателей.

Исполнение геометрии

Только что мы упомянули пластины жесткого диска. Они являются частью геометрии девайса и в каждой модели количество пластин и плотность записи на них различаются. Рассматриваемый параметр влияет и на максимальный объем накопителя, и на его итоговую скорость чтения/записи. То есть сохранение информации происходит конкретно на эти пластины, а чтение и запись производится головками. Каждый накопитель разделяется на радиальные дорожки, которые состоят из секторов. Поэтому именно радиус влияет на быстроту чтения информации.

Скорость чтения всегда выше у того края пластины, где дорожки длиннее, из-за этого чем меньше форм-фактор, тем ниже максимальная скорость. Меньшее количество пластин означает более высокую их плотность, соответственно, и больше скорость. Однако в интернет-магазинах и на сайте производителя достаточно редко указывают эту характеристику, из-за этого выбор становится труднее.

Интерфейс подключения

При подборе модели жесткого диска важно узнать и его интерфейс подключения. Если ваш компьютер более современный, скорее всего, на материнской плате установлены разъемы SATA. В старых моделях накопителей, которые сейчас уже не производятся, использовался интерфейс IDE. У SATA есть несколько ревизиций, каждая из них различается пропускной способностью. Третья версия поддерживает скорость чтения и записи до 6 Гбит/с. Для домашнего использования вполне хватит HDD с SATA 2.0 (скорость до 3 Гбит/c).

В более дорогих моделях вы могли наблюдать интерфейс SAS. Он совместим с SATA, однако подключаться могут только SATA к SAS, а не наоборот. Такая закономерность связана с пропускной способностью и технологией разработки. Если же вы сомневаетесь по поводу выбора между SATA 2 и 3, смело берите последнюю версию, в случае когда позволяет бюджет. Она совместима с предыдущими на уровне разъемов и кабелей, однако имеет улучшенное управление питанием.

Объем буфера

Буфером или кэшем называется промежуточное звено хранения информации. Оно обеспечивает временное сохранение данных, чтобы при следующем обращении жесткий диск смог моментально получить их. Необходимость в такой технологии возникает потому, что скорость чтения и записи обычно отличается и возникает задержка.

У моделей размером 3.5 дюймов объем буфера начинается от 8 и заканчивается 128 мегабайтами, но не стоит всегда присматриваться к вариантам с большим показателем, поскольку кэш практически не используется во время работы с объемными файлами. Правильнее будет сначала проверить разницу скорости записи и чтения модели, а потом, исходя из этого, уже определять оптимальный размер буфера.

Наработка на отказ

Наработка на отказ или MTFB (Mean Time Between Failures) обозначает надежность выбранной модели. Разработчики при тестировании партии определяют, сколько времени диск будет непрерывно работать без каких-либо повреждений. Соответственно, если вы покупаете устройство для сервера или долговременного хранения данных, обязательно смотрите на этот показатель. В среднем он должен быть равен одному миллиону часов и более.

Среднее время ожидания

Головка перемещается на любой участок дорожки за определенный промежуток времени. Такое действие происходит буквально за долю секунды. Чем меньше задержка, тем быстрее выполняются задачи. У универсальных моделей среднее время ожидания 7-14 МС, а у серверных — 2-14.

Энергопотребление и тепловыделение

Выше, когда мы говорили о других характеристиках, тема нагрева и потребления энергии уже была поднята, однако хотелось бы более детально рассказать об этом. Конечно, иногда владельцы компьютеров могут пренебречь параметром потребления энергии, но когда модель покупается для ноутбука важно знать, что чем больше значение, тем быстрее разряжается батарея при работе не от сети.

Читайте также:  Бесплатная программа для просмотра изображений windows 10

Некоторая часть потребляемой энергии всегда преобразуется в тепло, поэтому если вы не можете поставить в корпус дополнительное охлаждение, следует выбирать модель с более низким рассматриваемым показателем. Впрочем, с рабочими температурами HDD от разных производителей вы можете ознакомиться в другой нашей статье по следующей ссылке.

Теперь вы знаете основную информацию о главных характеристиках жестких дисков. Благодаря этому вы можете сделать правильный выбор при покупке. Если же вы во время прочтения статьи решили, что целесообразнее для ваших задач будет приобретение SSD, советуем ознакомиться с инструкциями по этой теме далее.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Отзывы клиентов

«Компания "Финанс Групп Недвижимость" выражает огромную благодарность.

