Что такое контроллер жесткого диска

Несколько факторов влияют на производительность и надежность диска:

Технология контроллера диска

Ожидаемый срок службы или среднее время работы диска (с)

Способ размещения данных на диске(ах)

Способ доступа к данным на дисках

Отношение контроллеров дисков к количеству дисков

Технология контроллера дисков

Жесткий диск сам по себе является зависимым компонентом, то есть ему требуется какое-то другое устройство для взаимодействия с компьютерной системой. Компонент, предоставляющий этот интерфейс, — контроллер диска . Контроллер диска отвечает за преобразование запроса операционной системы в инструкции, которые может обработать жесткий диск. Контроллер также управляет потоком данных к приводу и от него. Жесткий диск всегда изготавливается для работы с контроллером определенного типа.

Существует три основных типа технологий интерфейса жестких дисков, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. ATA (иногда называемый IDE или EIDE) является наиболее распространенным интерфейсом. Хотя его часто можно встретить в системах серверного класса, в основном он используется в системах класса рабочих станций или среднего класса. По сравнению с другими технологиями диски ATA обычно стоят меньше всего. Сам интерфейс ATA может поддерживать максимально достижимую пропускную способность около 50 мегабайт в секунду (МБ/с). Системы ATA обычно поддерживают четыре диска с двумя дисками на дисковом канале. Один диск на канале настроен как главный, а другой (если есть) настроен как ведомый. Эта конфигурация означает, что ведущий диск управляет трафиком в канале так же, как и подчиненный диск. Это может вызвать некоторые проблемы несовместимости оборудования, и именно по этой причине вам не следует смешивать диски разных производителей на одном канале, если вы можете этого избежать. ATA был разработан в первую очередь для использования с дисковыми накопителями, но существуют и другие устройства ATA, такие как приводы CD/DVD-ROM и ленточные накопители.

Второй широко используемой интерфейсной технологией является Small Computers System Interface, обычно называемый SCSI (произносится как «skuzzy»).Как определенная технология, SCSI существует дольше, чем ATA, но она менее распространена, поскольку устройства SCSI, как правило, дороже, чем аналогичные устройства ATA. SCSI чаще всего встречается в серверных системах среднего и высокого класса. SCSI — это технология интерфейса общего назначения, которая поддерживает широкий спектр устройств: жесткие диски, ленточные накопители, приводы компакт-дисков и DVD-ROM, сканеры, накопители с однократной/многократной записью (WORM) и многое другое. Канал SCSI может поддерживать от 8 до 16 устройств, в зависимости от конкретной спецификации SCSI. Текущая спецификация SCSI поддерживает 16 устройств и скорость шины 160 Мбит/с. Контроллер шины SCSI считается интеллектуальным, что означает, что контроллер, а не системный ЦП (как в случае с ATA), выполняет работу по управлению каналом и потоком данных по каналу. Это дает SCSI преимущество в производительности по сравнению с ATA, но требует, чтобы устройства SCSI имели более совершенную схему, что увеличивает стоимость устройств SCSI.

Fibre Channel (иногда обозначаемый как F/C) — новейшая технология интерфейса, получившая широкое распространение. Обычно он не встроен в систему и требует установки интерфейсных адаптеров. Fibre Channel обычно используется для подключения серверов к большим внутренним сетям хранения данных (SAN). С Fibre Channel возможны скорости передачи данных 100 МБ/с, 1000 МБ/с и 2000 МБ/с. Fibre Channel довольно дорог, но поддерживает сотни устройств на канал. При подключении через SAN конфигурация Fibre Channel может поддерживать тысячи устройств. Поскольку Fibre Channel может поддерживать такое большое количество устройств, конфигурация Fibre Channel может быть очень сложной и сложной в управлении. Как и SCSI, Fibre Channel представляет собой интерфейсную технологию общего назначения и поддерживает множество устройств, кроме жестких дисков. Однако из-за более высокой стоимости для Fibre Channel обычно доступно меньше устройств, чем для SCSI.

Увеличение ожидаемого срока службы (MTBF)

Поскольку жесткие диски содержат быстро вращающиеся движущиеся части, они чаще подвержены механическим отказам, чем большинство других компонентов компьютерной системы. Производители жестких дисков обычно прогнозируют частоту отказов с точки зрения среднего времени наработки на отказ (MTBF). Это число часто измеряется тысячами часов работы и является показателем статистической надежности жесткого диска.

