Doteraz sa podrobne demontovali univerzálne pevné disky, ako napríklad Barracuda 7200.14 a WD Caviar Blue / Black. Zároveň mnohí používatelia v cenníku počítačových obchodov si môžu všimnúť existenciu takýchto pevných diskov Western Digital. AV-25, Western Digital Cavivar Green, Seagate Barracuda Green, Seagate Barracuda ST1000DM003, Western Digital AV-GP. Náklady na údaje tvrdých diskov sa nie sú veľmi odlišné od univerzálnych výrobkov, ale všetky majú jednu jedinečnú funkciu - podporu pre technológiu pokročilého formátu.
Ako môžem pochopiť názov samotnej technológie, pokročilý formát, preberá moderný režim formátovania pevného disku. V tomto prípade, ak majú štandardné pevné disky fyzikálne sektory s rozmermi 512 bajtov, pevné disky s pokročilým formátovým technológiou majú fyzický sektor so 4 kilobajtom, to znamená, že obsahujú štyri štandardné sektory. Táto technológia Vyvinutý Výbor pre sektor dát IDEMA.

Kľúčovým potrebami zavádzania tejto technológie je znížiť náklady na moderné pevné disky, ktoré majú so štandardnými rozmermi 3,5 palca, majú skladovacie množstvá až do 4 TB a po chvíli sľubujú, že dobíjajú vyskytujúce 8 TB. V rovnakej dobe, tvrdé disky idú do práce s sektormi 4 kilobajtov a vykonať čítanie / záznam dát naraz 4 kb, a nie 512 bajtov, ako v konvenčných riešeniach. Zároveň sa počet mechanických pohybov hláv a dosiek pevného disku so súčasným poklesom spotreby energie, hlukom a rozširuje možnosti použitia magnetických diskov s vyššími technikami so stopami 70 nanometrov.

Obrázok CLICKIVED -

Potreba pokročilého formátu už dlho dlhá
Potreba prechodu na 4 kilobytové sektory už dlho dostatočne dlho, pretože moderné operačné systémy aj v populárnom súbore systémy NTFS Používajú sa klastre so veľkosťami 4 kilobajtov, to znamená, že operačný systém stále beží 4 kilobajtov. V reálnych podmienkach bol súborový systém s klastrami 512-1024 bajtov použitý len v operačné systémyaH DOS, Windows 95 / Windows 98 av niektorých prípady systému Windows Vista. Preto potreba vytvárať sektory 512 bajtov je záťažou pre výrobcov pevný disk, aby sa značka nových viac technologických pevných diskov na malých 512 bajtových sektoroch občas ťažšie, a nie ich značku v sektore vo veľkosti 4 kilobajtov.

Obrázok CLICKIVED -

Rozšírené formát - viac miesta na disku
Prechod na nový formát pokročilého formátu znamená zvýšenie voľného miesta pevného disku. Keď je pevný disk označený na sektoroch 512 bajtov, každý sektor je doplnený o 50 bajtov pre kód korekcie chýb, čím je len 87% skutočného miesta na magnetickom disku pevného disku. V prípade použitia technológie pokročilého formátu sa pre každý 4 sektor 4 kilobajtov používa 100 bajtov priestoru pre kód korekcie chýb, čím sa ušetrí 50% priestoru a užívateľ dostane schopnosť používať 96% fyzického priestoru každého magnetického disku.

Obrázok CLICKIVED -

Rozšírená formátovanie kompatibility pevného disku
Doteraz je plná podpora pre nový formát pevného disku implementovaný z Windows Vista, tak moderné počítače na databáza systému Windows 7 a Windows 8 sú pripravení pracovať s novými produktmi. Spravidla používatelia si nevšimnú žiadny rozdiel od používania nového typu pevného disku.

Implementovaná plná podpora pre pokročilý formát v najnovších distribúcii operačného systému Linuxu a riešení Apple pod macovanie OS X. Ale z používania systému Windows XP na nákup pevných diskov pokročilého formátu bude musieť byť opustený. Je to spôsobené tým, že tento operačný systém nie je pripravený na prácu so 4 kilobytovými sektormi, takže regulátor pevného disku bude nútený emulovať obvyklý 512 bajtový sektory do jedného 4 kilobajského reálneho sektora. To vedie k zvýšeniu záťaže na výpočtovej časti a inhibuje proces čítania / písania údajov. Spravidla sa predkladá pokles výkonu na niekoľko megabajtov za sekundu a práca sa stáva prakticky nepredložená.

Najhoršie z používania systému Windows XP ON pevné disky Rozšírené formát je to hdd Vzhľadom na potrebu emulácie sa ukázalo, že bude nútený opakovane opakovať rovnaký sektor, čo vedie k zvýšenému opotrebeniu svojej mechanickej časti.

Špecifické nuansy používania systému Windows XP na pokročilom formáte pevných diskov tiež spočíva v tom, že prvá časť tento operačný systém začína 63 sektormi, zatiaľ čo pevný disk rozšíreného formátu je kritický voči sekcii z 64 sektora, takže je prísne zomrené osem . To umožňuje, aby sa pevný disk zastavila v jednej žiadosti o klastrovú požiadavku na čítanie dvoch sektorov 4 kilobajtov a zlepšiť výkon aj pri práci pod kontrolou starého systému Windows XP.

Rozšírení Formát výrobcov pevný disk majú verejnoprospešné služby a vlastné technológie na vyriešenie tohto problému. Seagate ponúka technológiu Seagate SmartaLign, ktorá nezávisle rieši problém s formátovaním pevného disku pokročilého formátu a západné digitálne ponúka svojim zákazníkom používať systém WD ALIGN System Utility alebo špeciálny prepojok na pevnom disku, ktorý nie je implementovaný vo všetkých prípadoch.

Obrázok CLICKIVED -

Ako relevantný formát pokročilého
Prirodzene, v podmienkach starého rozmeru sektora 512 bajtov, ďalší rozvoj tvrdých diskov nemôže pokračovať, t.j. Zvýšiť ich hlasitosť. Skôr alebo neskôr pevné disky so štandardnými sektormi v 512 bajtoch úplne zmizne z trhu. Zavedenie technológie pokročilého formátu sa začalo v roku 2009, masový užívateľ videl v roku 2010 nové pevné disky. Predpokladalo sa, že rýchle zavedenie nového formátu bude dokončené v roku 2011 av roku 2012 budú štandardné pevné disky s odvetviami 512 bajtov naďalej opustiť obchody. Objektívne, nedodržujeme masívne posunutie. Skôr je možné všimnúť si paralelnú existenciu na trhu s pevným diskom so štandardnými 512 bajtovými sektormi a pevnými diskami so 4 kilobytovými sektormi v rámci technológie pokročilého formátu.

