Hasta hoy, desmontamos los discos duros universales en detalle, como Barracuda 7200.14 y WD Caviar Blue / Black. Al mismo tiempo, muchos usuarios en la lista de precios de las tiendas informáticas pueden notar la existencia de dichos discos duros como Occidente digital. AV-25, Caviar Digital Occidental Green, Seagate Barracuda Green, Seagate Barracuda ST1000DM003, Western Digital Av-GP. El costo de los datos de los discos duros no es muy diferente de los productos universales, pero todos tienen una característica única: soporte para la tecnología de formato avanzado.
¿Cómo puedo entender el nombre de la propia tecnología, formato avanzado, asume el modo de formato de disco duro avanzado? En este caso, si los discos duros estándar tienen los sectores físicos con dimensiones de 512 bytes, los discos duros con tecnología de formato avanzado tienen un sector físico con 4 kilobytes, es decir, contienen cuatro sectores estándar. Esta tecnología Desarrollado el comité del sector de datos de Idema desarrollado.

La necesidad clave de introducir esta tecnología es reducir el costo de los discos duros modernos, que, con dimensiones estándar de 3,5 pulgadas, tienen cantidades de almacenamiento de hasta 4 tb y después de un tiempo prometen conquistar la codiciada 8 TB. Al mismo tiempo, los discos duros van a trabajar con sectores de 4 kilobytes y hacer datos de lectura / grabación a la vez 4 kb, y no 512 bytes, como en soluciones convencionales. Al mismo tiempo, el número de movimientos mecánicos de las cabezas y placas del disco duro con una disminución simultánea en el consumo de energía, el ruido y expande las posibilidades de usar discos magnéticos de alta tecnología con pistas de 70 nanómetros.

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La necesidad de formato avanzado ha sido durante mucho tiempo.
La necesidad de transitar a 4 kilobytes sectores ha sido lo suficientemente largo, ya que los sistemas operativos modernos incluso están dentro del archivo popular sistemas NTFS Se utilizan grupos con tamaños de 4 kilóbitos, es decir,, de hecho, el sistema operativo aún ejecuta datos de 4 kilobytes. En las condiciones reales, el sistema de archivos con clústeres de 512-1024 bytes se usó solo en sistemas operativosah DOS, Windows 95 / Windows 98 y en algunos casos de Windows Vista. Por lo tanto, la necesidad de crear sectores de 512 bytes es una carga para los fabricantes de un disco duro, en cuanto a la marca de nuevos discos duros tecnológicos en pequeños sectores de 512 bytes, en lugar de su marcado en el sector de 4 kilobytes.

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Formato avanzado - más espacio en disco
La transición al nuevo formato de formato avanzado implica un aumento en el espacio libre del disco duro. Cuando el disco duro está marcado en los sectores de 512 bytes, cada sector se complementa con 50 bytes para el código de corrección de errores, solo solo el 87% del espacio real en el disco magnético del disco duro. En el caso de utilizar la tecnología de formato avanzado, se utilizan 100 bytes de espacio para el código de corrección de errores para cada sector de 4 kilóbitos, ahorrando así el 50% del espacio y el usuario obtiene la capacidad de usar el 96% del espacio físico de cada disco magnético.

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Compatibilidad con el disco duro de formato avanzado
Hasta la fecha, el soporte completo para el nuevo formato de disco duro se implementa desde Windows Vista, por lo que computadoras modernas sobre el base de datos de Windows 7 y Windows 8 están listos para trabajar con nuevos productos. Como regla general, los usuarios no notan ninguna diferencia desde el uso de un nuevo tipo de disco duro.

Implementado soporte completo para formato avanzado en las últimas distribuciones del sistema operativo Linux y Solutions Apple bajo gestión de Mac OS X. Pero desde el uso de Windows XP para comprar discos duros, el formato avanzado tendrá que ser abandonado. Esto se debe al hecho de que este sistema operativo no está listo para trabajar con sectores de 4 kilobytes, por lo que el controlador de disco duro se verá obligado a emular los sectores de 512 bytes habituales dentro de un sector real de 4 kilobytes. Esto conduce a un aumento en la carga en la parte informática e inhibe el proceso de lectura / escritura de datos. Como regla general, se observa una caída en el rendimiento hasta varios megabytes por segundo y el trabajo se envía prácticamente.

Lo peor de usar Windows XP en discos duros El formato avanzado es que hdd Debido a la necesidad de emulación, resulta obligarse a repetir el mismo sector repetidamente, lo que conduce a un mayor desgaste de su parte mecánica.

Los matices específicos de usar Windows XP en los discos duros El formato avanzado también radica en el hecho de que la primera sección este sistema operativo comienza con 63 sectores, mientras que el disco duro de formato avanzado es crítico con la sección del sector 64, de modo que se muere estrictamente ocho . Esto permite que el disco duro se detenga en una solicitud de clúster para leer dos sectores de 4 kilobytes y mejorar el rendimiento incluso en trabajar bajo el control de Old Windows XP.

Formato avanzado Los fabricantes del disco duro tienen utilidades y tecnologías propias para resolver este problema. Seagate ofrece una tecnología Seagate Smartalign, que resuelve de forma independiente el problema de formato de disco duro de formato avanzado, y Western Digital ofrece a sus clientes a utilizar la utilidad del sistema WD Align o un puente especial en el disco duro que no se implementa en todas las instancias.

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¿Qué formato avanzado relevante?
Naturalmente, en las condiciones de la antigua dimensión del sector de 512 bytes, el desarrollo posterior de los discos duros no puede continuar, es decir. Aumentar su volumen. Tandeter o más tarde, los discos duros con sectores estándar en 512 bytes desaparecerán completamente del mercado. La introducción de la tecnología avanzada formato se inició en 2009, el usuario masivo vio nuevos discos duros en 2010. Se asumió que la rápida introducción de un nuevo formato se completaría en 2011, y en 2012, los discos duros estándar con sectores de 512 bytes continuarán abandonando las tiendas. Objetivamente, no observamos un desplazamiento masivo. Más bien, es posible observar la existencia paralela en el mercado del disco duro con sectores de 512 bytes estándar y discos duros con sectores de 4 kilobytes dentro de la tecnología avanzada de formato.