Вполне возможно, что показатели MTBF составят 100 000 часов (11,4 года) и более. Но что происходит с несколькими дисками? Понимая, что сбой диска — это реальное и предсказуемое событие, вы можете рассчитать вероятность отказа диска в вашей системе. Например, если бы вы установили в свою систему два одинаковых жестких диска, каждый из которых имел бы среднее время безотказной работы 100 000 часов, когда вы (статистически) ожидали бы, что диск выйдет из строя? Ответ: где-то в пределах 5,7 лет (100 000 часов наработки на отказ/2 диска). Это может показаться не слишком большой проблемой, пока вы не расширите расчет. Нередко системы имеют шесть или более дисков, в зависимости от необходимого объема хранилища и размера задействованных дисков. Используя тот же 100 000-часовой пример с шестью дисками, вы можете ожидать, что отказ произойдет где-то в течение 23 месяцев или менее чем через два года. Если у вас больше дисков, шансы еще больше обернутся против вас. Короче говоря, чем больше у вас дисков, тем выше вероятность отказа диска.

Механизм, используемый для контроля кумулятивного эффекта этой проблемы, — это избыточные массивы независимых дисков или RAID. RAID — это метод использования нескольких дисков таким образом, что данные распределяются между дисками таким образом, чтобы в случае сбоя данные были доступны либо из второй копии данных, либо из математического расчета. Правильно сконфигурированный RAID-массив снижает кумулятивный эффект MTBF.

Массивы RAID также можно использовать для повышения производительности. Например, если вы используете пять дисков и равномерно распределяете данные по этим дискам, вы ожидаете, что чтение данных из этого массива займет в пять раз меньше времени, чем с одного диска, содержащего те же данные. Это называется увеличением числа шпинделей. (Шпиндель — это ось, к которой прикреплены диски в дисководе.) Увеличивая количество шпинделей, вы снижаете потребность в операциях чтения или записи на любом отдельном диске.

RAID настраивается одним из двух способов: программно или аппаратно. Программный RAID поддерживается Windows Server 2003 и может использоваться для создания и управления некоторыми типами RAID-массивов без затрат на аппаратный RAID-контроллер. Для аппаратного RAID требуется аппаратный RAID-контроллер, и обычно он предлагает больше возможностей для настройки массива RAID, а также более высокую производительность по сравнению с программным RAID.

Расположение данных на дисках

То, как данные расположены на диске, влияет на скорость записи данных на диск или чтения с него.Предположим, вы начинаете с чистого, только что отформатированного жесткого диска. Когда файлы записываются на диск, файловая система назначает их доступным областям диска (называемым кластерами). Если файл достаточно большой, он будет записан в несколько кластеров. Если файл занимает кластеры, расположенные рядом друг с другом на диске, говорят, что файл занимает непрерывные кластеры. Со временем на диск записываются дополнительные файлы. Позже ваш первый файл увеличивается в размере. Файловая система выделяет файлу новые кластеры, часть из которых уже занята, а часть теперь находится в другой области диска. Файл больше не занимает смежные кластеры и является фрагментированным; несколько фрагментов файла разбросаны по всему диску. Эффект фрагментации заключается в том, что для доступа к файлу требуется больше времени, что снижает производительность. Фрагментация происходит на каждом диске, но часто обновляемые диски наиболее подвержены снижению производительности из-за фрагментации.

Microsoft признает, что фрагментация файлов может быть проблемой, и включила в Windows Server 2003 утилиту для решения этой проблемы. Вы можете использовать утилиту дефрагментации диска, чтобы уменьшить общую фрагментацию диска. Эту утилиту можно запустить из командной строки или из меню «Пуск», как показано на рис. 8.1.

Рисунок 8.1. Запуск дефрагментации диска

Хотя фрагментация файлов может повлиять на производительность, то же самое может сказать и лечение. Во время работы Disk Defragmenter может серьезно повлиять на производительность системы. Именно по этой причине вы должны использовать дефрагментацию диска с осторожностью. Вы можете использовать функцию анализа дефрагментации диска, чтобы просмотреть статистику фрагментации на диске, фактически не выполняя дефрагментацию.