Výrobcovia pevného disku Prechod na nový formát pokročilého formátu vysvetľuje, aká potreba zvýšiť kapacitu sami tvrdých pohonov, pretože je potrebné zvýšiť spoľahlivosť ukladania dát zlepšením technológie korekcie chýb. Predovšetkým sa predpokladá, že použitie 512 bajtových sektorov v doskách menších ako 80 nanometrov je pomerne problematické, pretože vzhľad mikročastíc medzi hlavou pevného disku a doskou bude mať za následok vzhľad chýb čítania alebo písania údajov. Ak pevný disk bude pracovať so 4 kilobajskými údajmi - bude ľahké sa vyhnúť.

Nevýhodou pokročilých formátovaných pevných diskov je, že ak potrebujete napísať menšie údaje na veľkosť, ktorá je menej ako 4 kilobajtov, pevný disk sa ukáže, že je nútený alebo vyplniť celý sektor v 4 kilobytových údajoch menej ako táto veľkosť, Alebo počkajte na nové údaje od používateľa. Spravidla riadiacich plachty 512 kilobytových dát vo svojej vyrovnávacej pamäti a hneď ako 4 kilobajty údajov píše na vyplnenie sektora - píše ich. Ak teda pracujete s palasmi menej ako 4 kilobajtov, je to zmysel postarať sa o záložný zdroj energie, aby sa znížila pravdepodobnosť straty dát. Pre väčšinu používateľov, ktorí ukladajú hudbu na pevné disky, video súbory, počítačové hry 20 GB nie je relevantné.

Výhody nového formátu pevného disku sú možnosť vytvárania jednotiek Tricherac a vysokú spoľahlivosť, nevýhodu - zníženú rýchlosť v systéme Windows XP.

V 2 TB sa zastavil rast pevného disku: tradičná architektúra dosiahla limit jej vývoja. Nový štandard, nazývaný moderný formát, vytvorí viac priestranných a spoľahlivých pevných diskov prostredníctvom použitia väčších sektorov. Všetci výrobcovia sľubujú, že k nemu už v bežnom roku.

Väčšie sektory: spoľahlivá ochrana údajov

Zvýšenie kapacity nádrže v posledných desaťročiach je zabezpečená zvýšením hustoty záznamu. Keď sa však dosiahne hodnota, poradie 2 TB sa táto metóda stáva neodpovede. S viac hustou umiestnením sektorov, riziko chýb a straty údajov sa zvyšuje.

Riešením bolo zvýšenie veľkosti sektorov. V súčasnosti je vo väčšine diskov 512 bajtov. Teraz sa výrobcovia začínajú vydávať modely so sektormi štyroch kilobajtov (4096 bytes). Každý z nich je vybavený vstupným štítkom (synchronizácia / priehrada) a kódom korekcie chýb (ECC). Ako predtým, po každom sektore je prázdny medziprodukt. Vzhľadom k tomu, že jeden sektor vo veľkosti 4096 bajtov zodpovedá ôsmim 512-bajtom, je možné vylúčiť sedem medziľahlých oblastí. To vám umožní uvoľniť dodatočné množstvo vzácneho miesta na disku.

Ďalšou výhodou formátu je odstrániť limit skladovacej kapacity.

Operačný systém používa na adresovanie a prístup k údajom na pevnom disku LBA (logické blokovanie blokov) s prístupným priestorom adresy 48 bitov, čo zodpovedá maximálna kapacita Nosič presahuje 130 000 TB, s veľkosťou sektora v 512 bajtoch. V praxi však takáto obrovská kapacita nemožno zabezpečiť, pretože hlavné zavádzací záznam Tabuľka oddielu neumožňuje riešiť viac ako 32 bitov. S 512-bajtovými sektormi to zodpovedá dvom terabajtom - nie je možné dosiahnuť väčšie pri použití tradičnej architektúry.

Na plné využitie viac hromadných diskov s 512-bajtovými sektormi sa vyžaduje iný formát výberových tabuliek (tabuľka GUNT oddielu, GPT).

Systém Windows Vista a 7 Podpora IT a XP je len v 64-bitovej verzii. Avšak, väčšina odrôd BIOS nefungujú s tabuľkou oddielov GPT. Riešiť problém pomôže prechodu na UEFI, ale toto programové rozhranie sa nedávno objavilo na nových základné dosky Pre spracovateľov s architektúrou Sandy Bridge.. Preto je pokročilý formát potrebný ako medziľahlé riešenie, ktoré vám umožní obísť BIOS prekážok a používať disky na kapacitu až 16 TB aj s 32-bitovým riešením v hlavnom zavádzaní.

Windows XP: Príliš starý pre nový HDD

Systém Windows XP nie je schopný pracovať s veľkými štyrmi sektormi kilobaultne, takže v zariadeniach s pokročilým formátom sa používa emulácia 512-bajtov. To vám umožní oklamať operačný systém vytvorením viditeľnosti používania kompatibilnej voľby. Takýto kompromis umožňuje inštalovať viac hromadných diskov v systéme Windows XP. Rýchlosť je však výrazne znížená. XP vytvára prvý oddiel z sektora LBA na čísle 63 av prípade štyroch kilobytových sektorov musí začať s LBA 64. V dôsledku toho sa časť začína posledný blok sektora (pozri obrázok).

Windows XP, zase, zdieľa pevný disk na klastre, ktorých veľkosť je tiež 4 kb. Výsledkom je, že regulátor pevného disku musí čítať alebo písať dva štvorcové bloky pre každý štvor-kiloblazný klaster, ktorý vedie k zníženiu rýchlosti jednotky.

Tento problém môže byť vyriešený dvoma spôsobmi. Najprv, pred pripojením HDD môžete nainštalovať jumper, ktorý vám umožní zabezpečiť správne umiestnenie blokov. Nevýhodou tohto spôsobu spočíva v možnej strate dát, keď je prepínač vypnutý.