Fabricantes de disco duro La transición a un nuevo formato de formato avanzado explica no cuánto necesita aumentar la capacidad de los discos duros, como la necesidad de aumentar la confiabilidad del almacenamiento de datos al mejorar la tecnología de corrección de errores. En particular, se cree que el uso de 512 sectores de bytes en placas de menos de 80 nanómetros es bastante problemático, ya que la aparición de micropartículas entre la cabeza del disco duro y la placa darán lugar a la aparición de errores de lectura o escritura de datos. Si el disco duro funcionará con datos de 4 kilobytes, será fácil de evitar.

La desventaja de los discos duros de formato avanzado es que si necesita escribir datos menores en el tamaño del cual menos de 4 kilobytes, el disco duro resulta forzado o complete el sector completo en los datos de 4 kilobytes menos que este tamaño, o espere a los nuevos datos del usuario. Como regla general, el controlador navega 512 Datos de kilobytes en su caché y tan pronto como los 4 kilobytes de datos se escriben para llenar el sector, los escribe. Por lo tanto, si trabaja con PALAS menos de 4 kilobytes con bastante frecuencia, tiene sentido encargarse de una fuente de energía de respaldo para reducir la probabilidad de pérdida de datos. Para la mayoría de los usuarios que almacenan música en discos duros, archivos de video, juegos de computadora 20 GB no es relevante.

Las ventajas del nuevo formato de disco duro son la posibilidad de crear unidades TRICHERAC y alta confiabilidad, desventaja: velocidad reducida en Windows XP.

En 2 TB, el crecimiento de la capacidad del disco duro se detuvo: la arquitectura tradicional ha logrado un límite de su desarrollo. El nuevo estándar, llamado formato avanzado, creará más discos duros espaciosos y confiables a través del uso de sectores más grandes. Todos los fabricantes prometen ir ya en el año en curso.

Sectores más grandes: protección de datos confiable

Aumentar la capacidad del tanque en las últimas décadas se garantiza aumentando la densidad de grabación. Sin embargo, cuando se alcanza el valor, el orden de 2 TB hace que este método se convierte en una no respuesta. Con una ubicación más densa de los sectores, el riesgo de errores y aumentos de pérdida de datos.

La solución fue el aumento del tamaño de los sectores. Actualmente, en la mayoría de los discos, son 512 bytes. Ahora, los fabricantes comienzan a emitir modelos con cuatro sectores de kilobyte (4096 bytes). Cada uno de ellos está equipado con una etiqueta de entrada (sincronización / presa) y código de corrección de errores (ECC). Como antes, después de cada sector hay un área intermedia vacía. Dado que un sector en tamaño 4096 bytes corresponde a ocho 512 bytes, es posible excluir siete áreas intermedias. Esto le permite liberar la cantidad adicional de precioso espacio en el disco.

Otra ventaja del formato es eliminar el límite de capacidad de almacenamiento.

El sistema operativo utiliza para abordar y acceder a los datos en el disco duro LBA (direccionamiento de bloque lógico) con un espacio de direcciones accesibles de 48 bits, que corresponde maxima capacidad El portador supera los 130,000 TB, con el tamaño del sector en 512 bytes. Sin embargo, en la práctica, no se puede garantizar una gran capacidad, ya que la principal registro de arranque La tabla de particiones no le permite abordar más de 32 bits. Con sectores de 512 bytes, esto corresponde a dos terabytes: es imposible lograr mayor al usar la arquitectura tradicional.

Para el uso completo de unidades más amplias con los sectores de 512 bytes, se requiere otro formato de tablas de selección (tabla de partición GUID, GPT).

Windows Vista y 7 lo admiten, y XP está solo en la versión de 64 bits. Sin embargo, la mayoría de las variedades de BIOS no funcionan con la tabla de particiones GPT. Resolver el problema ayudará a la transición a la UEFI, pero esta interfaz del programa ha aparecido recientemente en New placas base Para procesadores con arquitectura. Sandy Bridge.. Por lo tanto, se necesita un formato avanzado como una solución intermedia que le permite evitar los obstáculos de BIOS y usar discos a una capacidad de hasta 16 TB, incluso con la dirección de 32 bits en el registro de arranque principal.

Windows XP: Demasiado viejo para nuevo HDD

Windows XP no puede trabajar con grandes sectores de cuatro kilobault, por lo que en dispositivos con formato avanzado, se utiliza la emulación de 512 bytes. Esto le permite engañar al sistema operativo creando la visibilidad de usar una opción compatible. Tal compromiso hace posible instalar unidades más amplias en Windows XP. Sin embargo, la velocidad se reduce notablemente. XP crea la primera partición del sector LBA en el número 63, y en el caso de cuatro sectores de kilobytes, debe comenzar con LBA 64. Como resultado, la sección comienza el último bloque del sector (ver Figura).

Windows XP, a su vez, comparte el disco duro a los clústeres, cuyo tamaño también es 4 KB. Como resultado, el controlador de disco duro tiene que leer o escribir dos bloques de cuatro kilobódicos para cada grupo de cuatro kilobómetros, lo que conduce a una disminución en la velocidad de la unidad.

Este problema se puede resolver de dos maneras. Primero, antes de conectar el HDD, puede instalar un jersey que le permita asegurar la ubicación correcta de los bloques. La desventaja de este método consiste en posible pérdida de datos cuando el puente está desactivado.