Новое и интересное…

Планирование дефрагментации диска

Одной из замечательных функций, отсутствующих в Windows NT 4 и ограниченных в Windows 2000, является утилита дефрагментации диска. Первоначально считалось, что из-за того, как работает NTFS, фрагментация файлов не будет проблемой. Однако это мнение оказалось ошибочным в самых ранних версиях Windows NT, и соответствующий программный интерфейс (API) был встроен в Windows NT 4 для поддержки дефрагментации. Хотя Microsoft не включила инструмент дефрагментации в операционную систему, несколько сторонних издателей программного обеспечения выпустили успешные продукты дефрагментации для этой операционной системы.

В Windows 2000 Microsoft включила первую версию утилиты дефрагментации диска. Эта версия адекватно выполняла дефрагментацию, но могла работать только в интерактивном режиме. Это означало, что дефрагментацию должен был выполнять администратор, сидящий за консолью, или через сеанс служб терминалов. Что ж, Microsoft сделала приятное улучшение.

Дефрагментацию диска в Windows Server 2003 можно запустить из меню "Пуск" или из командной строки (Defrag.exe). Хотя Disk Defragmenter не имеет встроенной функции планирования, если вы запускаете его из командной строки, вы можете использовать команду AT job-scheduling для создания запланированного запуска дефрагментации. Вам больше не нужно входить на сервер, чтобы запустить процедуру дефрагментации.

Если вам когда-либо приходилось вручную дефрагментировать множество серверов, вы оцените эту новую возможность. Если вы никогда не выполняли дефрагментацию вручную, считайте, что вам очень повезло, что теперь эта функция доступна.

Способ доступа к данным на дисках

Разные приложения получают доступ к данным по-разному. Например, Microsoft Exchange Server будет последовательно записывать в журналы транзакций; базы данных почтового хранилища могут быть записаны и прочитаны либо случайным образом, либо последовательно. Вы должны быть в состоянии разработать профиль этого шаблона чтения и записи. Этот профиль определяет структуру базовой дисковой системы и используемый тип RAID. Если используется неправильный тип RAID, пострадает производительность и/или надежность.

Если в системе запущено несколько приложений с интенсивным вводом-выводом, рассмотрите возможность предоставления каждому приложению собственных дисков и контроллеров. Таким образом, приложения не будут конфликтовать друг с другом из-за ресурсов ввода-вывода.

Отношение контроллеров дисков к количеству дисков

Отношение количества контроллеров дисков к количеству дисков связано со способом доступа к данным на дисках. Как упоминалось ранее, большее количество шпинделей может обеспечить более высокую производительность. Однако, если все диски подключены к одному контроллеру, контроллер потенциально может стать узким местом, поскольку все операции ввода-вывода должны проходить через контроллер. В системах с несколькими дисками может быть полезно добавить больше контроллеров и сбалансировать диски между контроллерами. Это снижает нагрузку на один контроллер и повышает пропускную способность.

Еще одним потенциальным улучшением производительности при использовании нескольких контроллеров является способность операционной системы выполнять раздельный поиск.Если диски на контроллерах зеркалированы, операционная система будет отправлять запросы на чтение тому диску, который сможет обслужить запрос быстрее.

В компьютере контроллер диска представляет собой схему, которая позволяет центральному процессору (ЦП) обмениваться данными с другими компьютерными дисками, такими как гибкий диск, жесткий диск или дисковод другого типа. Контроллеры дисков используют такие интерфейсы, как Advanced Technology Attachment (ATA) и Integrated Drive Electronic (IDE), которые чаще всего используются в персональных компьютерах (ПК), и интерфейс малых компьютерных систем (SCSI), который чаще всего используется в компьютерах « класс "предприятие". Основные операции дисковых контроллеров включают в себя варианты операций чтения и записи. Операционная система контроллера (ОС) использует пронумерованные блоки, в то время как диск использует другие факторы, включая физический цилиндр, номера секторов и дорожки для работы. Драйвер устройства выполняет сопоставление.

Центральный процессор. Контроллер диска позволяет процессору обмениваться данными с другими дисками.