Ďalším riešením je použitie špeciálneho softvéru. Tak z webovej stránky Western Digital (http://wdc.com) si môžete stiahnuť WD ALIGN System Utility nástroj schopný vykonávať priečky. Podobné programy sú ponúkané a vývojári tretích strán - napríklad paragonovou spoločnosťou s jeho náradím. Ale napriek tomu, používatelia systému Windows XP by mal premýšľať o tom, že tento operačný systém je už zastaraný pre nové technológie.

Rozšírené formát je nový formát označenia pevného disku potrebný na riešenie veľkých množstiev pamäte disku. Všetci výrobcovia moderných pevných diskov, vrátane HGST, prepnúť do tohto formátu.
Jednou z hlavných vlastností pokročilého formátu je zvýšenie sektorovej veľkosti od 512 do 4096 bajtov. Ak chcete zachovať kompatibilitu s programami určenými pre predchádzajúci formát, nové disky majú režim emulácie nazývaný "512E".
Väčšina moderných operačných systémov podporuje pokročilý formát. Ak chcete dosiahnuť optimálnu rýchlosť I / O, je potrebné, aby sa zlyhanie disku vykonáva správne, a že údaje sú zaznamenané 4-kilobytovými blokmi ako operačný systém a aplikačné programy. Najnovšie operačné systémy štandardne vykonávajú všetky podmienky potrebné na prácu s pokročilým formátom. Pri použití staršieho softvéru na nastavenie podsystému disku k optimálnej rýchlosti sa môžu vyžadovať špeciálne nástroje.

Rozšírený formát
V strednej časti obrázku 1 je v rade osem beží 512-bajtov. Okrem užívateľských dát obsahuje každý sektor informácie o službe: Označenie údajov a kód korekcie chýb. Pri výmene osem 512-bajtových sektorov s jedným 4-kilobytovým číslom potrebným informácie o službách (Pozri spodnú časť obrázku). Tak, keď pracujete veľké súbory (a priemerná veľkosť súboru v porovnaní s časom, keď sa použil 512-bajtový formát, zvýšil) miesto na disku Efektívnejšie. Okrem toho, kód korekcie chýb pridelil viac priestoru, vďaka ktorej je integrita údajov lepšia.

Obr. 1. Porovnanie 512-bajtov a 4 kilobytových formátov (1).

Poskytovanie kompatibility
Významná časť prevádzkového a softvéru a softvéru sú navrhnuté tak, aby rozmeli sektor 512 bajtov a očakávali, že údaje budú odoslané na 512-bajtové bloky. Emulácia takejto výmeny je implementovaná v nových diskoch na úrovni rozhrania. Pri žiadaní o čítanie bloku číta disk celý sektor (ktorý neopustí veľa času) a prenáša program iba požadovanú jednotku. Ak je žiadosť prijatá z programu, záznam bloku je prijatý, disk číta celý sektor, umiestni do neho výslednú jednotku a prepíše celý sektor (pozri obr. 2). Tam je čas medzi čítaním a nahrávaním, disk môže počas tohto času trvať niekoľko otáčok.

Obr. 2. V režime emulácie, keď nahrávanie 512-bajtového bloku, disk číta najprv sektoru, umiestni do nej jednotky a potom píše sektor

Poskytnúť rýchlosť
Na dosiahnutie najvyššej rýchlosti je potrebné, aby bol formát nahrávania konzistentný. V dokonalom prípade musí byť záznam vykonať 4 kilobajty a každá jednotka musí byť zaznamenaná v jednom sektore. Táto podmienka sa vykonáva, ak je operačný systém a aplikačné programy Prispôsobené na prácu so 4 kilobajskými blokmi a diskovú oblasť sa vykonáva správne.
Väčšina moderných operačných systémov používajú súborové systémy, v ktorých je miesto na disku zvýraznené 4 kilobajtov alebo klastrov. 4-kilobytový blok zodpovedá ôsmim 512-bajtovým sektorom (pozri obr. 3).

Obr. 3. Dodržiavanie sektora klastra v režime emulácie.

Zarovnanie rozhraní
Pri používaní operačných systémov, ktoré zaznamenávajú údaje so 4-Kilobajskými klastrami (väčšina moderných OS), je dôležité, aby ich hranice boli vyrovnané na hraniciach sekcií disku. V režime emulácie 512e disk nemôže zabrániť umiestneniu jednotky z bloku, ktorého počet nie je skrátený ako osem. Ak sa to stane, jeden klaster bude umiestnený v dvoch sektoroch (pozri obr. 4). Preto pri čítaní alebo písaní klastra 4-kilobyte, bude potrebné zodpovedajúcim spôsobom počítať alebo písať 8 kilobajtov - dvakrát toľko. A ak pri čítaní, rozdiel v rýchlosti nebude veľký, potom pri nahrávaní bude viditeľný.

Obr. 4. Klaster umiestnenia nie je od začiatku sektora.

Operačné systémy podporujúce pokročilý formát
V nasledujúcich operačných systémoch je veľkosť klastra 4 kB a počas inštalácie sa diskovový oddiel vykonáva správne:
Microsoft Windows. Vista SP1 a novšie;
Microsoft Windows 7;
Server Microsoft 2008;
Mac OS X 10.4 a novší;
Linux Ubuntu. 8.04+, SUSE, LINUX KERNEL 2.6.34+ (musíte použiť nástroj Linux Dethoring Utility).

Operačné systémy, ktoré automaticky nespĺňajú sektory klastrov:
Microsoft Windows XP;
Microsoft Server 2003;
Microsoft Windows Home Server v1.

HGST ALOAD
Ak chcete opraviť logické označenie diskov, časti, na ktorých nie sú v súlade s hranicami sektorov, môžete použiť nástroj HGST pre Windows. Je možné stiahnuť na www.hgst.com/support/downloads.
Okrem toho, pokročilý formát je podporovaný viacerými pracovnými nástrojmi s diskami vyrobenými výrobcami tretích strán:

Rozdelenie disku
Pre Linux:
GPARTED 2.1+ (s optimálnymi alebo -A minimálnymi možnosťami).
www.gnu.org/software/parted/manual/parted.html

Pre systém Windows:
Acronis Riaditeľ disku. Domov 11 alebo Paragon Partition Manager 11.

Pre Mac:
Disk Utility (Kompletný s Mac OS X 10,4+) Vytvorí sekcia GPT (tabuľka REGISTRÁCIE).

