Până în prezent, am dezasamblat în detaliu hard disk-uri universale, cum ar fi Barracuda 7200.14 și WD caviar albastru / negru. În același timp, mulți utilizatori din lista de prețuri de magazine de calculatoare pot observa existența unor astfel de hard disk-uri ca Western Digital. AV-25, Vest digital Caviar Green, Seagate Barracuda Green, Seagate Barracuda ST1000DM003, Western Digital AV-GP. Costul datelor hard disk-urilor nu este foarte diferit de produsele universale, dar toate au o caracteristică unică - suport pentru tehnologia de format avansat.
Cum pot înțelege numele tehnologiei în sine, format avansat, presupune modul avansat de formatare a hard diskului. În acest caz, dacă hard disk-urile standard au sectoarele fizice cu dimensiuni de 512 octeți, hard disk-urile cu tehnologie de format avansat au un sector fizic cu 4 kilobyte, adică conțin patru sectoare standard. Această tehnologie Dezvoltarea Comitetului Sectorului Datelor Long Idema.

Necesitatea esențială de introducere a acestei tehnologii este de a reduce costul hard disk-urilor moderne, care, cu dimensiuni standard de 3,5 inci, au cantități de depozitare de până la 4 TB și după un timp permit să cucerească 8 tb. În același timp, hard disk-urile merg la locul de muncă cu sectoare de 4 kilobytes și fac date de citire / înregistrare simultan de 4 kb și nu 512 octeți, ca în soluțiile convenționale. În același timp, numărul mișcărilor mecanice ale capetelor și plăcilor hard diskului cu o scădere simultană a consumului de energie, a zgomotului și extinde posibilitățile de a utiliza discuri magnetice de înaltă tehnologie cu piste de 70 nanometri.

Poza Clickable -

Nevoia de format avansat a fost mult timp
Nevoia de tranziție la 4 sectoare Kilobyte a fost de mult timp suficient de lungă, deoarece sistemele moderne de operare chiar și în cadrul fișierului popular sisteme NTFS. Sunt utilizate clustere cu dimensiuni de 4 kilobite, adică, de fapt, sistemul de operare funcționează încă 4 kilobytes date. În condițiile reale, sistemul de fișiere cu clustere de octeți de 512-1024 a fost utilizat numai în sisteme de operareaH DOS, Windows 95 / Windows 98 și în unele windows Cazuri Vista. Prin urmare, necesitatea creării de sectoare de 512 octeți este o povară pentru producătorii de hard disk, ca să facă marcarea de noi hard diskuri tehnologice pe sectoarele mici de 512 de octeți uneori mai dificil, mai degrabă decât marcajul lor asupra sectorului în mărimea de 4 kilobytes.

Poza Clickable -

Format avansat - Mai mult spațiu pe disc
Tranziția la noul format de format avansat implică o creștere a spațiului liber al hard diskului. Când hard diskul este marcat pe sectoarele 512 octeți, fiecare sector este completat de 50 octeți pentru codul de corecție a erorilor, astfel doar 87% din spațiul real de pe discul magnetic al discului. În cazul utilizării tehnologiei avansate de format, 100 de octeți de spațiu pentru codul de corecție a erorilor sunt utilizate pentru fiecare sector de kilobyte, economisind astfel 50% din spațiu, iar utilizatorul obține capacitatea de a utiliza 96% din spațiul fizic al fiecărui disc magnetic.

Poza Clickable -

Compatibilitate avansată pentru format hard disk
Până în prezent, suportul complet pentru noul format hard disk este implementat din Windows Vista, deci calculatoare moderne pe baza de date Windows. 7 și Windows 8 sunt gata să lucreze cu produse noi. De regulă, utilizatorii nu observă nici o diferență de la utilizarea unui nou tip de hard disk.

Implementat suport complet pentru format avansat în cele mai recente distribuții ale sistemului de operare Linux și soluțiile Apple Sub mac Management OS X. Dar de la utilizarea Windows XP pentru a cumpăra unități avansate, formatul avansat va trebui abandonat. Acest lucru se datorează faptului că acest sistem de operare nu este gata să funcționeze cu 4 sectoare Kilobyte, astfel încât controlerul hard disk va fi forțat să emită sectoarele obișnuite de 512 octeți în sectorul real de 4 kilobite. Aceasta duce la o creștere a sarcinii pe partea de calcul și inhibă procesul de citire / scriere a datelor. De regulă, se observă o scădere a performanței până la mai multe megaocteți pe secundă, iar munca devine practic prezentată.

Cel mai rău de la utilizarea Windows XP pe hard discuri Formatul avansat este acela hDD. Datorită necesității de emulare, se dovedește a fi forțată să repete în mod repetat același sector, ceea ce duce la creșterea uzurii părții sale mecanice.

Nuanțele specifice ale utilizării Windows XP pe unități avansate Format avansat constă, de asemenea, în faptul că prima secțiune Acest sistem de operare începe cu 63 de sectoare, în timp ce unitatea avansată a hard disk-ului este critică pentru secțiunea din sectorul 64, astfel încât să fie strict a murit opt . Acest lucru permite hard disk-ului să se oprească într-o singură cerere de cluster să citească două sectoare de 4 kilobyte și să îmbunătățească performanța chiar și în lucrul sub controlul vechilor XP XP.

Format avansat Producătorii de hard disk au utilități și tehnologii proprii pentru a rezolva această problemă. Seagate oferă tehnologia Seagate Smartalign, care rezolvă în mod independent problema formatelor avansate de format hard disk, iar Western Digital oferă clienților săi să utilizeze utilitarul WD align System sau un jumper special pe hard disk care nu este implementat pe toate instanțele.

Poza Clickable -

Cum relevant formatul avansat
Firește, în condițiile vechiului dimensiune a sectorului 512 octet, dezvoltarea ulterioară a hard disk-urilor nu poate continua, adică Crește volumul lor. Mai devreme sau mai târziu, hard disk-urile cu sectoare standard în 512 octeți vor dispărea complet de pe piață. Introducerea tehnologiei de format avansat a fost inițiată în 2009, utilizatorul de masă a văzut noi hard disk-uri în 2010. Sa presupus că introducerea rapidă a unui nou format va fi finalizată în 2011, iar în 2012, hard disk-urile standard cu sectoare de 512 octeți vor continua să părăsească magazinele. În mod obiectiv, nu observăm o deplasare masivă. Mai degrabă, este posibilă observarea existenței paralele pe piața hard diskului cu sectoare standard de 512 de octeți și unități hard disk cu 4 sectoare Kilobyte în cadrul tehnologiei avansate de format.