Обычные интерфейсы ATA и IDE, используемые контроллерами дисков, работают с наборами регистров, которые расположены в разных местах адреса ввода/вывода (I/O). Эти регистры используются для спецификации информации об отдельных запросах ввода-вывода. После записи «командного регистра» контроллер диска начинает выполнение запрошенной операции. Определенные передачи данных происходят между памятью компьютера и его диском, когда в регистре состояния устанавливается бит, обозначенный как «запрос данных». Это происходит в операциях записи контроллера диска вскоре после отправки команды, а в операциях чтения команда прерывания указывает на доступность данных.

Контроллер диска может взаимодействовать с дисководами гибких дисков.

Контроллеры дисков имеют определенные регистры контроллера, которые выполняют разные функции. В одном регистре байты данных считываются и записываются, но команды устанавливаются для чтения или записи в совершенно другом регистре. Другой регистр — это «регистр ошибок», который выдает ошибки кода. Два регистра работают совместно и указывают номер цилиндра контроллера диска, а другой регистр указывает номер диска или головки. Последние два регистра используются для указания количества секторов для чтения/записи и номера сектора.

Существуют различные типы контроллеров дисков, которые могут быть компонентами компьютера. Одним из типов контроллеров дисков является контроллер дискового массива, который управляет компонентом физического диска и представляет его компьютеру в виде логических единиц. Он реализует аппаратное обеспечение Redundant Array of Independent Disks (RAID) и поэтому часто называется RAID-контроллером. Стандартный контроллер жесткого диска (HDC) — это интерфейс, позволяющий компьютерам считывать/записывать информацию на жесткий диск (HD). Криминалистический контроллер диска — это HDC, предназначенный для получения доступа только для чтения к жестким дискам компьютеров без повреждения содержимого диска.

Жесткие диски в той или иной форме существуют с 1960-х годов, но первые жесткие диски, которые появились в ПК, были представлены в IBM PC/XT (eXtended Technology) в 1983 году. Этот компьютер поставлялся с технологией Western Digital. Жесткий диск 10 МБ в стандартной комплектации. Однако из-за высокой стоимости жестких дисков в ПК вплоть до середины 80-х годов для ПК, не предназначенных для бизнеса, было относительно редко иметь жесткий диск примерно до 1986 года. Только в 1989 году цены на жесткие диски цена упала до уровня, который большинство покупателей домашних ПК действительно могли себе позволить: 20-мегабайтный Seagate ST-225 тогда стоил 230 долларов, а 80-мегабайтный ST-4096 от Seagate стоил 230 долларов. 630 долларов США.

Кстати, хочу отметить, что термины «жесткий диск» и «жесткий диск» — это одно и то же. Это немного странно, но как бы вы ни научились называть это, вы продолжаете говорить и сегодня - для меня это жесткие диски, но тогда для дискет я бы назвал дисководы (в которые вы вставляете диск) - я знаю, странно, верно ? Но поехали! Идем дальше.

Эти первые жесткие диски иногда называли «винчестерскими» дисками из-за их исторического названия со времен мэйнфреймов, а также часто называли «фиксированными дисками», чтобы отличить их от «гибких дисков». Взяли два 5.Отсеки для 25-дюймовых дисководов, расположенные один над другим (см. рис. выше) — такие же, как у первых дисководов для гибких дисков, которые позже стали именоваться «полноразмерными». 5,25-дюймовые здесь означают, что сам дисковод имеет физическую ширину 5,25-дюймовую. Ранние настольные ПК, такие как первые IBM PC, XT и AT, как правило, имели до четырех отсеков для 5,25-дюймовых дисков, поэтому полноразмерный жесткий диск занимал два из них. Одновременно с емкостью 20 МБ и выше производители начали выпускать жесткие диски «половинной высоты» (см. рис. справа). Они занимали всего один отсек для 5,25-дюймовых дисководов. Тот же форм-фактор позже был принят для дисководов CD-ROM из-за того, что этот физический размер уже широко использовался для отсеков для гибких дисков и жестких дисков в корпусах ПК.