Ďalšie informácie:
www.idema.org (dokumenty o pokročilom formáte, vrátane špecifikácií)
en.wikipedia.org/wiki/advanvances_format.
www.t13.org, Dokument: ATA8-ACS (ATA Command Set)
www.t10.org, Dokument: SBC-3 (príkazy SCSI BLOCK)
Microsoft Windows 7 a pokročilý formát rýchlej opravy (KB981208):
support.Microsoft.com/KB/982018.
Technológia Intel Rapid Storage (RST): www.intel.com/support/chipsets/imsmsm/sb/cs-031502.htm

Pevné disky

Prechod na pevné disky so sektormi 4 KB (pokročilý formát)

Výhody a možné riziká pri pohybe z sektorov 512 bajtov do sektorov 4096 bajtov

Prehľad

V priemysle tvrdých diskov existujú vážne zmeny. Kým v uplynulých rokoch sa pozorovalo rýchle zvýšenie hustoty skladovania, jeden zo základných parametrov štruktúry pevných diskov - veľkosť logického bloku, nazývaného sektora, zostala nezmenená.

Od roku 2010 začali výrobcovia pevného disku prechod z tradičnej sektorovej veľkosti (512 bajtov) na novú, efektívnejšiu veľkosť 4096 bajtov. Bežne sa označuje ako 4 kB veľkosti, a teraz bol pomenovaný pokročilý formát (pokročilý formát) priradený medzinárodnej asociácii pevnými diskami edému.

Tento článok popisuje dôvody takéhoto prechodu a sľubné výhody pre spotrebiteľov, ako aj na možných "úskaliach", ktoré by sa mali vyhnúť pri prechode z sektorov 512 bajtov na sektory 4 kb.

Namiesto predslov

Viac ako 30 rokov sú údaje o pevných diskoch naformátované vo forme malých logických blokov 512 bajtov, nazývaných sektorov. Tento štandardný formát je stále braný ako základ pre návrh moderných počítačov.

Takýto sektor obsahuje časť intervalu, časť synchronizácie, časť označovania adries, dátová oblasť a oblasť detekčného kódu a korekciu chýb (obr. 1).

Obr. 1. Umiestnenie tradičných sektorov na nosiči pevného disku

Odvetvie disku má nasledujúcu štruktúru

• Interval: Rozdiel medzi sektormi.
• Synchronizačný kód: Synchronizačná značka, ktorá označuje začiatok sektora a umožňuje synchronizáciu prevádzky disku.
• Adresa tag: štítok obsahujúci údaje na identifikáciu čísla a umiestnenia sektora. Ukladá tiež informácie o stave sektorov.
• Rozsah dát: Užívateľské údaje sú uložené v tejto oblasti.
• Oprava korekcie chýb: V tejto oblasti sú uložené kódy korekcie chýb, s ktorými sú údaje, ktoré by mohli byť poškodené počas čítania alebo písania opravené.

Tento nízkoúrovňový formát sa používa v našom priemysle mnoho rokov. Avšak, vzhľadom na rastúcu kapacitu pevných diskov, sektorová veľkosť nevyhnutne stáva konštruktívnym obmedzením na ďalšie zvýšenie kapacity diskov a účinnosti korekcie chýb. Napríklad, ak sa vzťahujete na veľkosť sektora s kapacitou zastaraných a moderných diskov, môžete vidieť, že rezolúcia sektora sa opakovane znížila. Rozlíšenie sektora (pomer veľkosti odvetvia k celkovej kapacite disku, vyjadrený ako percento) výrazne znížený a v dôsledku toho sa stal neefektívnymi (tabuľka 1).

Nízke povolenie je vhodné na správu malých disparátových dátových sekvencií. Avšak moderné aplikácie sú zvyčajne prevádzkované dátovými blokmi, ktoré sú oveľa väčšie ako veľkosť sektorov 512 bajtov.

A čo je dôležitejšie, malé sektory 512 bajtov zaberajú rastúcu oblasť povrchu disku, keď sa hustota záznamu zvýši. Toto sa stáva problémom v kontexte korekcie chýb a z dôvodu vady povlaku. Na obr. 2, napríklad údaje v tvrdý sektor Disk zaberá menšiu oblasť, ktorá robí chybnú korekciu komplikovanú, pretože vady povlaku, ktoré majú bývalé poškodenie veľkosti, je potrebné pre ich obnovu požadované väčšie percento údajov a pokročilejších finančných prostriedkov.

Obr. 2. Chyby médií a hustota nahrávania

V sektore 512 bajtov spravidla môžete vyriešiť chybu na 50 bajtov. Moderné pevné disky s najvyššou hustotou záznamov takmer dosiahli limit v oblasti korekcie chýb. Preto bola prechodom na nástroje korekcie chýb a zvýšiť účinnosť pevných diskov, preto bol prechod na väčšie sektory.

Prechod na 4 kB sektory (pokročilý formát)

V priemysle ukladacieho priemyslu už niekoľko rokov sme spolu pracovali na prechode na väčšie sektory. Seagate spolu s partnermi vykonávajú rozsiahle dielo v tomto smere od roku 2005 (obr. 3). V decembri 2009 bol vytvorený nový formát pokročilého formátu v dôsledku spoločného úsilia IDEMA. Tento názov sa stal úradníkom pre štandard sektorov 4 kB. Okrem toho, všetci výrobcovia pevný disk súhlasili, že začne dodávku nových modelov jednotiek tohto formátu pre stolové a prenosné počítače do januára 2011. Avšak, pohony rozšíreného formátu sa objavili na trhu ešte skôr. Seagate najprv začnite dodávať takéto pamäťové zariadenia počítačové vybavenie a zahrnúť ich do svojich produktov.

Obr. 3. Hlavné míľniky rozvoja štandardu Rozšíreného formátu

Prospektívne výhody sektorov 4 kb

Vzhľadom k tomu, výrobcovia tvrdých diskov sa dohodli na premiestnení do nového sektorového formátu do januára 2011, ostatní účastníci IT priemyslu potrebných na prípravu tohto prechodu, aby sa zabránilo možným negatívnym dôsledkom. V krátkodobom horizonte, výhody takýchto diskov neboli príliš viditeľné pre konečných užívateľov, pretože nový formát neviedol k okamžitému nárastu kapacity, ale v dlhodobom horizonte sa prechod na sektory 4 kB zvýšili hustotu údajov Kapacita nahrávania a pevného disku, ako aj zlepšenie spoľahlivosti korekcie chýb.