Otra solución es usar software especial. Por lo tanto, desde el sitio web de Western Digital (http://wdc.com), puede descargar la utilidad de utilidad del sistema WD Align, capaz de realizar particiones. Se ofrecen programas similares y desarrolladores de terceros, por ejemplo, Paragon Company con su herramienta de alineación. Pero a pesar de esto, usuarios de Windows XP debe pensar en el hecho de que este sistema operativo ya está desactualizado para las nuevas tecnologías.

El formato avanzado es un nuevo formato de marcado de disco duro necesario para abordar grandes cantidades de memoria de disco. Todos los fabricantes de discos duros modernos, incluyendo HGST, cambian a este formato.
Una de las características principales del formato avanzado es un aumento en el tamaño del sector de 512 a 4096 bytes. Para preservar la compatibilidad con los programas diseñados para el formato anterior, los nuevos discos tienen un modo de emulación llamado "512E".
La mayoría de los modernos sistemas operativos admiten formato avanzado. Para lograr una velocidad de E / S óptima, es necesario que el desglose del disco se realice correctamente, y que los datos se registren en bloques de 4 kilobytes como un sistema operativo y programas de aplicaciones. Los últimos sistemas operativos de forma predeterminada realizan todas las condiciones necesarias para trabajar con formato avanzado. Cuando se utiliza el software anterior para configurar el subsistema de disco a una velocidad óptima, pueden requerirse utilidades especiales.

Formato avanzado
En la parte media de la Figura 1, hay sectores de 512 bytes en una fila. Además de los datos del usuario, cada sector contiene información de servicio: marcando datos y código de corrección de errores. Al reemplazar ocho sectores de 512 bytes con un número de 4 kilobytes requerido servicio de información Reducido (vea la parte inferior de la figura). Así, al trabajar con archivos grandes (y el tamaño de archivo promedio en comparación con los tiempos en que se usó el formato de 512 bytes, aumentado) espacio del disco Utilizado más eficiente. Además, el código de corrección de errores asignó más espacio, gracias a los cuales la integridad de los datos es mejor.

Higo. 1. Comparación de formatos de 512 bytes y 4 kilobytes (1).

Proporcionando compatibilidad
Una parte significativa de la operación y el software y el software están diseñados para escalar el sector de 512 bytes y esperar que se envíen datos a bloques de 512 bytes. La emulación de tal intercambio se implementa en discos nuevos en el nivel de la interfaz. Al solicitar una lectura de bloque, el disco lee el sector completo (que no deja mucho tiempo) y transmite el programa solo la unidad deseada. Si se recibe una solicitud del programa, se recibe un registro de bloques, el disco lee todo el sector, coloca la unidad resultante en ella y sobrescribe todo el sector (ver Fig. 2). Hay un tiempo entre lectura y grabación, el disco puede tomar varias revoluciones durante este tiempo.

Higo. 2. En el modo de emulación, al grabar un bloque de 512 bytes, el disco lee primero el sector, coloca la unidad en ella y luego escribe el sector

Proporcionar velocidad
Para lograr la velocidad más alta, es necesario que el formato de grabación en el disco sea consistente. En el caso perfecto, el registro debe hacerse en 4 kilobytes y cada unidad debe registrarse en un sector. Esta condición se realiza si el sistema operativo y programas de aplicación Personalizado para trabajar con 4 bloques de kilobyte, y la partición de disco se realiza correctamente.
La mayoría de los sistemas operativos modernos utilizan sistemas de archivos en los que el espacio en disco está resaltado por 4 kilobytes, o grupos. El bloque de 4 kilóbitos corresponde a los ocho sectores de 512 bytes (ver Fig. 3).

Higo. 3. Cumplimiento del sector del clúster en modo emulación.

Interfaces de alineación
Cuando se utilizan sistemas operativos que registran datos con grupos de 4-kilobytes (la mayor parte del sistema operativo moderno), es importante que sus límites se nivelen en los bordes de los sectores de disco. En el modo de emulación 512E, el disco no puede evitar la colocación de la unidad del bloque, el número de lo cual no se acorta que ocho. Si esto sucede, se colocará un grupo en dos sectores (ver Fig. 4). Por lo tanto, al leer o escribir un grupo de 4 kilóbitos, será necesario contar o escribir 8 kilobytes en consecuencia, el doble. Y si está leyendo, la diferencia en la velocidad no será grande, cuando la grabación será notable.

Higo. 4. El cluster de colocación no es desde el comienzo del sector.

Sistemas operativos que admiten formato avanzado.
En los siguientes sistemas operativos, el tamaño del clúster es de 4 kb y durante la instalación, la partición de disco se realiza correctamente:
Microsoft Windows. Vista SP1 y más nuevo;
Microsoft Windows 7;
Microsoft Server 2008;
Mac OS X 10.4 y más nuevo;
Linux Ubuntu. 8.04+, SUSE, Linux Kernel 2.6.34+ (debe usar la utilidad de partición de Linux).

Sistemas operativos que no cumplen automáticamente con los sectores de clústeres:
Microsoft Windows XP;
Microsoft Server 2003;
Microsoft Windows Home Server V1.

HGST ALIGN HERMERY
Para corregir la marca lógica de los discos, las secciones en las que no están alineadas por los bordes de los sectores, puede usar la utilidad HGST para Windows. Se puede descargar en www.hgst.com/support/downloads.
Además, el formato avanzado es compatible con una serie de utilidades de trabajo con discos fabricados por fabricantes de terceros:

Medios de división de disco
Para Linux:
GParted 2.1+ (con opciones mínimas óptimas o óptimas).
www.gnu.org/software/parted/manual/parted.html

Para ventanas:
Acronis Director de disco. Inicio 11 O Paragon Partition Manager 11.

Para Mac:
La utilidad de disco (completa con Mac OS X 10.4+) crea una sección GPT (tabla de partición GUID).