Producătorii de hard disk Tranziția la un nou format avansat de format explică cât de mult necesitatea creșterii capacității hard dispezilor, deoarece necesitatea creșterii fiabilității stocării datelor prin îmbunătățirea tehnologiei de corectare a erorilor. În special, se crede că utilizarea a 512 de sectoare octeți în plăci mai mici de 80 de nanometri este destul de problematică, deoarece apariția microparticulelor între capul hard disk și placa va duce la apariția erorilor de citire sau scriere a datelor. Dacă hard disk-ul va funcționa cu 4 kilobytes date - va fi ușor de evitat.

Dezavantajul hard disk-urilor avansate este că, dacă trebuie să scrieți date minore la dimensiunea mai mică de 4 kilobyte, hard diskul se dovedește a fi forțat sau completați întregul sector în datele de 4 kilobyte mai puțin de această dimensiune, Sau așteptați date noi de la utilizator. De regulă, controlerul vează datele de 512 kilobyte în memoria cache și de îndată ce cele 4 kilobite de date se taie pentru a umple sectorul - le scrie. Astfel, dacă lucrați cu Palas mai puțin de 4 kilobyte destul de des, este logic să aveți grijă de o sursă de backup de alimentare pentru a reduce probabilitatea pierderii datelor. Pentru majoritatea utilizatorilor care stochează muzică pe hard disk-uri, fișiere video, jocuri pe calculator 20 GB nu sunt relevante.

Avantajele noului format hard disk sunt posibilitatea de a crea unități TRICHERAC și o fiabilitate ridicată, dezavantaje - viteza redusă în Windows XP.

La 2 TB, creșterea capacității hard diskului sa oprit: arhitectura tradițională a atins o limită a dezvoltării sale. Noul standard, numit format avansat, va crea un hard disk mai spațios și mai fiabil prin utilizarea unor sectoare mai mari. Toți producătorii promit să meargă deja în anul curent.

Sectoare mai mari: Protecție fiabilă a datelor

Creșterea capacității rezervorului în ultimele decenii este asigurată prin creșterea densității de înregistrare. Cu toate acestea, când se atinge valoarea, ordinea de 2 TB are această metodă devin un non-răspuns. Cu o locație mai densă a sectoarelor, riscul de erori și pierderi de date crește.

Soluția a fost creșterea dimensiunii sectoarelor. În prezent, în majoritatea discurilor, este de 512 octeți. Acum, producătorii încep să emită modele cu patru sectoare Kilobyte (4096 octeți). Fiecare dintre ele este echipat cu o etichetă de intrare (sincronizare / baraj) și codul de corecție a erorilor (ECC). Ca și înainte, după fiecare sector există o zonă intermediară goală. Deoarece un sector în dimensiunea 4096 octeți corespund la opt 512-octeți, este posibil să se excludă șapte zone intermediare. Acest lucru vă permite să eliberați cantitatea suplimentară de spațiu pe discuri prețios.

Un alt avantaj al formatului este eliminarea limitei capacității de stocare.

Sistemul de operare utilizează pentru adresarea și accesul la date de pe hard disk LBA (adresarea blocului logic) cu un spațiu de adresă accesibil de 48 de biți, care corespunde capacitate maximă Transportatorul depășește 130.000 TB, cu dimensiunea sectorului în 512 octeți. Cu toate acestea, în practică, o astfel de capacitate imensă nu poate fi asigurată, deoarece principalele record de boot. Tabelul de partiție nu vă permite să vă abordați mai mult de 32 de biți. Cu sectoare de 512 de octeți, aceasta corespunde cu două Terabytes - este imposibil să se obțină mai mult atunci când se utilizează arhitectura tradițională.

Pentru utilizarea integrală a unităților mai importante cu sectoarele 512-octeți, este necesar un alt format de tabele de selecție (tabelul de partiție GUID, GPT).

Windows Vista și 7 Suportă-l, iar XP este numai în versiunea pe 64 de biți. Cu toate acestea, majoritatea soiurilor BIOS nu funcționează cu tabelul de partiții GPT. Rezolva problema va ajuta la tranziția la UEFI, dar această interfață de program a apărut recent pe noi plăci de bază Pentru procesoare cu arhitectură Podul de nisip.. Prin urmare, este nevoie de format avansat ca o soluție intermediară care vă permite să ocoliți obstacolele BIOS și să utilizați discuri la o capacitate de până la 16 TB chiar și cu adresarea pe 32 de biți în înregistrarea principală de boot.

Windows XP: prea vechi pentru New HDD

Windows XP nu este capabil să funcționeze cu mai mari sectoare de patru kilobault, astfel încât în \u200b\u200bdispozitive cu format avansat, este utilizată emularea de 512-octeți. Acest lucru vă permite să înșele sistemul de operare prin crearea vizibilității utilizării unei opțiuni compatibile. Un astfel de compromis face posibilă instalarea unor unități mai mari în Windows XP. Cu toate acestea, viteza este redusă considerabil. XP creează prima partiție din sectorul LBA la numărul 63, iar în cazul celor patru sectoare Kilobyte, trebuie să înceapă cu LBA 64. Ca rezultat, secțiunea începe ultimul bloc al sectorului (a se vedea figura).

Windows XP, la rândul său, împărtășește unitatea hard disk la clustere, de la care este de asemenea 4 kb. Ca urmare, controlerul hard disk trebuie să citească sau să scrie două blocuri cu patru kilobault pentru fiecare cluster cu patru kilobault, care duce la o scădere a vitezei unității.

Această problemă poate fi rezolvată în două moduri. În primul rând, înainte de a conecta HDD, puteți instala un jumper care vă permite să vă asigurați locația corectă a blocurilor. Dezavantajul acestei metode constă în pierderea posibilă a datelor atunci când jumperul este oprit.