Zlepšenie efektívnosti formátu znížením priestoru obsadeného kódom korekcie chýb

Na obr. 4 znázorňuje štruktúru tradičného sektora 512 bajtov, z ktorých je jasné, že 50 bajtov obsahujúcich kód korekcie chýb pre každý sektor 512-bajtov obsahujúci kód korekcie chýb, a ďalších 15 bajtov s intervalom, synchronizačným kódom a štítkom adresára . V dôsledku toho je účinnosť sektora 1 formátu približne 88% (512 / (512 65)).

Obr. 4. Štruktúra tradičného sektora 512 bajtov

V novom štandarde pokročilého formátu je sektorová veľkosť 4 kB, to znamená, že osem tradičných sektorov 512 bajtov sa každý spojí do jedného sektora 4 kb vo veľkosti (obr. 5).

Obr. 5. Nový formát: Štruktúra sektorovej veľkosti 4 kb

V novom formáte pre interval sa synchronizačný kód a štítok adries podávajú čo najviac priestoru, a kód korekcie chýb sa zvýši na 100 bajtov. Výsledkom je, že účinnosť formátu 1 sa zvyšuje na 97% (4096 / (4096 115)), to znamená takmer 10%.

Postupom času sa takéto zvýšenie efektívnosti formátu vyplatí a pomôže dosiahnuť väčšiu kapacitu a zvýšiť integritu údajov.

Spoľahlivosť a korekcia chýb

Fyzická veľkosť sektorov na diskoch sa znižuje a každý sektor trvá menej ako miesto, zatiaľ čo rozmery povrchových defektov zostávajú rovnaké. Na obr. 6 ukazuje položky, ktoré považujeme za veľmi malé. V porovnaní s veľkosťou medzery medzi hlavou na čítanie a povrchom pevného disku sú tieto položky veľké. Defekty na povrchu pevného disku sa môžu objaviť z mikroskopických častíc, ktoré sú na obrázku výrazne menej znázornené.

Obr. 6. Veľkosť medzery medzi hlavou a pevným diskom na stupnici

V sektore 4 KB nového formátu pokročilého formátu sa veľkosti jednotky ECC zvýšia takmer dvakrát ako 2, od 50 do 100 bajtov, ktoré poskytli dlhodobo očakávané zvýšenie účinnosti korekcie chýb a stabilitu malých častíc a povrchových defektov .

Tak, spoločný zisk zo zvýšenej efektívnosti nového formátu a zlepšenie spoľahlivosti korekcie chýb spôsobuje prechod na sektor 4 kb vo veľkosti pomerne opodstatnený. Hlavnou úlohou výrobcov pevný disk je riadne organizovať tento prechod na dosiahnutie najväčšieho návratu s minimálnymi vedľajšími účinkami.

Dôsledky prechodu na sektory 4 kb

Ako už bolo uvedené, v mnohých prípadoch moderné počítačové systémy naďalej pochádzajú zo skutočnosti, že veľkosť sektora je vždy rovná 512 bajtov. Pri prekladaní celého priemyslu nový štandard 4 KB nemožno očakávať, že všetky tieto zastarané predpoklady sa okamžite zmenia. Samozrejme, časom bude prechod na použitie sektorov 4 kb vo veľkosti, keď počítač a pevný disk použije bloky tejto veľkosti pri výmene údajov. Až do tohto bodu budú musieť výrobcovia pevného disku usporiadať prechod na sektory 4 kB s použitím recepcie, nazývané emuláciu sektorov 512 bajtov.

Emulácia sektorov 512 bajtov

Implementácia 4 KB sektorov v mnohých ohľadoch závisí od technológie emulácie 512 bajtov. Tento termín sa nazýva proces konverzie údajov z nového formátu so sektorovou veľkosťou 4 kB, ktorú používajú nové disky, do tradičného formátu s veľkosťou sektorov 512 bajtov používaných počítačmi.

Emulácia sektorov 512 bajtov je prípustná, pretože nevyžaduje veľké zmeny v existujúcich počítačové systémy. Môže však viesť k zníženiu výkonu, najmä pri písaní údajov, ktorých veľkosť nie je skrátiť ako osem tradičných sektorov. Aby ste to objasnili, zvážte čítanie procesov čítania a písania, ktoré sa použijú pri emulácii sektorov 512 bajtov.

Čítanie a písanie procesov emulácie

Proces čítania údajov z sektorov 4 kB v režime emulácie 512 bajtov je veľmi jednoduchý, ako je možné vidieť na obr. 7.

Obr. 7. Možná sekvencia čítania údajov v sektore 512 bajtov

Čítanie veľkosti dátového bloku 4 kB a preformátovanie konkrétneho sektora vo veľkosti 512 bajtov požadovaných počítačom dynamická pamäť A nemá výrazný vplyv na výkon.

Proces nahrávania môže byť o niečo zložitejšie, najmä ak údaje, ktoré sa počítač pokúša zapísať na disk, sú podmnožinou fyzického sektora 4 kB. V tomto prípade je pevný disk najprv nútený spočítať požadovaný sektor 4 kB v celej veľkosti, kombinovať čítané údaje s novými a potom zaznamenávať celý 4 KB sektor (obr. 8).

Obr. 8. Možný postup údajov dát v reľime emulácie sektorov 512 bajtov

Pevný disk musí vykonávať ďalšie mechanické akcie - čítať sektor 4 KB sektor, zmení sa jeho obsah a údaje. Tento proces sa nazýva cyklus "zmena read-meniace" a je nežiaduci z dôvodu negatívneho nárazu na produktivitu disku. Aby bolo možné prechod na sektory 4 kB v veľkosti bezbolestne as najmenším množstvom ťažkostí, je najdôležitejšie znížiť na minimálnu pravdepodobnosť a frekvenciu cyklov "zmenu čítania".

Brániace cykly zmenám

1. Záznamy nie sú v súlade s hranicami sektorov v dôsledku nekonzistentnosti logickej štruktúry diskovovej časti svojej fyzickej štruktúry
2. Žiadosti o písanie s objemom údajov je menej ako 4 kb.