Только с появлением линейки IBM PS/2 стали появляться ПК с меньшими отсеками для 3,5-дюймовых дисководов (3,5-дюймовой ширины) для поддержки нового формата гибких дисков. В наши дни все жесткие диски имеют ширину либо 3,5 дюйма (для настольных компьютеров и серверов), либо 2,5 дюйма (обычно для ноутбуков). При переходе от 5,25" к 3,5" было довольно распространено, чтобы 3,5-дюймовые диски располагались внутри 5,25-дюймовой скобы в отсеке для дисковода, а в случае с дисководами для гибких дисков также была пластиковая рамка вокруг передней части дисковода, чтобы она выглядела "хорошо" в отсеке 5,25".

MFM, RLL, IDE, SCSI?

Ранние жесткие диски для ПК использовали кодировку MFM (модифицированная частотная модуляция) для хранения данных на поверхности диска, так же, как это делали и всегда использовали дисководы для гибких дисков для ПК. Вскоре после того, как жесткие диски стали более распространенными, появилась аналогичная схема кодирования, названная RLL (ограниченная длина пробега). В то время как MFM был довольно прост в реализации и надежен, RLL использовал тот же электрический интерфейс и кабели, но с использованием другого формата данных смог более плотно втиснуть данные на диск, тем самым обеспечив на 50 % большую форматируемую емкость при том же количестве дисков. дисковые пластины (см. изображение ниже). Таким образом, жесткий диск MFM объемом 20 МБ при форматировании с использованием карты контроллера жесткого диска RLL приведет к 30 МБ отформатированного пространства. Однако для RLL требовался очень точный приводной механизм, и ранние попытки отформатировать старые MFM-диски с использованием контроллера RLL часто приводили к повреждению данных. Позже производители жестких дисков представили специальные модели с сертификацией RLL, такие как Seagate ST-238R.

Жесткий диск Seagate ST-251-1 со снятой крышкой!
Обратите внимание на три отдельных «пластины», на которых хранятся данные

Технически не существовало такого понятия, как «диск RLL» — тип диска («MFM» или «RLL») определялся исключительно низкоуровневым форматом, который сам определял, как данные будут записываться на диск. а это, в свою очередь, зависело от карты контроллера привода. Хотя, как уже упоминалось, для RLL требуется точный приводной механизм, поэтому я уверен, что производители приводов нередко маркировали привод как с поддержкой RLL, так и только с поддержкой MFM, основываясь на результатах своих тестов контроля качества перед поставкой!

Более современные жесткие диски (IDE или SCSI) имеют встроенную «карту контроллера», встроенную в сам диск — IDE означает «Integrated Drive Electronics». Карта, которую мы ранее называли «картой контроллера» или «контроллером жесткого диска», на самом деле была просто интерфейсом между собственно контроллером дисковода (на самом диске) и шиной ПК. На самом деле это должно было называться «хост-адаптер». (С 486 дней этот интерфейс интегрирован в материнскую плату - очень необычно иметь «хост-адаптер IDE» в качестве отдельного подключаемого компонента, поскольку цель IDE — полностью исключить плату контроллера!).

Вам нужно всего лишь изучить старый жесткий диск MFM или RLL, и вы обнаружите на нем очень мало реальных схем. Шаговый двигатель, конечно. Немного клеевой логики здесь и там, хорошо. Но нет полноценной печатной платы, как на более современных дисках IDE, где вся нижняя сторона представляет собой печатную плату:

Хорошо, вы не можете увидеть разницу, но поверьте мне... диску слева (ST-412 10 МБ) нужна отдельная плата контроллера. Диск справа (IBM 160 МБ) ну... вы смотрите на плату контроллера.

До середины 1990-х годов все диски IDE и SCSI фактически использовали внутреннюю кодировку RLL. Электроника IDE и SCSI достаточно «умна», чтобы позаботиться о кодировании таким образом, что нам больше не нужно знать подробности. Обозначение ATA (AT Attachment) (часто используемое как синоним термина IDE) указывает на тот факт, что этот интерфейс изначально был разработан для подключения комбинированного привода и контроллера непосредственно к 16-битной шине AT (также известной как ISA), имеющейся в Винтаж IBM PC-AT (Advanced Technology) 1984 года и совместимые компьютеры.