O altă soluție este utilizarea software-ului special. Astfel, de pe site-ul web al Western Digital (http://wdc.com), puteți descărca utilitarul Utility WD Align System capabil să efectueze partiții. Sunt oferite programe similare și dezvoltatorii terți - de exemplu, Compania Paragon cu instrumentul de aliniere. Dar, în ciuda acestui lucru, utilizatorii Windows XP ar trebui să se gândească la faptul că acest sistem de operare este deja depășit pentru noile tehnologii.

Formatul avansat este un nou format de marcare a unității de disc, necesar pentru a aborda cantități mari de memorie de disc. Toți producătorii de hard diskuri moderne, inclusiv HGST, comutați la acest format.
Una dintre principalele caracteristici ale formatelor avansate este o creștere a dimensiunii sectorului de la 512 la 4096 octeți. Pentru a păstra compatibilitatea cu programele concepute pentru formatul anterior, noi discuri au un mod de emulare numit "512E".
Majoritatea sistemelor moderne de operare suportă format avansat. Pentru a obține o viteză optimă I / O, este necesar ca defalcarea discului să fie efectuată corect și că datele sunt înregistrate de blocuri de 4 kilobyte ca sistem de operare și programe de aplicații. Cele mai recente sisteme de operare implicite efectuează toate condițiile necesare pentru a lucra cu format avansat. Când utilizați software-ul mai vechi pentru setarea subsistemului de disc la viteză optimă, pot fi necesare utilități speciale.

Format avansat.
În partea de mijloc a figurii 1, există sectoare de 512 de octeți de 512 de octeți la rând. În plus față de datele de utilizator, fiecare sector conține informații despre servicii: marcarea datelor și codul de corecție a erorilor. La înlocuirea a opt sectoare de 512 de octeți cu un număr de 4 kilobyte necesar informații despre serviciu. Redus (vezi partea de jos a figurii). Astfel, când lucrați cu fișiere mari. (și dimensiunea medie a fișierului comparativ cu momentele în care a fost utilizat formatul de 512 octeți)) spatiu pe disc Folosit mai eficient. În plus, codul de corecție a erorilor a alocat mai mult spațiu, datorită cărora integritatea datelor este mai bună.

Smochin. 1. Compararea formatelor de 512 de octeți și 4 kilobyte (1).

Furnizarea de compatibilitate
O parte semnificativă a operațiunilor și a software-ului și a software-ului sunt concepute pentru a scala sectorul 512 de octeți și se așteaptă ca datele să fie trimise la blocuri de 512 de octeți. Emularea unui astfel de schimb este implementată în discuri noi la nivelul interfeței. Când solicitați o lectură bloc, discul citește întregul sector (care nu lasă prea mult timp) și transmite programul numai blocul dorit. Dacă se primește o solicitare de la program, se primește o înregistrare bloc, discul citește întregul sector, plasează unitatea rezultată în ea și suprascrie întregul sector (vezi figura 2). Există un timp între citire și înregistrare, discul poate lua mai multe revoluții în acest timp.

Smochin. 2. În modul de emulare, atunci când înregistrați un bloc de 512 octeți, discul citește mai întâi sectorul, plasează unitatea în ea și apoi scrie sectorul

Furnizarea de viteză
Pentru a obține cea mai mare viteză, este necesar ca formatul de înregistrare de pe disc să fie consecvent. În cazul perfect, înregistrarea trebuie făcută de 4 kilobyte și fiecare unitate trebuie înregistrată într-un sector. Această condiție se efectuează dacă sistemul de operare și programe de aplicații Personalizate pentru a lucra cu blocuri de kilobyte, iar partiția de disc este efectuată corect.
Cele mai moderne sisteme de operare utilizează sisteme de fișiere în care spațiul pe disc este evidențiat de 4 kilobyte sau clustere. Blocul de 4 kilobyte corespunde celor opt sectoare 512-octeți (vezi figura 3).

Smochin. 3. respectarea sectorului clusterului în modul de emulare.

Alinierea interfețelor
Atunci când utilizați sisteme de operare care înregistrează date cu clustere de 4 kilobyte (cea mai mare parte a sistemului de operare modernă), este important ca limitele lor să fie egale pe frontierele sectoarelor discului. În modul de emulare 512E, discul nu poate împiedica plasarea unității din bloc, numărul căruia nu este scurtat de opt. Dacă se întâmplă acest lucru, un cluster va fi plasat în două sectoare (vezi figura 4). Astfel, atunci când citiți sau scrieți un cluster de 4 kilobyte, va fi necesar să se numără sau să scrie 8 kilobyte în consecință - de două ori mai mult. Și dacă la citire, diferența de viteză nu va fi mare, atunci când înregistrați-o, va fi vizibilă.

Smochin. 4. Clusterul de plasare nu este de la începutul sectorului.

Sisteme de operare care susțin format avansat
În următoarele sisteme de operare, dimensiunea clusterului este de 4 KB și în timpul instalării, partiția de disc este efectuată corect:
Microsoft Windows. Vista SP1 și mai nou;
Microsoft Windows 7;
Microsoft Server. 2008;
Mac OS X 10.4 și mai nou;
Linux Ubuntu. 8.04+, SUSE, Linux Kernel 2.6.34+ (trebuie să utilizați utilitarul de partiționare Linux).

Sisteme de operare care nu respectă automat sectoarele de clustere:
Microsoft Windows XP;
Microsoft Server 2003;
Microsoft Windows Home Server V1.

HGST aliniați unelte
Pentru a corecta marcajul logic al discurilor, secțiunile pe care nu sunt aliniate de frontierele sectoarelor, puteți utiliza utilitarul HGST pentru Windows. Poate fi descărcat la www.hgst.com/support/downloads.
În plus, formatul avansat este susținut de o serie de utilități de lucru cu discuri fabricate de producătorii de terți:

Dispozitiv de divizare a discului
Pentru Linux:
Gparted 2.1+ (cu opțiuni minime optime sau -a).
www.gnu.org/software/parted/manual/parted.html.

Pentru Windows:
Acronis. Director de disc. Acasă 11 sau Paragon Partition Manager 11.