Información Adicional:
www.idema.org (documentos en formato avanzado, incluidas las especificaciones)
en.wikipedia.org/wiki/advanced_Format.
www.t13.org, documento: ATA8-ACS (conjunto de comandos ATA)
www.t10.org, documento: SBC-3 (comandos de bloques SCSI)
Microsoft Windows 7 y Hotfix de formato avanzado (KB981208):
support.microsoft.com/kb/982018.
Intel Rapid Storage Technology (RST): www.intel.com/support/chipsets/imsm/sb/cs-031502.htm

Unidades de disco duro

Transición a discos duros con sectores de 4 kb (formato avanzado)

Ventajas y posibles riesgos al pasar de los sectores 512 bytes a sectores de 4096 bytes

Descripción general

En la industria de los discos duros hay cambios graves. En los últimos años, se observó un rápido aumento en la densidad de almacenamiento, uno de los parámetros básicos de la estructura de los discos duros, el tamaño del bloque lógico, llamado el sector, se mantuvo sin cambios.

Desde aproximadamente 2010, los fabricantes de un disco duro comenzaron la transición del tamaño del sector tradicional (512 bytes) a un tamaño nuevo y más eficiente de 4096 bytes. Se menciona comúnmente como 4 KB de tamaño, y ahora se llamó formato avanzado (formato avanzado) asignado a la Asociación Internacional de Discos Duros de Edema.

Este artículo describe los motivos de dicha transición y ventajas prometedoras para los consumidores, así como en posibles "escollos", que deben evitarse al pasar de los sectores de 512 bytes a sectores de 4 kb.

En lugar de prefacio

Durante más de 30 años, los datos sobre discos duros están formateados en forma de pequeños bloques lógicos de 512 bytes, llamados sectores. Este formato estándar aún se toma como base para el diseño de computadoras modernas.

Dicho sector contiene una sección del intervalo, la sección de sincronización, la sección de marcado de direcciones, el área de datos y el área de código de detección y corrección de errores (Fig. 1).

Higo. 1. La ubicación de los sectores tradicionales en el portador de disco duro.

El sector del disco tiene la siguiente estructura.

• Intervalo: la brecha entre los sectores.
• Código de sincronización: etiqueta de sincronización, indicando el inicio del sector y le permite sincronizar la operación del disco.
• Etiqueta de dirección: etiqueta que contiene datos para identificar el número y la ubicación del sector. También almacena información sobre el estado del sector.
• Ámbito de datos: los datos del usuario se almacenan en esta área.
• Área de corrección de errores: en esta área, se almacenan los códigos de corrección de errores, con los cuales se corrigen los datos que podrían dañarse durante la lectura o la escritura.

Este formato de bajo nivel se utiliza en nuestra industria durante muchos años. Sin embargo, debido a la creciente capacidad de los discos duros, el tamaño del sector inevitablemente se convierte en una limitación constructiva para aumentar aún más la capacidad de los discos y la eficiencia de corrección de errores. Por ejemplo, si relaciona el tamaño del sector con la capacidad de los discos obsoletos y modernos, puede ver que la resolución del sector ha disminuido repetidamente. La resolución del sector (la proporción del tamaño del sector a la capacidad total del disco, expresada como un porcentaje) disminuyó significativamente y, como resultado, se convirtió en ineficaz (Tabla 1).

El bajo permiso es adecuado para administrar pequeñas secuencias de datos dispares. Sin embargo, las aplicaciones modernas generalmente se operan por bloques de datos que son mucho más grandes que el tamaño del sector de 512 bytes.

Y, lo que es más importante, los sectores pequeños de 512 bytes ocupan un área creciente de la superficie del disco a medida que aumenta la densidad récord. Esto se convierte en un problema en el contexto de la corrección de errores y debido a los defectos del recubrimiento. En la Fig. 2, por ejemplo, datos en sector duro El disco ocupa un área más pequeña, lo que hace que la corrección de errores sea más complicada, ya que los defectos del recubrimiento que tienen daños en el tamaño anterior, se requiere un mayor porcentaje de datos y fondos más avanzados para su recuperación.

Higo. 2. Defectos de medios y densidad de grabación.

En el sector de 512 bytes, por regla general, puede solucionar un defecto a 50 bytes de largo. Los discos duros modernos con la densidad de récord más altos casi han alcanzado el límite en el área de corrección de errores. Por lo tanto, la principal necesidad de la industria para el desarrollo posterior de las herramientas de corrección de errores y aumentar la eficiencia de los discos duros fue la transición a los sectores más grandes.

Transición a 4 kb sectores (formato avanzado)

En la industria del almacenamiento durante varios años, hemos estado trabajando conjuntamente en la transición a los sectores más grandes. Seagate, junto con los socios, realiza un trabajo a gran escala en esta dirección desde 2005 (Fig. 3). En diciembre de 2009, el nuevo formato de formato avanzado fue creado como resultado de los esfuerzos conjuntos de Idema. Este nombre se ha convertido en oficial para el estándar de los sectores de 4 KB. Además, todos los fabricantes de discos de disco duro han acordado comenzar la entrega de nuevos modelos de unidades de este formato para la computadora de escritorio y PC portátiles en enero de 2011. Sin embargo, las unidades del formato extendido aparecieron en el mercado incluso antes. Seagate primero comienza a suministrar dichos dispositivos de almacenamiento equipo de computadora e incluirlos en sus productos.

Higo. 3. Los principales hitos del desarrollo del estándar de formato avanzado.

Prendas ventajas de los sectores de 4 KB.