Súlad a nekonzistentnosť logickej a fyzickej štruktúry sekcií

Až do súčasného momentu sme nehovorili o tom, ako je pozícia sektora na nosiči medzi počítačom a pevným diskom konzistentná. Je čas hovoriť o logických skupinových adries (logická bloková adresa, LBA).

Každý sektor 512 bajtov je priradený jedinečnú logickú adresu s číslom 0 na maximálnu hodnotu, ktorá závisí od kapacity disku. Počítač sa vzťahuje na požadovaný dátový blok na svoju logickú adresu. Keď počítač pošle požiadavku na záznam údajov, logická adresa bloku sa vráti po nahrávaní ako informácie o tom, kde sú údaje zaznamenané. To sa stane dôležitou pri prechode na sektory 4 kB, pretože sa objaví osem rôznych možností, kde začína logický blok.

Ak logická adresa bloku 0 zodpovedá prvej veľkosti virtuálneho bloku 512 bajtov vo fyzickom sektore 4 kB, takýto stav porovnávania fyzickej a logickej štruktúry v režime emulácie sektorov 512 bajtov sa nazýva "Zarovnanie 0". Variant je možný, keď je logická adresa jednotky 0 priradená druhému virtuálnej veľkosti bloku 512 bajtov vo fyzickom sektore 4 kB. Takýto stav porovnania sa nazýva "Zarovnanie 1". Porovnanie týchto stavov je znázornené na obr. 9. Existuje šesť ďalších možností v prípadoch, keď logická štruktúra oddielu nezodpovedá svojej fyzickej štruktúre, čo vedie k cyklom "read-zmena-zmena". Tieto prípady sú podobné prípadu "zarovnania 1".

Obr. 9. Stavy zarovnania

Stav "Zarovnanie 0" funguje veľmi dobre s novými sektormi 4 KB v rozšírenom formáte. Pevný disk môže ľahko porovnať osem po sebe idúcich sektorov 512 bajtov s jedným sektorom 4 kb. To sa dosahuje uložením požiadaviek na zaznamenávanie sektorov vo veľkosti 512 bajtov v cache pevného disku, kým sa na nahrávanie sektor 4 kB získava dostatočný počet sériových blokov 512 bajtov. Keďže moderné aplikácie, spravidla, práca s dátovými sekvenciami, ktorých veľkosť presahuje 4 kB, "trpasličí" bloky vznikajú veľmi zriedkavo. Zároveň štát "Zarovnanie 1" spôsobuje určité ťažkosti.

Ak oddiely ťažké Disk je navrhnutý tak, aby logická štruktúra nezodpovedá fyzikálne, ako je znázornené na obr. 9 Začne sa cykly "Read-Changing-Record" začínajú vyskytnúť, čo vedie k zníženiu výkonu pevného disku. Pri implementácii pevných diskov nového formátu tohto stavu je potrebné vyhnúť sa primárne, ako sa odporúča nižšie.

Nahrávanie malých údajov

V moderných aplikáciách majú údaje, ako sú dokumenty, obrázky a streamingové video, oveľa viac ako 512 bajtov. Preto pevný disk môže ľahko ukladať požiadavky na záznam týchto blokov v pamäti cache, kým sa nezhromažďuje dostatočný počet blokov 512 bajtov, aby napísal sektor 4 kB. Ak logická štruktúra diskových oddielov zodpovedá svojej fyzickej štruktúre, pevný disk môže ľahko prispôsobiť sektoru vo veľkosti 512 bajtov sektor 4 kB veľkosť bez toho, aby bol dotknutý výkon. Existujú však nízkoúrovňové procesy, ktoré môžu nútiť pevný disk pracovať s "trpaslíkmi" blokmi, bez ohľadu na súlad logickej a fyzickej štruktúry. To sa deje v zriedkavých prípadoch, keď počítač pošle určité dotazy na pevný disk, ktorých veľkosť je menšia ako 4 kb. Takéto požiadavky spravidla pošle operačný systém pri práci systém súborov, žurnálovanie a vykonávanie iných podobných úloh na nízkej úrovni. Všeobecne platí, že takéto požiadavky sa vyskytujú zriedka a nemajú významný vplyv na produktivitu. Dizajnéri sa však odporúčajú revidovať takéto procesy na dosiahnutie optimálneho výkonu po prechode na 4 kB sektorov.

Príprava a organizácia prechodu na sektory 4 kb

Teraz, že výhody prechodu na sektory 4 KB, ako aj možný vplyv takéhoto prechodu k výkonu, je čas určiť najlepší spôsob, ako Organizácia prechodu. Je správne diskutovať o tejto téme v kontexte dvoch najobľúbenejších moderných operačných systémov: Windows a Linux.

Organizácia prechodu na sektory 4 KB v systéme Windows

Najdôležitejšou otázkou organizovania prechodu na sektory 4 KB je otázkou súladu fyzickej a logickej štruktúry, ktorá sa už považuje za vyššie uvedenú. Nové formátové disky sú dobre fungujúce v štáte "zarovnanie 0", v ktorom sa zhodujú fyzické a logické počiatočné body. Stav zarovnania nastane v okamihu, keď sú vytvorené časti pevného disku. Sú vytvorené sekcie softvérktoré možno rozdeliť do dvoch kategórií:

1. Windows verzia systému Windows.
2. Špeciálny prostriedok na rozdelenie pevného disku do sekcií.

Keď sú časti vytvorené systémom Windows, mali by ste zvážiť tri verzie tohto OS: Windows XP, Windows Vista a Windows 7. Microsoft. Zúčastnil sa na diskusii a plánovaní prechodu na väčšiu sektorovú veľkosť. V dôsledku toho, počnúc balíkom Windows Vista s balíkom Service Pack 1 vo svojich produktoch, je podpora pre sektory 4 kB. Softvérové \u200b\u200bproduktyVytvorenie sekcií s "zarovnaním 0" (časti, ktoré dobre fungujú s novým formátom) sa nazývajú produkty s podporou pre sektory 4 kb. Tabuľka 2 odráža situáciu pre aktuálne generácie systému Microsoft Windows OS.