Pentru Mac:
Utilitarul de disc (completă cu Mac OS X 10.4+) creează o secțiune GPT (tabelul de partiții GUID).

Informații suplimentare:
www.idema.org (documente privind formatul avansat, inclusiv specificațiile)
en.wikipedia.org/wiki/advanced_format.
www.t13.org, document: ATA8-ACS (ATA Command Set)
www.t10.org, documentul: SBC-3 (Comenzi Block SCSI)
Microsoft Windows 7 și Format avansat Hotfix (KB981208):
support.microsoft.com/kb/982018.
Tehnologia Intel Rapid Storage (RST): www.intel.com/support/chipsets/imsm/sb/CS-031502.htm

Hard disk-uri

Tranziția la discuri dure cu sectoare de 4 KB (format avansat)

Avantaje și posibile riscuri atunci când se deplasează din sectoarele 512 octeți în sectoare de 4096 octeți

Prezentare generală

În industria hard disk-urilor există schimbări serioase. În timp ce în anii trecuți a fost observată o creștere rapidă a densității de depozitare, unul dintre parametrii de bază ai structurii hard disk-urilor - dimensiunea blocului logic, numită sector, a rămas neschimbată.

Din aproximativ 2010, producătorii de hard disk au început tranziția de la dimensiunea tradițională a sectorului (512 octeți) la o dimensiune nouă și mai eficientă de 4096 octeți. Acesta este denumit în mod obișnuit dimensiune de 4 KB, iar acum a fost numit format avansat (format avansat) alocat Asociației Internaționale a Hard Drives EDEMA.

Acest articol descrie motivele pentru astfel de avantaje de tranziție și promițătoare pentru consumatori, precum și pe posibile "capcane", care ar trebui evitate atunci când se deplasează din sectoarele de 512 octeți în sectoare de 4 kb.

În loc de prefață

De mai bine de 30 de ani, datele privind hard disk-urile sunt formatate sub formă de mici blocuri logice de 512 octeți, numiți sectoare. Acest format standard este încă luat ca bază pentru proiectarea computerelor moderne.

Un astfel de sector conține o secțiune a intervalului, secției de sincronizare, secțiunii de marcare a adreselor, a zonei de date și a domeniului de detecție a codului de detecție și a corectării erorilor (figura 1).

Smochin. 1. Localizarea sectoarelor tradiționale pe suportul hard disk

Sectorul discului are următoarea structură

• Interval: decalajul dintre sectoare.
• Codul de sincronizare: Etichetă de sincronizare, indicând începutul sectorului și permițându-vă să sincronizați funcționarea discului.
• Etichetă: etichetă care conține date pentru a identifica numărul și locația sectorului. De asemenea, stochează informații despre statul sectorial.
• Datele de date: datele utilizatorului sunt stocate în această zonă.
• Zona de corecție a erorilor: În această zonă sunt stocate codurile de corecție a erorilor, cu care datele care pot fi deteriorate în timpul citirii sau scrierii sunt corectate.

Acest format la nivel scăzut este utilizat în industria noastră de mai mulți ani. Cu toate acestea, datorită creșterii capacității hard disk-urilor, dimensiunea sectorului devine în mod inevitabil o limitare constructivă pentru a crește în continuare capacitatea discurilor și eficiența corecție a erorilor. De exemplu, dacă relaționați dimensiunea sectorului cu capacitatea unor discuri depășite și moderne, atunci puteți observa că rezoluția sectorială a scăzut în mod repetat. Rezoluția sectorului (raportul mărimii sectorului la capacitatea de disc, exprimat ca procent) a scăzut semnificativ și, ca rezultat, a devenit ineficient (Tabelul 1).

Permisiunea scăzută este potrivită pentru gestionarea secvențelor de date mici disparate. Cu toate acestea, aplicațiile moderne sunt de obicei operate de blocurile de date care sunt mult mai mari decât dimensiunea sectorului 512 de octeți.

Și mai important, sectoarele mici de 512 octeți ocupă o suprafață crescătoare a suprafeței discului, deoarece densitatea înregistrărilor crește. Aceasta devine o problemă în contextul corecției erorilor și datorită defectelor stratului de acoperire. În fig. 2, de exemplu, datele din sectorul dur Discul ocupă o zonă mai mică, ceea ce face ca corectarea erorii să fie mai complicată, deoarece defectele acoperirii care au deteriorări anterioare de dimensiuni, sunt necesare mai mari procentaje de date și fonduri mai avansate pentru recuperarea lor.

Smochin. 2. Defectele media și densitatea înregistrărilor

În sectorul a 512 de octeți, de regulă, puteți repara un defect la 50 de octeți. Unitățile de hard disk moderne cu cea mai mare densitate de înregistrare au ajuns aproape la limita din zona de corecție a erorilor. Prin urmare, nevoia principală a industriei pentru dezvoltarea ulterioară a instrumentelor de corectare a erorilor și creșterea eficienței hard disk-urilor a fost tranziția către sectoarele mai mari.

Tranziție la 4 kB sectoare (format avansat)

În industria depozitului de mai mulți ani, am lucrat în comun la tranziția către sectoarele mai mari. Seagate împreună cu partenerii efectuează lucrări la scară largă în această direcție din 2005 (figura 3). În decembrie 2009, noul format avansat a fost creat ca urmare a eforturilor comune ale ideii. Acest nume a devenit oficial pentru standardul sectoarelor de 4 Kb. În plus, toți producătorii de hard disk au convenit să înceapă livrarea de noi modele de unități ale acestui format pentru PC-uri desktop și portabile până în ianuarie 2011. Cu toate acestea, acționările formatelor extinse au apărut pe piață chiar mai devreme. Seagate începeți să furnizați astfel de dispozitive de stocare echipamente de calculator și să le includeți în produsele dvs.

Smochin. 3. Principalele etape ale dezvoltării standardului de format avansat

Avantajele potențiale ale sectoarelor de 4 kb

Deoarece producătorii de hard disk au convenit să se mute la un nou format sector până în ianuarie 2011, ceilalți participanți din industria IT au trebuit să se pregătească pentru această tranziție pentru a evita posibilele consecințe negative. Pe termen scurt, avantajele acestor discuri nu au fost prea vizibile pentru utilizatorii finali, deoarece noul format nu a condus la o creștere instantanee a capacității, dar pe termen lung, tranziția către sectoare de 4 kb a crescut densitatea datelor Înregistrarea și capacitatea hard diskului, precum și îmbunătățirea fiabilității corecției erorilor.