Dado que los fabricantes de discos duros acordaron mudarse a un nuevo formato del sector en enero de 2011, los otros participantes en la industria de TI necesitaban prepararse para esta transición para evitar posibles consecuencias negativas. A corto plazo, las ventajas de dichos discos no fueron demasiado notables para los usuarios finales, porque el nuevo formato no conducía a un aumento instantáneo de la capacidad, sino a largo plazo, la transición a los sectores de 4 KB aumentó la densidad de los datos. Grabación y capacidad de disco duro, así como mejorar la confiabilidad de la corrección de errores.

Mejora de la eficiencia del formato reduciendo el espacio ocupado por código de corrección de errores

En la Fig. 4 muestra la estructura del sector tradicional de 512 bytes, desde donde está claro que 50 bytes que contienen un código de corrección de errores para cada sector de 512 bytes que contienen código de corrección de errores, y otros 15 bytes con un intervalo, código de sincronización y etiqueta de dirección . Como resultado, la efectividad del sector 1 del formato es de aproximadamente el 88% (512 / (512 65)).

Higo. 4. Estructura del sector tradicional 512 bytes.

En el nuevo estándar de formato avanzado, el tamaño del sector es de 4 kb, es decir, ocho sectores tradicionales de 512 bytes, cada uno se combinan en un solo sector de 4 kb en tamaño (Fig. 5).

Higo. 5. Nuevo formato: Estructura del tamaño del sector 4 KB

En un nuevo formato para el intervalo, el código de sincronización y la etiqueta de dirección se proporciona tanto espacio como antes, y el código de corrección de errores se incrementa a 100 bytes. Como resultado, la efectividad del sector de formato 1 aumenta al 97% (4096 / (4096 115)), es decir, en casi el 10%.

Con el tiempo, un aumento de este tipo en la eficiencia del formato se apagará y ayudará a lograr una mayor capacidad y aumentar la integridad de los datos.

Confiabilidad y corrección de errores.

El tamaño físico de los sectores en los discos está disminuyendo, y cada sector toma menos del lugar, mientras que las dimensiones de los defectos de la superficie siguen siendo los mismos. En la Fig. 6 muestra los elementos que consideramos muy pequeños. Sin embargo, en comparación con el tamaño de la brecha entre la cabeza de lectura y escritura y la superficie del disco duro, estos elementos son grandes. Los defectos en la superficie del disco duro pueden aparecer a partir de partículas microscópicas que se muestran significativamente menos en la figura.

Higo. 6. El tamaño de la brecha entre la cabeza y el disco duro en la escala.

En el sector 4 KB del nuevo formato de formato avanzado, los tamaños de la unidad ECC aumentan casi el doble de 2, de 50 a 100 bytes, que proporcionaron un aumento esperado durante mucho tiempo en la eficiencia de la corrección de errores y la estabilidad de las partículas pequeñas y los defectos de la superficie. .

Por lo tanto, la ganancia conjunta del aumento de la eficiencia del nuevo formato y la mejora de la confiabilidad de la corrección de errores hace que la transición al sector de 4 KB sea bastante justificada. La tarea principal de los fabricantes de disco duro es organizar correctamente esta transición para lograr el mayor retorno con efectos secundarios mínimos.

Consecuencias de la transición a los sectores de 4 KB.

Como ya se señaló, en muchos casos, los sistemas informáticos modernos continúan provendiendo del hecho de que el tamaño del sector es siempre igual a 512 bytes. Al traducir toda una industria en nuevo estándar 4 KB no se puede esperar que todos estos supuestos obsoletos cambiarán inmediatamente. Por supuesto, con el tiempo habrá una transición al uso de sectores de 4 KB de tamaño, cuando la computadora y el disco duro usarán los bloques de este tamaño al intercambiar datos. Pero hasta este punto, los fabricantes de disco duro deberán organizar una transición a los sectores de 4 KB con el uso de la recepción, llamado la emulación de los sectores de 512 bytes.

Emulación de sectores de 512 bytes.

La implementación de 4 sectores de KB en muchos aspectos depende de la tecnología de emulación de sectores de 512 bytes. Este término se denomina proceso de conversión de datos de un nuevo formato con un tamaño del sector de 4 kb, utilizado por nuevos discos, en un formato tradicional con un tamaño sector de 512 bytes utilizados por las computadoras.

La emulación de los sectores de tamaño de 512 bytes es permisible porque no requiere cambios importantes en los existentes sistemas informáticos. Sin embargo, puede llevar a una disminución en el rendimiento, especialmente al escribir datos, cuyo tamaño no se acorta que ocho sectores tradicionales. Para aclarar esto, considere las lecturas de los procesos de lectura y escritura que se utilizarán en la emulación de sectores de 512 bytes.

Procesos de lectura y escritura para la emulación.

El proceso de lectura de datos de los sectores de 4 kb en el modo de emulación de 512 bytes de tamaño es bastante simple, como se puede ver en la FIG. 7.

Higo. 7. Posible secuencia de lectura de datos en 512 sectores de bytes.

Leer el tamaño de bloque de datos 4 KB y reformatear un sector específico en tamaño 512 bytes, solicitado por una computadora, se realiza en memoria dinámica Disco y no tiene un efecto notable en el rendimiento.

El proceso de grabación puede ser algo más complicado, especialmente cuando los datos que intentan escribir en el disco son un subconjunto del sector físico de 4 KB. En este caso, el disco duro se ve obligado por primera vez para contar el sector deseado de 4 KB en todo el tamaño, combine los datos de lectura con los nuevos y luego registre el sector completo de 4 KB (Fig. 8).

Higo. 8. Posible secuencia de grabación de datos en el modo de emulación de sectores 512 bytes

El disco duro tiene que realizar acciones mecánicas adicionales: lee el sector del sector 4 KB, cambiando sus contenidos y registre los datos. Este proceso se denomina ciclo "Cambio de lectura" y es indeseable debido al impacto negativo en la productividad del disco. Para que la transición a los sectores de 4 KB de tamaño sea sin dolor y con la menor cantidad de dificultades, es más importante reducir a una probabilidad mínima y la frecuencia de los ciclos de "cambio de lectura".