Производители

Производительность жёсткого диска

Производительность винчестера зависит от множества факторов, однако основным среди них является степень быстродействия механики устройства. В классических HDD именно кинематика до сих пор остаётся самым «узким местом», ограничивающим скорость передачи данных между ячейками памяти и оперативной памятью компьютера.

Быстродействие процесса чтения и записи информации с поверхности жёсткого диска складывается в основном из длительности следующих подпроцессов:

— поиск необходимой дорожки и вычитывание данных сервометок, необходимо это для более корректного позиционирования блока магнитных головок, после чего считывание данных с нужных секторов станет возможным,

— пауза, во время которой магнитный диск произведёт поворот на угол, достаточный для считывания информации с затребованного сектора дорожки, в качестве усреднённого показателя принято считать, что это половина оборота пластины.

Для оценки параметров быстродействия конкретно взятого винчестера используют два основных показателя:

— среднее время доступа, которое представляет собой соотношение промежутка времени, потраченного на некоторое количество чтений какого-либо кластера, и количества вычитанных при этом секторов,

— средняя скорость чтения, определяемая как количество секторов, прочитанных за единицу времени.

Кроме того, существуют и другие параметры, которые применяют для оценки общей производительности устройства, такие как:

— буферизированная скорость чтения, то есть интенсивность обмена данными между компьютером и винчестером,

— устойчивая скорость чтения, которая представляет собой величину, чаще других наблюдаемую при вычитывании одинаковых пакетов данных.

Повышению скорости чтения, соответственно, и производительности устройства в основном мешают такие явления, как инерция относительно тяжёлой системы позиционирования магнитных головок, а также вибрации, которые неизменно имеют место при выполнении механических движений составляющих устройства.

Отсюда становится понятным, почему для увеличения производительности винчестеров исторически сложился практически единственный подход — это повышение скорости вращения магнитного диска. Вполне очевидно, что увеличение данного параметра снижает время ожидания сектора, с которого необходимо произвести чтение, а кроме того, повышаются объёмы линейного чтения информации.

Также следует заметить, что скорость линейного чтения повышается и при увеличении плотности записи. Нельзя упускать из виду и степень удалённости конкретно взятой дорожки от центра пластины.

На современных винчестерах промежуток, за который производится переключение с одной дорожки на другую (если они находятся в одном и том же цилиндре) составляет ничтожно малую величину порядка 1 миллисекунды. Этот показатель складывается из двух составляющих: непосредственно переключение головки и времени её позиционирования.

Разумеется, добиться точного соответствия дорожек друг другу в рамках одного цилиндра — задача из области фантастики, поэтому имеет место некоторое смещение. Чтобы головка заняла нужную позицию, ей необходимо считать с поверхности пластины некоторое количество уточняющих сервометок. Хотя время, за которое происходит данный процесс, микроскопически мало, однако всё же задержка существует. При этом следует учитывать, что, например, при скорости вращения 7,2 тыс. оборотов в минуту пластина успеет сместиться за это время приблизительно на одну восьмую часть своей окружности.

Именно поэтому начала дорожек внутри цилиндра смещены друг относительно друга на 45 градусов, что даёт возможность оптимизировать потери по времени.

Потери по времени происходят и при переходе к другому цилиндру, что обуславливает сдвиг начала дорожек в разных цилиндрах.

Из вышеописанного видно, что наибольшие результаты по скорости чтения будут достигнуты в случае чтения того файла, фрагменты которого расположены «друг за другом», то есть в секторах, обеспечивающих непрерывное линейное чтение. А для этого любому пользователю следует производить дефрагментацию файловой системы, хотя бы иногда. Таким образом можно будет эксплуатировать винчестер, используя все заложенные в него возможности.

Ссылка на основную публикацию
Сони плейстейшен нетворк вход
Игры по сети, развлечения, друзья, покупки и многое другое – ваше сетевое приключение начинается в PSN. Подключитесь к нашему сетевому...
Смарт часы фикситайм 3 отзывы
Данный товар недоступен для доставки в Ваш регион Мы всегда стремимся к лучшему, чтобы радовать своих покупателей самыми выгодными ценами....
Смарт часы эпл для детей
1 min Apple Watch — самые популярные умные часы в мире. Является ли это идеальным выбором для вашего ребенка, зависит...
Сони f3112 xperia xa
Недорогой смартфон компании Sony (22 990 рублей за Dual версию) с интересным дизайном, LTE, двумя отдельными слотами для SIM-карт, слотом...
Adblock detector