Îmbunătățirea eficienței formularului prin reducerea spațiului ocupat de codul de corecție a erorilor

În fig. 4 prezintă structura sectorului tradițional de 512 de octeți, din care este clar că 50 de octeți care conțin un cod de corecție a erorilor pentru fiecare sector de 512 de octeți care conține codul de corecție a erorilor și alte 15 octeți cu un interval, cod de sincronizare și etichetă de adrese . Ca urmare, eficacitatea sectorului 1 al formatului este de aproximativ 88% (512 / (512 65)).

Smochin. 4. Structura sectorului tradițional 512 octeți

În noul standard de format avansat, dimensiunea sectorului este de 4 KB, adică opt sectoare tradiționale de 512 octeți fiecare sunt combinate într-un sector de 4 kb în dimensiune (figura 5).

Smochin. 5. Format nou: Structura dimensiunii sectorului 4 KB

Într-un nou format pentru interval, codul de sincronizare și eticheta adresei sunt date cât mai mult spațiu ca înainte, iar codul de corecție a erorilor este crescut la 100 octeți. Ca urmare, eficacitatea sectorului Format 1 crește la 97% (4096 / (4096 115)), adică cu aproape 10%.

În timp, o astfel de creștere a eficienței formularului va plăti și va contribui la obținerea unei capacități mai mari și va crește integritatea datelor.

Fiabilitate și corectare a erorilor

Dimensiunea fizică a sectoarelor pe discuri scade și fiecare sector durează mai puțin decât locul, în timp ce dimensiunile defectelor de suprafață rămân aceleași. În fig. 6 prezintă elementele pe care le considerăm foarte mici. Cu toate acestea, în comparație cu dimensiunea decalajului dintre capul de scriere cititor și suprafața hard diskului, aceste elemente sunt mari. Defectele de pe suprafața hard disk pot apărea din particule microscopice care sunt semnificativ mai puțin prezentate în figură.

Smochin. 6. Dimensiunea decalajului dintre cap și hard disk de pe scară

În sectorul 4 kB al noului format avansat, dimensiunile unității ECC sunt crescute aproape de două ori mai mari de 2, de la 50 la 100 de octeți, care au oferit o creștere îndelungată a eficienței corecției de eroare și stabilitatea particulelor mici și a defectelor de suprafață .

Astfel, câștigul comun din eficiența crescută a noului format și îmbunătățirea fiabilității corecției erorilor face ca tranziția la sectorul de 4 kb, este destul de justificată. Principala sarcină a producătorilor de hard disk este de a organiza în mod corespunzător această tranziție pentru a obține cea mai mare returnare cu efecte secundare minime.

Consecințele tranziției către sectoare de 4 kb

După cum sa menționat deja, în multe cazuri, sistemele moderne de calculator continuă să provină din faptul că mărimea sectorului este întotdeauna egală cu 512 octeți. Când traduce o întreagă industrie nou standard 4 kB nu se poate aștepta ca toate aceste ipoteze învechite să se schimbe imediat. Desigur, în timp va fi o tranziție la utilizarea sectoarelor de 4 kb în dimensiune, când computerul și hard diskul vor folosi blocurile de această dimensiune la schimbul de date. Dar până la acest punct, producătorii de hard disk vor trebui să organizeze o tranziție la sectoare de 4 KB cu utilizarea recepției, numită emularea sectoarelor de 512 octeți.

Emularea sectoarelor de 512 octeți

Punerea în aplicare a sectoarelor de 4 kB în multe privințe depinde de tehnologia de emulare a sectoarelor de 512 de octeți. Acest termen se numește procesul de transformare a datelor dintr-un nou format cu o dimensiune sectorială de 4 KB, utilizată de noi discuri, într-un format tradițional cu o dimensiune sectorială de 512 de octeți utilizați de computere.

Emularea sectoarelor de dimensiune de 512 octeți este permisă deoarece nu necesită schimbări majore în existente sisteme informatice. Cu toate acestea, aceasta poate duce la o scădere a performanței, în special la scrierea datelor, a căror dimensiune nu este scurtată de opt sectoare tradiționale. Pentru a clarifica acest lucru, ia în considerare citirile proceselor de citire și scriere care vor fi utilizate în emularea sectoarelor de 512 octeți.

Procesele de citire și scriere pentru emulare

Procesul de citire a datelor din sectoare de 4 kb în modul de emulare de 512 octeți în dimensiune este destul de simplu, așa cum se poate observa în fig. 7.

Smochin. 7. Secvență posibilă a citirii datelor în sectoarele de 512 octeți

Citirea dimensiunii blocului de date 4 KB și reformatarea unui sector specific în dimensiunea 512 octeți solicitată de un computer, este efectuată în memorie dinamică Disc și nu are un efect vizibil asupra performanței.

Procesul de înregistrare poate fi oarecum mai complicat, mai ales atunci când datele pe care computerul încearcă să le scrie pe disc sunt un subset al sectorului fizic de 4 kb. În acest caz, hard diskul este mai întâi forțat să numere sectorul dorit de 4 kB în întreaga dimensiune, să combine datele citite cu cele noi și apoi să înregistreze întregul sector de 4 KB (figura 8).

Smochin. 8. Secvența posibilă a înregistrării datelor în sectoare Modul de emulare 512 octeți

Hard disk-ul trebuie să efectueze acțiuni mecanice suplimentare - citiți sectorul sectorului 4 KB, schimbând conținutul și înregistrarea datelor. Acest proces se numește ciclul "Citire-schimbare" și este nedorit datorită impactului negativ asupra productivității discului. Pentru ca tranziția la sectoare de 4 kb în dimensiune, este fără durere și cu cea mai mică cantitate de dificultăți, este cel mai important să se reducă la o probabilitate minimă și o frecvență minimă a ciclurilor de "schimbare-schimbare".