Evitar los ciclos de cambio de cambio de cambio

1. Los registros no están alineados en los bordes de los sectores debido a la inconsistencia de la estructura lógica de la sección de disco de su estructura física
2. Las solicitudes de escritura con un volumen de datos son menos de 4 kb.

Cumplimiento e inconsistencia de la estructura lógica y física de las secciones.

Hasta el momento actual, no discutimos cómo la posición del sector en el transportista entre la computadora y el disco duro es consistente. Es hora de hablar sobre las direcciones de bloques lógicas (dirección de bloque lógica, LBA).

Cada sector 512 bytes se le asigna una dirección lógica única con un número de 0 a un valor máximo, que depende de la capacitancia del disco. La computadora se refiere al bloque de datos deseado a su dirección lógica. Cuando la computadora envía una solicitud de registro de datos, la dirección lógica del bloque se devuelve después de grabar como información sobre dónde se registran los datos. Esto se vuelve importante al cambiar a sectores de 4 kb, ya que aparecen ocho opciones diferentes donde comienza el bloque lógico.

Si la dirección lógica del bloque 0 corresponde al primer tamaño de bloque virtual de 512 bytes en el sector físico de 4 kb, un estado de este tipo de comparación de la estructura física y lógica en el modo de emulación de sectores de 512 bytes se llama "alineación 0". Una variante es posible cuando la dirección lógica de la unidad 0 se asigna al segundo tamaño de bloque virtual de 512 bytes en el sector físico de 4 kb. Dicho estado de comparación se llama "alineación 1". La comparación de estos estados se muestra en la FIG. 9. Hay seis posibilidades más en los casos en que la estructura lógica de la partición no corresponde a su estructura física, lo que conduce a los ciclos de "cambio de cambio de lectura". Estos casos son similares al caso de "alineación 1".

Higo. 9. estados de alineación

El estado "Alineación 0" funciona muy bien con los nuevos sectores de 4 KB en un formato extendido. El disco duro puede comparar fácilmente ocho sectores consecutivos de 512 bytes con un sector de 4 kb. Esto se logra al almacenar las solicitudes de grabación del sector en tamaño 512 bytes en el caché de disco duro hasta que se obtienen un número suficiente de bloques en serie de 512 bytes para la grabación del sector 4 KB. Dado que las aplicaciones modernas, como norma, trabajan con secuencias de datos, el tamaño de lo que excede los bloques de 4 kb, los bloques "enanos", surgen muy raramente. Al mismo tiempo, la "alineación 1" del estado causa ciertas dificultades.

Si un secciones difíciles El disco está diseñado de modo que la estructura lógica no corresponda a lo físico, como se muestra en la FIG. 9, los ciclos de "Cambio de lectura" comienzan a ocurrir, lo que conduce a una disminución en el rendimiento del disco duro. Al implementar discos duros del nuevo formato de este estado, debe evitarse principalmente como se recomienda a continuación.

Grabación de pequeños datos

En las aplicaciones modernas, los datos, como los documentos, las imágenes y el video de transmisión, tienen mucho más de 512 bytes. Por lo tanto, el disco duro puede almacenar fácilmente las solicitudes de registro de estos bloques en la memoria caché hasta que se acumulen un número suficiente de bloques de bytes 512 para escribir un sector de 4 kb. Si la estructura lógica de las particiones de disco corresponde a su estructura física, el disco duro puede coincidir fácilmente con el sector en tamaño 512 bytes sector 4 kb de tamaño sin perjuicio de desempeño. Sin embargo, hay procesos de bajo nivel que pueden forzar un disco duro para trabajar con bloques "enanas", independientemente del cumplimiento de la estructura lógica y física. Esto sucede en casos raros cuando la computadora envía ciertas consultas al disco duro, cuyo tamaño es inferior a 4 KB. Como regla general, dichas solicitudes envían el sistema operativo al trabajar con sistema de archivos, diario y realizando otras tareas similares de bajo nivel. En general, dichas solicitudes ocurren con poca frecuencia y no tienen un impacto significativo en la productividad. Sin embargo, se recomienda a los diseñadores para revisar dichos procesos para lograr un rendimiento óptimo después de la transición a los sectores de 4 kb.

Preparación y organización de la transición a sectores de 4 kb.

Ahora que las ventajas de la transición a los sectores de 4 kb, así como el posible impacto de dicha transición al rendimiento, es el momento de determinar mejor manera Organización de la transición. Es más correcto discutir este tema en el contexto de los dos sistemas operativos modernos más populares: Windows y Linux.

Organización de la transición a sectores de 4 KB en Windows.

La cuestión más importante de organizar la transición a los sectores de 4 KB es la cuestión del cumplimiento de la estructura física y lógica ya considerada anteriormente. Los nuevos discos de formato están bien operando en el estado "alinement 0", en el que coinciden los puntos iniciales físicos y lógicos. El estado de alineación se produce en el momento en que se crean las secciones de disco duro. Se crean secciones softwareque se puede dividir en dos categorías:

1. Versión de Windows de Windows.
2. Medios especiales para dividir el disco duro a las secciones.

Cuando las secciones son creadas por Windows, debe considerar tres versiones de este sistema operativo: Windows XP, Windows Vista y Windows 7. Microsoft. Participó en la discusión y planificación de la transición a un mayor tamaño del sector. Como resultado, comenzando con Windows Vista con Service Pack 1 Paquete 1 En sus productos, hay soporte para sectores de 4 KB. Productos de softwareCreación de secciones con "alineación 0" (las secciones que funcionan bien con un nuevo formato) se denominan productos con soporte para sectores de 4 KB. La Tabla 2 refleja la situación para las generaciones actuales de Microsoft Windows OS.