Контроллеры жестких дисков

Точно так же, как для ПК требовалась карта контроллера гибких дисков, чтобы подключить дисковод гибких дисков к материнской плате вашего ПК, то же самое требовалось и для жесткого диска. Немногим позже, после принятия отраслевого стандарта ATA (IDE), схема, из которой состоит «контроллер», больше не будет располагаться в нижней части самого жесткого диска — вместо этого она будет поглощена частью схемы материнской платы ПК. .

Но я забегаю вперед. в то время как ранние карты контроллеров жестких дисков до IDE (MFM и RLL) начинались как почти полноразмерные карты, по мере развития технологий они были резко уменьшены, и большинство компонентов в конечном итоге были встроены в отдельные микросхемы. Сторонние производители периферийных карт размещали их на так называемых «мультикартах ввода-вывода», которые включали контроллер гибкого диска и жесткого диска на одну карту, а также часто имели по крайней мере один последовательный порт RS232, параллельный порт, и, возможно, даже игровой порт (для джойстика) в качестве дополнительного бонуса, который поможет продать их карту.

Карта Goldstar Prime-2 "Multi I/O"

Для дисков с кодировкой MFM и RLL кабели, которые использовались для подключения диска к плате контроллера, отличались от современных дисков IDE. Диски имели два краевых разъема, которые подключались к: (1) 20-контактному кабелю IDC для питания и (2) 34-контактному кабелю IDC для данных. Они показаны на изображении слева.

Жесткие карты!

Примерно в 1987 году на сцену ПК пришло довольно умное изобретение: жесткие карты. По сути, это был жесткий диск, установленный сбоку на очень длинной плате расширения ISA, прямо рядом со схемой контроллера. Основная причина, по которой в то время существовал рынок для таких вещей, заключалась в том, что производители ПК часто не предоставляли такого же количества возможностей расширения диска, как IBM в своих компьютерах PC, XT или AT. Все они имели 4 «отсека для дисков» (2, если они были «полноразмерными»), но по мере того, как на сцене начали появляться клоны, довольно часто у них было только два доступных отсека половинной высоты, которые обычно использовались двумя дисководами. дисководы - может быть, один 5,25 "и один 3,5", или два одного размера. Это не оставило места для любого жесткого диска. Введите жесткую карту! С жесткой картой жесткий диск стал частью самой платы контроллера жесткого диска, которая находилась в свободном слоте ISA, поэтому ценный отсек для дисковода не использовался! Механизмы жесткого диска были одинаково удачно ориентированы как по горизонтали, так и по вертикали, так что это не оказало пагубного влияния на срок службы накопителя.

Типичная жесткая карта — жесткий диск и его плата контроллера,
все они установлены вертикально на одной плате расширения ISA

Емкость жесткого диска по годам

Что-то, что полезно для тех, кто собирает винтажный ПК в наши дни, — это понимание того, что было типично в определенную эпоху или в любой конкретный год. В таблице ниже приведены некоторые сведения о том, какие типы жестких дисков и емкости обычно были доступны для среднего домашнего пользователя в определенные годы, а также их технологии.

Ограничения емкости

По мере развития технологии жестких дисков иногда могут возникать проблемы, когда ваша операционная система или BIOS не распознает полную емкость вашего жесткого диска или даже существование диска вообще!

В прошлом ПК получал доступ к каждому сектору на жестком диске, просто используя его физическое местоположение. Таким образом, чтобы загрузить или сохранить данный сектор данных, ПК должен был бы предоставить контроллеру жесткого диска 3 части информации: какую сторону диска, какую дорожку и какой сектор внутри этой дорожки программа хочет загрузить или сохранить - что-то вроде « эй, контроллер, дай мне 512 байт информации, которая хранится в секторе 5 с дорожки 10 на стороне 1”. Этот метод поиска данных часто называют «CHS» или «цилиндр, головка и сектор».

Информация о диске CHS отображается на экране Award BIOS

Проблема в том, что у ПК были ограничения на максимальный номер цилиндра (дорожки), максимальную головку и максимальный номер сектора на каждом цилиндре, к которому они могли получить доступ. На самом деле было два ограничения: первое было в BIOS компьютера — это программа, хранящаяся в ПЗУ компьютера, которая учит ЦП распознавать основные периферийные устройства, такие как дисковод гибких и жестких дисков, — и другое ограничение — на интерфейсе жесткого диска ATA (AT Attachment), который является интерфейсом, используемым для подключения жесткого диска к ПК (этот интерфейс также известен под другими названиями, такими как PATA, параллельный ATA или IDE).