Prevenirea ciclurilor de schimbare-schimbare previne

1. Înregistrările nu sunt aliniate la frontierele sectoarelor datorită inconsecvenței structurii logice a secțiunii discului structurii sale fizice
2. Cererile de scriere cu un volum de date sunt mai mici de 4 kb.

Conformitatea și inconsecvența structurii logice și fizice a secțiunilor

Până la momentul actual, nu am discutat modul în care poziția sectorului pe transportator între computer și hard diskul este coerentă. Este timpul să vorbim despre adresele logice ale blocurilor (adresa blocului logic, LBA).

Fiecare bytes din sectorul 512 i se atribuie o adresă logică unică cu un număr de la 0 la o valoare maximă, care depinde de capacitatea discului. Calculatorul se referă la blocul de date dorit la adresa sa logică. Când computerul trimite o solicitare de înregistrare a datelor, adresa logică a blocului este returnată după înregistrare ca informații despre unde sunt înregistrate datele. Acest lucru devine important atunci când treceți la sectoare de 4 kB, deoarece opt opțiuni diferite apar unde începe blocul logic.

Dacă adresa logică a blocului 0 corespunde primei dimensiuni de bloc virtuale de 512 octeți din sectorul fizic de 4 KB, o astfel de stare de comparare a structurii fizice și logice în modul de emulare a sectoarelor de 512 octeți se numește "aliniere 0". O variantă este posibilă atunci când adresa logică a unității 0 este atribuită celei de-a doua dimensiuni virtuale de blocare a 512 octeți în sectorul fizic de 4 kb. O astfel de stare de comparație se numește "alinierea 1". Comparația acestor stări este prezentată în fig. 9. Există încă șase posibilități în cazul în care structura logică a partiției nu corespunde structurii sale fizice, ceea ce duce la ciclurile "Citire-schimbare-schimbare". Aceste cazuri sunt similare cu cazul "alinierei 1".

Smochin. 9. Statele de aliniere

Starea "Aliniere 0" funcționează foarte bine cu noile sectoare de 4 kB într-un format extins. Hard disk-ul poate compara cu ușurință opt sectoare consecutive de 512 octeți cu un sector de 4 kb. Acest lucru se realizează prin stocarea solicitărilor de înregistrare a sectorului în dimensiunea 512 octeți în cache-ul hard diskului până când se obține un număr suficient de blocuri seriale de 512 octeți pentru înregistrarea sectorului de 4 kB. Deoarece aplicațiile moderne, de regulă, lucrează cu secvențe de date, a căror dimensiune depășește 4 kB, blocurile "Dwarf" apar foarte rar. În același timp, statul "alinierea 1" provoacă anumite dificultăți.

În cazul în care un secțiuni dure Discul este proiectat astfel încât structura logică să nu corespundă fizicului, așa cum se arată în fig. 9, încep să apară ciclurile "Citire-schimbare-înregistrare", ceea ce duce la o scădere a performanței hard diskului. La punerea în aplicare a discurilor dure ale noului format al acestei stări, acesta trebuie evitat în primul rând așa cum este recomandat mai jos.

Înregistrarea datelor mici

În aplicațiile moderne, datele, cum ar fi documentele, imaginile și videoclipul streaming, au mult mai mult de 512 octeți. Prin urmare, hard diskul poate stoca cu ușurință solicitări pentru înregistrarea acestor blocuri în memoria cache până când se acumulează un număr suficient de blocuri de bytes pentru a scrie un sector de 4 kb. Dacă structura logică a partițiilor de disc corespunde structurii sale fizice, hard disk-ul poate corespunde cu ușurință sectorului în dimensiunea 512 bytes sector de 4 kb fără a aduce atingere performanței. Cu toate acestea, există procese de nivel scăzut care pot forța un hard disk pentru a lucra cu blocuri "pitharf", indiferent de conformitatea structurii logice și fizice. Acest lucru se întâmplă în cazuri rare atunci când computerul trimite anumite interogări pe hard disk, a căror dimensiune este mai mică de 4 kB. De regulă, aceste solicitări trimit sistemul de operare atunci când lucrează cu sistemul de fișiere, jurnalizând și efectuarea altor sarcini similare cu nivel scăzut. În general, aceste solicitări apar rareori și nu au un impact semnificativ asupra productivității. Cu toate acestea, designerii sunt recomandați să revizuiască astfel de procese pentru a obține o performanță optimă după trecerea la sectoarele de 4 kB.

Pregătirea și organizarea tranziției către sectoare de 4 kb

Acum, că avantajele tranziției către sectoarele de 4 KB, precum și impactul posibil al unei astfel de tranziții la performanță, este timpul pentru a determina cea mai buna cale Organizarea tranziției. Este mai corect să discutăm acest subiect în contextul celor două cele mai populare sisteme de operare moderne: Windows și Linux.

Organizarea tranziției către sectoare de 4 kB în Windows

Cea mai importantă problemă de organizare a tranziției către sectoare de 4 kb este problema conformității structurii fizice și logice deja considerată mai sus. Noi discuri de format funcționează bine în starea "aliniere 0", în care punctele inițiale fizice și logice coincid. Starea de aliniere are loc în momentul în care se creează secțiunile de hard disk. Secțiunile sunt create software.care pot fi împărțite în două categorii:

1. Versiunea Windows a Windows.
2. Mijloace speciale de divizare a hard diskului în secțiuni.

Când secțiunile sunt create de Windows, ar trebui să luați în considerare trei versiuni ale acestui sistem de operare: Windows XP, Windows Vista și Windows 7. Microsoft. A participat la discuția și planificarea tranziției la o dimensiune mai mare a sectorului. Ca rezultat, începând cu Windows Vista cu pachetul de service 1 în produsele sale, există suport pentru sectoare de 4 kb. Produse de softwareCrearea secțiunilor cu "aliniere 0" (secțiuni care funcționează bine cu un nou format) sunt numite produse cu suport pentru sectoare de 4 kb. Tabelul 2 reflectă situația generațiilor actuale ale Microsoft Windows OS.