Versión del sistema operativo	Sectores de soporte 4 KB	resultados
Windows XP.	No	La sección principal se crea en la "alineación 1" del estado (sin alineación)
Windows Vista - Sin Service Pack Service Pack 1	No	Se admiten grandes sectores, pero las secciones se crean incorrectamente (sin alineación)
Windows Vista - Service Pack Service Pack 1 o posterior	sí
Windows 7.	sí	Las secciones se crean en el estado "Alinement 0" (con alineación)
Windows 10.	sí	Las secciones se crean en el estado "Alinement 0" (con alineación)

Obviamente, nuevas computadoras con versiones recientes Windows se prepara mejor para el uso de discos duros del nuevo formato. Sin embargo, en las computadoras con Windows XP o Windows Vista sin Service Pack 1, existe un riesgo significativo de reducir el rendimiento al usar particiones creadas por el sistema operativo.

Además del riesgo de discrepancia entre la estructura lógica y física del disco cuando se usa versiones anteriores de Windows, hay varios fondos que son utilizados activamente por los recolectores del sistema, los fabricantes de computadoras, los revendedores y los administradores de TI. El uso de estos fondos también puede causar la inconsistencia entre la estructura lógica y física del disco. De hecho, puede encontrar más a menudo las particiones creadas usando estas herramientas que usar Windows. Por lo tanto, el riesgo de crear secciones en las que la estructura lógica no corresponde a lo físico, lo que conduce a la pérdida de rendimiento al usar los discos con un tamaño del sector de 4 kb. Un problema aún mayor se complica por el hecho de que hoy en día, los discos duros suministrados con las computadoras generalmente contienen varias particiones. Esto significa que cada una de las secciones de dicho disco debe crearse utilizando un programa de soporte del sector de 4 kb para garantizar el cumplimiento entre la estructura lógica y física, lo que significa que el alto rendimiento. En la Fig. 10 muestra los posibles resultados de la creación de varias particiones en el disco duro utilizando un programa que no admite sectores de 4 kb.

Higo. 10. Varias particiones y condiciones de alineación.

Secciones con inconsistencia entre estructura lógica y física.

Hay tres formas de evitar inconsistencias entre la estructura lógica y física del disco o corrige esta inconsistencia para evitar la pérdida de rendimiento.

1. Use la nueva versión de Windows o compre una herramienta de partición con 4 KB Sectores.
2. Alinee las particiones del disco duro utilizando un especial.
3. Confíe en el proveedor del disco duro en términos de rendimiento, independientemente del estado de la estructura del disco.

Utilizando versión de Windows Con el apoyo de sectores de sectores de 4 kb, esta es la forma más fácil y corta de garantizar el cumplimiento entre la estructura lógica y física del disco. Los proveedores de otras herramientas de partición pueden informarle si hay versiones de sus medios con el apoyo de los sectores de 4 KB. Si hay tales versiones, vaya a ellos para evitar la aparición de problemas.

Algunos fabricantes de un disco duro ofrecen herramientas especiales que le permiten verificar la estructura de las particiones en el disco duro y cambiar la alineación de la partición si es necesario. Para hacer esto, debe pasar tiempo adicional y realizar pasos adicionales al ensamblar o actualizar la computadora.

Finalmente, los fabricantes de discos duros desarrollarán formas más avanzadas de trabajar con las secciones en las que existe una discrepancia entre la estructura lógica y física. Estas formas ayudarán a evitar pérdidas de productividad.

A medida que la popularidad aumenta el formato ampliado, se utilizan los tres métodos, y cada uno de ellos ayuda a los consumidores a lograr el efecto más útil y evitar las pérdidas de productividad.

Organización de la transición a sectores de 4 KB en Linux OS

La estrategia principal para la transición a los sectores de 4 KB en Windows es aplicable en Linux OS. La mayoría de los usuarios de Linux tienen acceso a códigos de origen El sistema operativo, que les da la oportunidad de ajustar su comportamiento a sus necesidades. Esto hace posible actualizar el sistema operativo Linux por adelantado para trabajo apropiado Con discos duros de un nuevo formato.

Si realiza los cambios necesarios en Linux, puede evitar la mayoría de los problemas asociados con la alineación de la partición de acuerdo con el nuevo formato de disco y la aparición de solicitudes de registro "enano" que crea el sistema operativo.

Tanto en el kernel como en los fondos adicionales de Linux se realizan los cambios necesarios para respaldar los discos del nuevo formato. Estos cambios proporcionan una alineación precisa de todas las secciones en los discos del nuevo formato en los bordes de los sectores de 4 KB. El soporte para los nuevos discos de formato en el kernel del sistema operativo se implementa a partir de la versión 2.6.31. El soporte para particiones a las secciones y el formato de los discos del nuevo formato se implementa en los siguientes medios adicionales de Linux.

Fdisk: gnu fdisk es una herramienta línea de comando Para dividir los discos duros a las secciones. A partir de la versión 1.2.3, se admiten los discos de un nuevo formato.

Separado: gnu parted es gráfico Para dividir los discos duros a las secciones. Comenzando con la versión 2.1, se admiten nuevos discos de formato.

Conclusión

La industria de TI incorpora inevitablemente al tamaño tradicional de los 512 sectores de bytes. Los fabricantes de discos duros acordaron implementar un formato extendido a más tardar a enero de 2011 para nuevos modelos de disco duro para computadoras portátiles y de escritorio.

Los desarrolladores de disco duro continúan aumentando la densidad de grabación de datos y mejore la confiabilidad de la corrección de errores. Los consumidores reciben ventajas como discos duros, como antes, tienen la mayor capacidad y un mejor valor específico, así como la confiabilidad tradicionalmente esperada de ellos.