Verzia operačného systému	Podporné sektory 4 KB	výsledok
Windows XP.	Nie	Primárna časť je vytvorená v štáte "Zarovnanie 1" (bez zarovnania)
Windows Vista - bez balíka Service Pack Service Pack 1	Nie	Podporované sú veľké sektory, ale úseky sa vytvárajú nesprávne (bez zarovnania)
Windows Vista - Service Pack Service Pack 1 alebo novší	Áno
Windows 7.	Áno	Časti sú vytvorené v štáte "Zarovnať 0" (so zarovnaním)
Windows 10.	Áno	Časti sú vytvorené v štáte "Zarovnať 0" (so zarovnaním)

Samozrejme, nové počítače s nedávne verzie Windows je najlepšie pripravený na použitie pevných diskov nového formátu. Avšak, na počítačoch so systémom Windows XP alebo Windows Vista bez service Pack 1, existuje významné riziko zníženia výkonu pri použití oddielov vytvorených operačným systémom.

Okrem rizika nezrovnalosti medzi logickou a fyzickou štruktúrou disku pri používaní starých verzií systému Windows, existuje niekoľko finančných prostriedkov, ktoré aktívne využívajú kolektory systému, počítačoví výrobcovia, predajcovia a manažéri IT. Použitie týchto prostriedkov môže tiež spôsobiť nekonzistentnosť medzi logickou a fyzickou štruktúrou disku. V skutočnosti môžete častejšie nájsť oddiely vytvorené pomocou týchto nástrojov ako pomocou systému Windows. Riziko vytvárania častí, v ktorých logická štruktúra nezodpovedá fyzickým, čo vedie k strate výkonu pri používaní diskov s veľkosťou sektorov 4 kB. Ešte väčší problém je komplikovaný tým, že dnes pevné disky dodávané spolu s počítačmi zvyčajne obsahujú niekoľko oddielov. To znamená, že každý z častí takéhoto disku musí byť vytvorený s použitím 4-KB sektora podpory programu na zabezpečenie súladu medzi logickou a fyzickou štruktúrou, čo znamená, že vysoký výkon. Na obr. 10 znázorňuje možné výsledky vytvorenia viacerých oddielov na pevnom disku pomocou programu, ktorý nepodporuje sektory 4 kB.

Obr. 10. niekoľko oddielov a podmienok zarovnania

Sekcie s nekonzistentnosťou medzi logickou a fyzickou štruktúrou

Existujú tri spôsoby, ako sa vyhnúť nezrovnalostiam medzi logickou a fyzickou štruktúrou disku alebo opraviť túto nekonzistentnosť, aby sa zabránilo strate výkonnosti.

1. Použite novú verziu systému Windows alebo zakúpením rozdeľovacieho nástroja so 4 KB sektormi.
2. Zarovnajte oddiely pevného disku pomocou špeciálneho.
3. Spoľahnite sa na dodávateľa pevného disku z hľadiska výkonu, bez ohľadu na stav štruktúry disku.

Použitím verzia systému Windows S podporou sektorov 4 KB sektorov - to je najjednoduchší a najhorší spôsob, ako zabezpečiť súlad medzi logickou a fyzickou štruktúrou disku. Dodávatelia iných deliacich nástrojov vás môžu informovať, či existujú verzie svojich prostriedkov s podporou sektorov 4 kb. Ak existujú také verzie, choďte na ne, aby sa zabránilo výskytu problémov.

Niektorí výrobcovia pevného disku ponúkajú špeciálne nástroje, ktoré vám umožňujú skontrolovať štruktúru oddielov na pevnom disku a v prípade potreby zmeniť zarovnanie oddielu. Ak to chcete urobiť, musíte stráviť čas navyše a vykonať ďalšie kroky pri montáži alebo aktualizácii počítača.

Nakoniec, výrobcovia pevných diskov vyvinú pokročilejšie spôsoby, ako pracovať s časťami, v ktorých existuje nesúlad medzi logickou a fyzickou štruktúrou. Tieto spôsoby pomôžu vyhnúť sa stratám produktivity.

Keďže popularita zvyšuje expandovaný formát, používajú sa všetky tri metódy a každý z nich pomáha spotrebiteľom dosiahnuť najužitočnejší účinok a vyhnúť sa stratám produktivity.

Organizácia prechodu na sektory 4 kB v Linuxe OS

Hlavná stratégia pre prechod na sektory 4 KB v systéme Windows je použiteľná v operačnom systéme Linux. Väčšina používateľov Linuxu má prístup zdrojové kódy Operačný systém, ktorý im dáva možnosť prispôsobiť svoje správanie svojim potrebám. To umožňuje aktualizovať operenie Linuxu vopred správna práca s pevnými diskami nového formátu.

Ak urobíte potrebné zmeny v Linuxe, potom si môžete zabrániť väčšine problémov spojených s vyrovnaním oddielu v súlade s novým formátom disku a vznikom "Dwarf" záznamu požiadaviek, že operačný systém vytvára.

V Kernele av ďalších fondoch Linuxu sú potrebné zmeny, ktoré podporujú disky nového formátu. Tieto zmeny poskytujú presné zosúladenie všetkých častí na diskoch nového formátu na hraniciach sektorov 4 KB. Podpora nových formátových diskov v jadre OS je implementovaná z verzie 2.6.31. Podpora pre oddiely do sekcií a formátovania diskov nového formátu je implementovaná v nasledujúcich dodatočných prostriedkoch Linuxu.

FDISK: GNU FDISK je nástroj príkazový riadok Rozdeliť pevné disky do sekcií. Od verzie 1.2.3 sú podporované disky nového formátu.

Rozlúčte: GNU ČASOVANÝ JE grafika Rozdeliť pevné disky do sekcií. Počnúc verziou 2.1 sú podporované nové formátové disky.

Záver

IT priemysel nevyhnutne odmieta tradičnú veľkosť sektorov 512 bajtov. Výrobcovia pevného disku sa dohodli na implementácii rozšíreného formátu najneskôr do januára 2011 pre nové modely pevných disku pre prenosné a desktopové počítače.

Vývojári pevného disku Pokračujú v zvyšovaní hustoty záznamu údajov a zlepšia spoľahlivosť korekcie chýb. Spotrebitelia dostávajú výhody ako pevné disky, ako predtým, majú najväčšiu kapacitu a lepšiu špecifickú hodnotu, ako aj tradične očakávanú spoľahlivosť z nich.