В этой таблице показаны различные ограничения:

DOS 2.x: 16 МБ
DOS 3.x: макс. 32 МБ. размер раздела
DOS 4.0 до 6.22: 2 ГБ
DOS 7.1 (Win95B OSR2): 124,5 ГБ

Давайте подробнее рассмотрим каждое из этих ограничений, чтобы полностью понять, почему они существуют.

Ограничение в 8 ГБ

Исходный BIOS, использовавшийся на IBM PC, мог получить доступ только к 1024 дорожкам, 255 сторонам и 63 секторам. Почему? Давайте перемножим эти числа вместе: 1024 x 255 = 261 120 — это максимальный номер дорожки, к которому он может получить доступ. Мы можем получить общее количество секторов, к которым BIOS может получить доступ на жестком диске, умножив это число на 512: 261 120 дорожек x 63 сектора на дорожку = 16 450 560. Затем, наконец, чтобы получить общую емкость жесткого диска в байтах, поскольку обычно на сектор приходится 512 байт. 16 450 560 x 512 = 8 422 686 720 байт, что составляет 8032,5 мегабайта или 7,84 гигабайта. Таким образом, оригинальный BIOS, используемый на ПК, мог получить доступ к жестким дискам только до 7,84 ГБ.

Имейте в виду, что когда в 1986 году был создан стандарт IDE/ATA, люди думали, что этот предел почти невозможно достичь, поскольку в то время емкость самого высокопроизводительного жесткого диска составляла 40 МБ! Это ограничение, также известное как ограничение в 8 ГБ (из-за неправильного определения гигабайта как 1000 байт, а не 1024), иногда может быть решено с помощью обновления BIOS и влияет на компьютеры, построенные до 1999 года, плюс-минус. В 1997 году можно было купить жесткий диск емкостью более 8 ГБ, но это ни в коем случае не было обычным явлением и, безусловно, было непомерно дорогим для большинства: за 680 долларов США можно было купить внутренний жесткий диск Maxtor емкостью 8 ГБ.

Важно знать, что даже при обновлении BIOS MS-DOS до версии 6.22 не может распознать дополнительное пространство на диске объемом более 8 ГБ (Windows 3.11+, NT, Linux и т. д. используют только настройки BIOS, чтобы иметь возможность для загрузки в Windows - после загрузки Windows 3.11+/NT и Linux используют свои собственные специальные драйверы для доступа к полному диску, поэтому для правильной загрузки только данные ОС должны находиться ниже этого барьера в 8 ГБ).

Windows NT также имеет ограничение, при котором она не может загружаться с первого раздела, если он больше 7,84 ГБ, но это ограничение операционной системы, а не ограничение BIOS, описанное выше.

Ограничение 504 МБ (или 528 МБ)

Есть еще одно ограничение, касающееся компьютеров, выпущенных примерно до 1995 года, а именно ограничение в 504 МБ (или 528 МБ, если вы используете неправильное определение мегабайта). Это ограничение существовало, потому что компьютер должен был одновременно соблюдать ограничения как BIOS, так и ATA. Например, хотя стандарт ATA разрешал адресацию до 65 536 дорожек, BIOS этого не позволял, поэтому возможности адресации компьютера были ограничены наименьшим из двух — ограничением BIOS в 1024 дорожки. То же самое касается головок и секторов, как вы можете видеть в таблице.

И снова решением этой проблемы стало обновление BIOS, позволяющее использовать новый метод адресации областей диска. По-прежнему являющийся стандартом для параллельных жестких дисков, LBA или «Адресация логических блоков» позволяет компьютеру последовательно адресовать каждый сектор диска вместо использования его физических значений CHS (цилиндр-головка-сектор). Таким образом, с LBA вместо того, чтобы запрашивать сектор 5 с дорожки 16 на стороне 1, системе нужно всего лишь спросить «Эй, дайте мне сектор 1 186 612».