El compromiso de la transición sin dolor fue la formación de usuarios de sistemas de almacenamiento para que pudieran evitar "escollos". La condición más importante para la transición exitosa a los sectores de 4 KB es la distribución de los discos duros para dividir los discos duros a los sectores que admiten sectores de 4 KB. Todos los ensambladores del sistema, los fabricantes de computadoras, los integradores, él e incluso los usuarios finales recopilan las computadoras o las configuran, se recomienda tomar las siguientes medidas.

• Crear secciones de disco duro con usando Windows Vista (con Service Pack 1 o Newer Service Pack 2 o Windows 7.
• Cuando se utiliza un software y herramientas de terceros para crear particiones en un disco duro, asegúrese de que el fabricante de estos fondos, que utilizó la versión es compatible con el sector de 4 kb.
• Si algún cliente crea y usa regularmente imágenes de disco duro, asegúrese de que el software que usó admite 4 kb sectores.
• Cuando se usa Linux para asegurarse de que el proveedor versiones Linux o en una organización de servicio que los cambios necesarios se realizan para soportar sectores de 4 kb.
• Póngase en contacto con su proveedor de discos duros para obtener recomendaciones y consejos sobre el uso de discos duros del nuevo formato.

Junto con nuestros colegas y clientes de la industria, podemos proporcionar una transición sin dolor y eficiente a un nuevo formato de discos duros con un tamaño del sector de 4 KB y aprovechar las posibles ventajas para todos los sistemas de almacenamiento de la industria.

Notas al pie

1 Formato del sector se aplica solo a los sectores de datos y no se considera espacio adicionalDatos basados \u200b\u200ben casos y otro espacio de disco de uso ineficiente.

2 No en cada implementación de sectores de 4 KB de tamaño durante la transición de los sectores 512 bytes, el área de corrección de errores aumenta exactamente dos veces.

: "Me parece que cualquier usuario siempre será suficiente memoria de acceso aleatorio En 640 ... "- ¡Y hoy nosotros y 4 no parecen mucho! ..

Todavía tenemos suficiente 500-Winchester por nosotros, y hoy compramos 3-, y no nos parece mucho (ninguna sabiduría nos dice que la memoria es y el disco, y la operativa, ¡nunca! .).

La demanda de todo tipo de medios digitales está creciendo de manera constante,, al mismo tiempo, los necesitan para acomodar todo. más información. Y, por lo tanto, los fabricantes tienen que romper sus cabezas sobre cómo aumentar (y continuar subiendo!) Capacidad de los transportistas.

Hay 3 formas principales de aumentar la capacidad del portador:

- mejorar la densidad de récord longitudinal;

- aumentar la densidad de las pistas (número de pistas por pulgada);

- Aumente el número de superficies utilizadas (aumente el área de las placas y / o su cantidad ).

Los mejores resultados proporcionan un aumento en la densidad de grabación de datos. La ventaja del aumento de la densidad de grabación es que se utiliza en cada pista de cada lado del portador.

En 2009, la empresa. Tecnologías Digitales Occidentales. - Uno de los pioneros y líderes de la industria del almacenamiento. discos magnéticos - Tecnología introducida. Formato avanzado..

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Qué Formato avanzado.

Unidades de arquitectura clásica

Cada pista de Winchestera es una secuencia de secuencia (sector es una unidad de almacenamiento mínima en un transportista).

Actualmente, los datos almacenados en el transportista se encuentran en los sectores de 512 bytes (aquí es necesario distinguir los sectores físicos y lógicos). Entre los sectores hay huecos: áreas intermedias vacías que separan sectores y que no contienen datos. Cada sector comienza con el campo. Sincronización / presa (Entrada introductoria). Además, cada sector tiene un campo. ECC. (Error al corregir el código.) que contiene información para corregir errores:

Occidente digital. Mayor tamaño del sector 8 veces - de 512 a 4096 bytes. En este caso, se usa 1 brecha intersectorial en lugar de 8. Por lo tanto, es posible aumentar el contenedor del portador en un 7 - 11%. Además, el uso del aumento. ECC. aumenta la eficiencia de la corrección de errores en un 50%, lo que garantiza más nivel alto Integridad de los datos:

Beneficios Formato avanzado.:

- un aumento en la capacitancia del portador;

- Aumentar la densidad de grabación;

- un nivel más alto de integridad de datos;

- aumentar la velocidad de búsqueda y lectura de datos;

- Reducir el número de errores al leer;

- aumentar el rendimiento del accionamiento;

- Reducción del desgaste de las partes mecánicas del portador;

- Aumento de la vida útil;

– …

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Uso práctico Formato avanzado.

Las interfaces de unidades de disco permiten utilizar mayores sectores ( Sector de Datos Largos, LDS.), se han desarrollado durante mucho tiempo. Sin embargo, el tamaño del sector en 512 bytes fue el estándar durante más de 30 años. Por lo tanto, muchos componentes sistemas de computación (p.ej, , DVR, PSP., celulares) No puede trabajar con ningún otro sector, excepto 512-byte. Para garantizar la compatibilidad con estos dispositivos en productos con tecnología. Formato avanzado. Se utiliza la emulación de sectores de 512 bytes, es decir, estos dispositivos "verán" discos "verán" AFDS.Como discos con sectores estándar, y la unidad en sí convertirá 8 sectores lógicos en 1 física y trabajará con él en el nivel de hardware:

En discos con tecnología. Formato avanzado. Se utilizan placas apropiadas, se dividen en sectores físicos de 4096 bytes, que consisten en 8 sectores lógicos de 512 bytes:

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Cómo usar discos Formato avanzado.

Tecnología Formato avanzado. Diseñado para trabajar con la mayoría de los sistemas operativos modernos, como , + , Mac OS.. Estos colocan apoyo Formato avanzado. a nivel de programa.

Para aquellos que usan :

- Si el disco duro contiene una sección ( partición única), necesita establecer un puente para contactos 7 y 8 ( pasadores de puente. 7 – 8):