Versiunea sistemului de operare	Sectoare de sprijin 4 KB	Rezultate
Windows XP.	Nu	Secțiunea primară este creată în starea "Alinierea 1" (fără aliniere)
Windows Vista - Fără service pack pachet 1	Nu	Sectoarele mari sunt acceptate, dar secțiunile sunt create incorect (fără aliniere)
Windows Vista - Service Pack Service 1 sau mai târziu	da
Windows 7.	da	Secțiunile sunt create în starea "Alignment 0" (cu aliniere)
Windows 10.	da	Secțiunile sunt create în starea "Alignment 0" (cu aliniere)

Evident, noi computere cu versiuni recente Windows este cel mai bine pregătit pentru utilizarea hard discurilor din noul format. Cu toate acestea, pe computerele cu Windows XP sau Windows Vista fără service 1, există un risc semnificativ de reducere a performanței atunci când se utilizează partiții create de sistemul de operare.

În plus față de riscul de discrepanță între structura logică și fizică a discului atunci când se utilizează versiuni vechi de Windows, există mai multe fonduri care sunt utilizate în mod activ de colectorii de sistem, producătorii de calculatoare, distribuitorii și managerii IT. Utilizarea acestor fonduri poate provoca, de asemenea, inconsecvența dintre structura logică și fizică a discului. De fapt, puteți găsi mai des partițiile create folosind aceste instrumente decât utilizând Windows. Prin urmare, riscul de a crea secțiuni în care structura logică nu corespunde fizicului, ceea ce duce la pierderea performanței atunci când se utilizează discurile cu o dimensiune sectorială de 4 kb. O problemă și mai mare este complicată de faptul că astăzi hard diskurile furnizate împreună cu computerele conțin, de obicei, mai multe partiții. Aceasta înseamnă că fiecare dintre secțiunile unui astfel de disc trebuie create utilizând un program de suport sectorului de 4 kB pentru a asigura respectarea între structura logică și fizică, ceea ce înseamnă că performanța înaltă. În fig. 10 prezintă rezultatele posibile ale creării mai multor partiții pe hard disk utilizând un program care nu suportă sectoare de 4 kb.

Smochin. 10. Mai multe partiții și condiții de aliniere

Secțiuni cu inconsecvență între structura logică și fizică

Există trei modalități de a evita inconsecvențele dintre structura logică și cea fizică sau corectarea acestei inconsecvențe pentru a preveni pierderea performanțelor.

1. Utilizați noua versiune de Windows sau cumpărați un instrument de partiționare cu sectoare de 4 kB.
2. Aliniați partițiile de hard disk utilizând o specială.
3. Se bazează pe furnizorul de hard disk din punct de vedere al performanței, indiferent de starea structurii discului.

Folosind. versiunea Windows. Cu sprijinul sectoarelor de 4 kB sectoare - acesta este cel mai simplu și mai scurt mod de a asigura conformitatea dintre structura logică și fizică a discului. Furnizorii de alte instrumente de partiționare vă pot informa dacă există versiuni ale mijloacelor lor cu sprijinul sectoarelor de 4 Kb. Dacă există astfel de versiuni, mergeți la ele pentru a preveni apariția problemelor.

Unii producători de hard disk oferă instrumente speciale care vă permit să verificați structura partițiilor de pe hard disk și să modificați alinierea partiției, dacă este necesar. Pentru a face acest lucru, trebuie să petreceți timp suplimentar și să efectuați pași suplimentari atunci când asamblați sau actualizați computerul.

În cele din urmă, producătorii de hard diskuri vor dezvolta modalități mai avansate de a lucra cu secțiuni în care există o discrepanță între structura logică și fizică. Aceste moduri vor ajuta la evitarea pierderilor de productivitate.

Pe măsură ce popularitatea crește formatul extins, sunt utilizate toate cele trei metode, iar fiecare dintre ele ajută consumatorii să obțină cel mai util efect și să evite pierderile de productivitate.

Organizarea tranziției către sectoare de 4 KB în Linux OS

Principala strategie de tranziție la sectoare de 4 kB în Windows este aplicabilă în sistemul de operare Linux. Cei mai mulți utilizatori ai Linux au acces la codurile sursă Sistemul de operare, care le oferă posibilitatea de a-și adapta comportamentul la nevoile lor. Acest lucru face posibilă actualizarea sistemului de operare Linux în avans pentru munca corectă cu hard disk-uri de un nou format.

Dacă efectuați modificările necesare în Linux, puteți preveni majoritatea problemelor asociate cu alinierea partiției în conformitate cu noul format de disc și apariția înregistrărilor "DWARF" solicită ca sistemul de operare să creeze.

Atât în \u200b\u200bkernel, cât și în fonduri suplimentare Linux sunt făcute de modificări necesare pentru a sprijini discurile noului format. Aceste modificări oferă alinierea corectă a tuturor secțiunilor pe discurile noului format asupra frontierelor din sectoarele de 4 KB. Suportul pentru noile discuri în kernelul OS este implementat din versiunea 2.6.31. Suportul pentru partițiile la secțiunile și formatarea discurilor noului format este implementat în următoarele mijloace suplimentare de Linux.

FDISK: GNU FDISK este un instrument linie de comanda Pentru a împărți hard disk-urile la secțiuni. Pornind de la versiunea 1.2.3, sunt acceptate discurile unui nou format.

Partated: Gnu despărțit este grafic Pentru a împărți hard disk-urile la secțiuni. Începând cu versiunea 2.1, sunt acceptate noi discuri de format.

Concluzie

Industria IT refuză în mod inevitabil dimensiunea tradițională a sectoarelor 512 de octeți. Producătorii de hard disk au convenit să pună în aplicare un format extins până în ianuarie 2011 pentru noi modele de hard disk pentru computerele portabile și desktop.

Dezvoltatorii de hard disk continuă să crească densitatea înregistrării datelor și să îmbunătățească fiabilitatea corecției erorilor. Consumatorii primesc avantaje ca hard disk, ca înainte, au cea mai mare capacitate și o valoare specifică mai bună, precum și o fiabilitate așteptată în mod tradițional de la acestea.