Еще одна альтернатива для преодоления этого ограничения, если ваш BIOS не поддерживает LBA, – запустить так называемое программное обеспечение "Dynamic Drive Overlay", которое позволяет системе "видеть" диски емкостью более 528 МБ. Я не знаю точно, как это работает, но я бы предположил, что это просто «LBA в программном обеспечении», поэтому программное обеспечение наложения взаимодействует с жестким диском с помощью низкоуровневых команд, избегая команд BIOS, драйверов устройств и других уровней абстракции. Некоторыми примерами программного обеспечения DDO являются EZ-Drive, OnTrack Disk Manager и Seagate DiskWizard.

Ограничение 128 ГБ (ATA)

Стандарт ATA-6 (он же ATA/100) увеличил размер переменной LBA до 48 бит, увеличив предельный размер до 128 ПБ (петабайт, один петабайт равен 2^50, поэтому 128 ПБ равно 131 072). ТБ) предел, который кажется недостижимым (давайте посмотрим через 10 лет, останется ли это утверждение верным!). Кстати, это ограничение также известно как ограничение в 144 ПБ, если используется неправильное определение петабайта.

АТА? IDE?

Advanced Technology Attachment (ATA) — это новый стандарт интерфейса хранения данных, введенный в 1994 году. В наши дни мы все еще используем термин ATA, когда говорим о современных жестких дисках, которые используют SATA (Serial ATA) для связи с жестким диском. Исходный стандарт ATA работал параллельно (теперь он называется PATA, чтобы отличать его от более современного SATA).

Напротив, IDE, что означает Integrated Drive Electronics, представляет собой просто тип диска, который пришел на смену старым типам жестких дисков, для которых требовалась отдельная плата контроллера диска.С приводами IDE схема, необходимая для связи материнской платы с механизмом привода, была встроена в сам привод, что устраняло необходимость в отдельной плате «контроллера диска», занимающей один из слотов расширения.

Термины ATA и IDE часто используются взаимозаменяемо, и меня это вполне устраивает. Мы все знаем, что вы имеете в виду, когда говорите об IDE-диске!

Стандарт ATA был расширен и улучшен, но всегда оставался обратно совместимым со старыми версиями стандарта ATA, поэтому любой жесткий диск Parallel ATA можно использовать на любой материнской плате, поддерживающей версию ATA. все функции, которые поддерживает диск при использовании старой материнской платы. В приведенной ниже таблице обобщена эволюция стандарта AT Attachment.

PIO, или запрограммированный ввод/вывод, — это средство передачи данных с одного устройства на другое без использования основной памяти или DMA (прямой доступ к памяти) — данные проходят только через ЦП. Он медленнее, чем DMA, поэтому по возможности лучше настроить интерфейс IDE для работы в режиме DMA или UDMA. PIO Mode 0 поддерживает скорость передачи данных до 3,3 МБ/с, режим 1 — до 5,2 МБ/с, режим 2 — до 8,3 МБ/с, режим 3 — до 11,1 МБ/с и режим 4 — до 16,6 МБ/с. .

"Зачем использовать режим PIO?" Я слышу, как ты говоришь! Ну, если ваша материнская плата не поддерживает ATA-4 или выше, у вас нет выбора! Использование прямого доступа к памяти для передачи данных на жесткий диск было введено только в ATA-4.

UDMA/33 или Ultra DMA/33, представленные вместе со стандартом ATA-4 в 1998 году, обеспечили вдвое большую скорость по сравнению с предыдущим интерфейсом DMA — до 33 Мбит/с (мегабит в секунду). Представленные позже UDMA/66 и UDMA/100 еще больше повысили производительность интерфейса Parallel ATA, пока в 2000 году не был осуществлен переход на Serial ATA.

Чтобы получить максимально возможную скорость от вашего жесткого диска, используйте максимальное значение UDMA, поддерживаемое как вашим жестким диском, так и материнской платой, а если UDMA вообще не поддерживается, используйте самый высокий режим PIO, поддерживаемый ими обоими.

Читайте также:

  
• Тест оперативной памяти Memtest86
  
• Резистор вместо предохранителя в блоке питания
  
• Msi b85 g43 какие процессоры он поддерживает
  
• Название какого устройства необходимо вписать в пустой блок общей схемы компьютера
  
• Блок питания отключается под нагрузкой