Sľub bezbolestného prechodu bol školenie užívateľov skladovacích systémov, aby sa mohli vyhnúť "úskaliam". Najdôležitejšou podmienkou pre úspešného prechodu na sektory 4 KB je distribúcia pevných diskov na rozdelenie pevných diskov do sektorov, ktoré podporujú sektory 4 kb. Všetky systémové montáže, počítačoví výrobcovia, integrátori, IT a dokonca koncoví používatelia zbierajú počítače alebo ich konfiguráciu, odporúča sa prijať tieto opatrenia.

• Vytvorte sekcie pevného disku používanie systému Windows Vista (s balíkom Service Pack 1 alebo Newser Service Pack 2 alebo Windows 7.
• Pri použití softvéru a nástroja tretích strán a nástrojov na vytváranie oddielov na pevnom disku, uistite sa, že výrobca týchto fondov, ktoré použije používanie verzie v sektore 4 kB.
• Ak každý zákazník pravidelne vytvára a používa obrazy pevného disku, uistite sa, že softvér, ktorý ste použili, podporuje 4 sektory KB.
• Pri používaní Linuxu, aby ste sa uistili, že dodávateľ verzie Linux Alebo v servisnej organizácii, že sú potrebné potrebné zmeny na podporu sektorov 4 kB.
• Obráťte sa na svojho poskytovateľa pevných diskov pre odporúčania a tipy na použitie pevných diskov nového formátu.

Spolu s našimi odvetvovými kolegami a zákazníkmi môžeme poskytnúť bezbolestné a efektívne prechod na nový formát pevných diskov s sektorovou veľkosťou 4 kB a využívať prospektívne výhody pre celé priemyselné skladovacie systémy.

Poznámky pod čiarou

1 sektorový formát sa vzťahuje len na sektory údajov a nepovažuje sa prídavný priestorÚdaje založené na prípadu a iné neefektívne používané miesto na disku.

2 Nie je v každej implementácii sektorov 4 KB V priebehu prechodu z sektorov 512 bajtov, oblasť korekcie chýb sa zvyšuje presne dvakrát.

: "Zdá sa mi, že každý užívateľ bude vždy stačiť náhodný vstup do pamäťe V 640 ... "- A dnes a 4 sa nezdáme veľa! ..

Stále máme dosť 500-Winchester dosť pre nás - a dnes kupujeme 3- - A to sa nám nezdá, že nám veľa (žiadna múdrosť nám hovorí, že pamäť je a disk a operačný - nikdy veľa!, ,).).

Dopyt po všetky druhy digitálnych médií neustále rastie, - zároveň ich potrebujú, aby vyhovovali všetkému viac informácií. A preto výrobcovia musia rozbiť svoje hlavy, ako sa zvýšiť (a naďalej zvyšujú!) Kapacity dopravcov.

Existujú 3 hlavné spôsoby zvýšenia nosnej kapacity:

- Zlepšiť hustotu pozdĺžnej záznamy;

- Zvýšte hustotu skladieb (počet stôp na palec);

- Zvýšte počet použitých povrchov (zvýšiť oblasť dosiek a / alebo ich množstvo).

Najlepšie výsledky poskytujú zvýšenie hustoty záznamu údajov. Výhodou zvýšenej hustoty záznamu je, že sa používa na každej strane každej strany nosiča.

V roku 2009 spoločnosť Západné digitálne technológie. - jeden z priekopníkov a vodcovia úložného priemyslu magnetické disky - zavedené technológie Pokročilý formát..

***

Čo Pokročilý formát.

Klasické architektúry disky

Každá trasa Winchestera je sekvenčná sekvencia (sektor je minimálna skladovacia jednotka na nosiči).

V súčasnosti sa údaje uložené na nosiči nachádzajú v sektoroch 512-bajtov (tu je potrebné rozlišovať fyzické a logické sektory). Medzi sektormi Existujú medzery - prázdne medziprodukty oddeľujúce sektory a neobsahujú údaje. Každý sektor začína s témou Sync / Dam (úvodný vstup). Okrem toho má každý sektor pole ECC. (Kód opravu chýb.) obsahujúce informácie na opravu chýb:

Western Digital. Zvýšená veľkosť sektora 8-krát - od 512 do 4096 bajtov. V tomto prípade sa namiesto toho použije 1 medzera medziproduktora 1, je možné zvýšiť nádobu nosiča o 7 - 11%. Okrem toho použitie zvýšeného ECC. zvyšuje účinnosť korekcie chýb o 50%, ktorá zaisťuje viac vysoký stupeň Integrita údajov:

Výhoda Pokročilý formát.:

- zvýšenie kapacity dopravcu;

- zvýšenie hustoty záznamu;

- vyššia úroveň integrity údajov;

- zvýšenie rýchlosti vyhľadávania a čítania údajov;

- Zníženie počtu chýb pri čítaní;

- zvýšenie výkonu disku;

- zníženie opotrebovania mechanických častí nosiča;

- zvýšenie životnosti;

– …

***

Praktické použitie Pokročilý formát.

Rozhrania diskov Disky umožňujú použitie zvýšených sektorov ( Dlhý dátový sektor, LDS.) boli vyvinuté na dlhú dobu. Avšak veľkosť sektora v 512 bajtoch bola štandardom viac ako 30 rokov. Preto mnohé komponenty výpočtové systémy (napr. , DVR., PSP., mobilné telefóny) Nie je možné pracovať s inými sektormi okrem 512-bajtov. Zabezpečiť kompatibilitu s týmito zariadeniami v produktoch s technológiou Pokročilý formát. Používa sa emulácia 512-bajtových sektorov, - to znamená, že tieto zariadenia budú "vidieť" disky AFDS.Ako disky so štandardnými sektormi a samotný disk bude konvertovať 8 logických sektorov v 1 fyzickej a práci s ním na úrovni hardvéru:

V diskoch s technológiou Pokročilý formát. Používajú sa vhodné platne, sú rozdelené do fyzikálnych sektorov 4096 bajtov, ktoré pozostávajú z 8 logických sektorov 512 bajtov:

***

Ako používať disky Pokročilý formát.

Technológia Pokročilý formát. Určené na prácu s najmodernejšími operačnými systémami, ako napr , + , Mac OS.. Tieto stanovili podporu Pokročilý formát. na úrovni programu.

Pre tých, ktorí používajú :

- Ak pevný disk obsahuje jednu časť ( jednotlivý oddiel), musíte nastaviť prepojku na kontakty 7 a 8 ( jumper Pins. 7 – 8):