Gajul de tranziție fără durere a fost instruirea utilizatorilor sistemelor de stocare, astfel încât acestea să fi fost capabile să evite "capcane". Cea mai importantă condiție pentru tranziția de succes la sectoare de 4 kb este distribuția hard disk-urilor pentru a împărți unitățile hard disk în sectoarele care susțin sectoarele de 4 kb. Toate asamblatele de sistem, producătorii de calculatoare, integratorii, IT și chiar utilizatorii finali care colectează computere sau configurarea acestora, se recomandă să se ia următoarele măsuri.

• Creați secțiuni de hard disk cu folosind ferestrele Vista (cu pachet de service 1 sau mai nou service pack 2 sau Windows 7.
• Când utilizați software-ul și instrumentele terță parte pentru crearea de partiții pe un hard disk, asigurați-vă că producătorul acestor fonduri, pe care versiunea utilizată îl suportă în sectorul de 4 kb.
• Dacă orice client creează în mod regulat și utilizează imagini pe hard disk, asigurați-vă că software-ul utilizat acceptă sectoarele de 4 kB.
• Când utilizați Linux pentru a vă asigura că furnizorul versiuni Linux. sau într-o organizație de întreținere că se fac modificările necesare pentru a sprijini sectoarele de 4 kb.
• Contactați furnizorul dvs. de hard disk pentru recomandări și sfaturi privind utilizarea hard disk-urilor din noul format.

Împreună cu colegii și clienții noștri din industrie, putem oferi o tranziție nedureroasă și eficientă la un nou format de hard disk cu o dimensiune sectorială de 4 kb și să profităm de avantajele potențiale ale întregii sisteme de stocare a industriei.

Notele de subsol

1 Formatul sectorului se aplică numai sectoarelor de date și nu ia în considerare spațiu suplimentarDate bazate pe caz și alt spațiu pe disc utilizat ineficient.

2 Nu în fiecare implementare a sectoarelor de 4 kb în timpul tranziției de la sectoarele 512 octeți, zona de corecție a erorilor crește exact de două ori.

: "Mi se pare că orice utilizator va fi întotdeauna suficient memorie cu acces aleator În 640 ... "- și astăzi noi și 4 nu par prea mult! ..

Încă mai avem destulă 500 de winchester destul de suficient pentru noi - și astăzi cumpărăm 3- - și nu ne pare prea mult (nu ne spune înțelepciunea că memoria este și discul și operațiunea - niciodată! .).

Cererea de tot felul de medii digitale este în creștere în mod constant, - în același timp, au nevoie de ele pentru a găzdui totul mai multe informatii. Și, prin urmare, producătorii trebuie să-și spargă capetele despre cum să crească (și să continue să ridice!) Capacitatea transportatorilor.

Există 3 modalități principale de creștere a capacității transportatorului:

- îmbunătățirea densității longitudinale a înregistrărilor;

- creșterea densității pieselor (număr de piese per inch);

- Creșterea numărului de suprafețe utilizate (creșterea zonei plăcilor și / sau a acestora cantitate ).

Cele mai bune rezultate oferă o creștere a densității înregistrării datelor. Avantajul creșterii densității de înregistrare este că este utilizat pe fiecare piesă a fiecărei părți a transportatorului.

În 2009, compania Tehnologii digitale occidentale. - unul dintre pionierii și liderii industriei de depozitare discuții magnetice - Tehnologia introdusă Format avansat..

***

Ce Format avansat.

Drivere de arhitectură clasice

Fiecare pistă Winchestera este o secvență de secvență (sectorul este o unitate de stocare minimă pe un transportator).

În prezent, datele stocate pe transportator sunt situate în sectoarele 512-octeți (aici este necesar să se distingă sectoarele fizice și logice). Între sectoare există lacune - zonele intermediare goale care separă sectoarele și care nu conțin date. Fiecare sector începe cu câmpul Sincronizare / baraj. (intrare introductivă). În plus, fiecare sector are un câmp ECC. (Eroare la corectarea codului.) conținând informații pentru corectarea erorilor:

Western Digital. Creșterea dimensiunii sectorului de 8 ori - de la 512 la 4096 octeți. În acest caz, se utilizează 1 spațiu intersectorial în loc de 8. Astfel, este posibil să se mărească recipientul transportatorului cu 7 - 11%. În plus, utilizarea creșterii ECC. mărește eficiența corecției erorii cu 50%, ceea ce asigură mai mult nivel inalt Integritatea datelor:

Beneficii Format avansat.:

- o creștere a capacității transportatorului;

- creșterea densității de înregistrare;

- un nivel mai ridicat de integritate a datelor;

- creșterea vitezei de căutare și citire a datelor;

- reducerea numărului de erori la citire;

- creșterea performanței unității;

- reducerea uzurii părților mecanice ale transportatorului;

- creșterea duratei de viață;

– …

***

Uz practic Format avansat.

Interfețele unităților de disc care permit utilizarea unor sectoare crescute ( Sectorul de date lungi, LDS.), au fost dezvoltate pentru o lungă perioadă de timp. Cu toate acestea, dimensiunea sectorului în 512 octeți a fost standardul de peste 30 de ani. Prin urmare, multe componente sisteme de calcul (de exemplu, , DVR., PSP., celulare) Nu este în măsură să lucreze cu alte sectoare decât cu 512 de octeți. Pentru a asigura compatibilitatea cu aceste dispozitive în produsele cu tehnologie Format avansat. Se utilizează emularea sectoarelor de 512 de octeți, adică aceste dispozitive vor "vedea" discurile AFDS.Ca discuri cu sectoare standard și unitatea însăși va converti 8 sectoare logice în 1 fizică și de lucru cu acesta la nivelul hardware:

În discuri cu tehnologie Format avansat. Sunt utilizate plăci adecvate, acestea sunt împărțite în sectoare fizice de 4096 octeți, constând din 8 sectoare logice de 512 octeți:

***

Cum se utilizează discurile Format avansat.

Tehnologie Format avansat. Concepute pentru a lucra cu cele mai moderne sisteme de operare, cum ar fi , + , Mac OS.. Aceste suporturi așezate Format avansat. la nivelul programului.

Pentru cei care folosesc :

- dacă hard disk conține o secțiune ( partiție unică), trebuie să setați un jumper la contactele 7 și 8 ( pini de jumper. 7 – 8):