Kietieji magnetiniai diskai

Įžanga

Kietasis magnetinis diskas paprastai kalbant yra prietaisas, kuriame kompiuteris saugo visą informaciją, tai yra operacinę sistemą, naudojamas programas ir kita. Svarbu pabrėžti, jog kietasis magnetinis diskas užima turbūt trečią pagal svarbumą vietą vartotojo asmeniniame kompiuteryje po centrinio procesoriaus bei atminties. Šį įrenginį galimą būtų įsivaizduoti kaip stalčių rinkinį, kuriame laikoma tuo momentu nenaudojama informacija. Akivaizdu, kad kuo didesnis stalčius, tuo daugiau į jį galima prigrūsti įvairiausių duomenų. Taip yra ir su kietaisiais magnetiniais diskais. Kuo jų talpa yra didesnė, tuo jjuose galima išsaugoti daugiau informacijos. Šituo neilgu referatu norima supažindinti su kietojo magnetinio disko veikimo principu ir pagrindinėmis jo charakteristikomis.

Kaip atrodo kietieji diskai ?

Kietasis diskas iš tikrųjų yra sudarytas iš kelių diskelių, kurie yra sudėlioti ant besisukančios ašies, vienas ant kito, paliekant vietos skaitymo galvutei, ir visiškai saugumo bei dulkių sumetimais užsandarinti kietojo disko dėžutėje.

Šitie diskeliai yra pagaminti iš magnetinės įrašomos medžiagos. Galima įsivaizduoti, jog jie forma beveik nesiskiria nuo kompaktinių ar DVD diskų. Kiekvienas diskelis yra padalintas įį takelius bei sektorius. Šie takeliai yra apskritimų formos, kaip grioveliai gramofono plokštelėse, o sektoriai yra tarsi ploni takelio gabaliukai, turintys savo atskirus adresus.

Diskeliai yra sujungti vienos ašies, kuri jungia bei suka šituos diskelius. Kiekvienas diskelis turi atskirą rašymo/skaitymo galvutę ((kaip gramofono adatėlė) kuri gali būti nustatyta ant bet kurios diskelio vietos.

Kaip veikia kietasis diskas?

Kai vartotojas nori kažką įrašyti į kietąjį diską, ašis ant kurios sudėti diskeliai suka juos iki kol skaitymo/rašymo galvutė nustatoma ant tuščio sektoriaus. Tada įrašoma informacija, panaudojant tiek sektorių, kiek reikia. Speciali vieta kietajame diske pavadinta FAT (failų alokacijos lentelė) seka kokia informacija kur įrašyta.

Jei įrašinėjamasis duomenų fragmentas per didelis ir netelpa į vieną sektorių, rašymo/skaitymo galvutė automatiškai persikelia į gretimą sektorių ir pabaigia rašymo procesą. Jei gretimi sektoriai visi užimti, tai tada rašymo/skaitymo galvutė randa tuščią sektorių kietajame diske ir ten baigia įrašinėti duomenis. FAT‘as seka kur kiekviena informacijos dalis įrašoma kad į ją galima būtų kreiptis kai jos reikės.

Kai vartotojas nori atsidaryti kokį nors ddokumentą ar programą, diskelių ašis vėl pradeda sukti diskelius kol skaitymo/rašymo galvutė sustoja toj vietoj, kur įrašyta informacija. Tada ši galvutė perskaito visą informaciją iš kietojo disko į atmintį, judėdama iš vieno sektoriaus į kitą kol viskas perskaitoma. FAT‘as primena disko kontroleriui kur kiekvienas duomenų gabaliukas saugomas, taip įgalindamas perskaityti visas informacijos dalis.

Kontroleriui nėra jokių bėdų judant iš vieno sektoriaus į kitą, tačiau tai užima laiko. Dėl to norint pagreitinti kietojo disko darbą rekomenduojama diską nefragmentuoti, t.y. sutvarkyti visus duomenis ttaip, kad informacija, kuri yra išmėtyta kietajame diske, būtų surinkta ir surašyta į gretimus sektoriuos.

Kietojo disko kontroleriai

Tikriausiai išgirdus terminą kontroleris, galima būtų pagalvoti kodėl kietajam diskui reikia būti kontroliuojamam? Argi jis gali tapti nevaldomas?

Iš tikrųjų kietasis diskas sudarytas iš keleto dalių: pačio kietojo disko, kontrolerio ir laido jungiančio diską su kontroleriu. Kontrolerio funkcija yra veikti tarsi tarpininku tarp centrinio procesoriaus bei kietojo disko.

Seniau kontroleriai atrodydavo kaip ir paprastos vaizdo ar tinklo plokštės: plokščia žalia korta, kuri įkišama į jai skirtą vietą motininėje plokštėje. Šiais laikais, kontroleris dažniausiai būna integruotas į motininę plokštę arba į patį kietąjį diską.

Kai kalbame apie kontrolerį kaip apie atskirą plokštę, visi kietojo disko signalai pagrindinei plokštei siunčiami per kontrolerio laidą. Tai ganėtinai ilgas kelias per aplink, ir reikalauja keleto mili sekundžių. Trumpesnis (bei greitesnis) kelias yra iš kietojo disko, per laidą tiesiai į pagrindinę plokštę, kas leidžia procesoriui bei kietajam diskui daug greičiau komunikuoti.

Sąsajos tarp kontrolerių bei kietųjų diskų būna keleto tipų. Pati populiariausia dabar yra EIDE (Enhanced IDE), nors neužilgo šitą jungtį turėtų visiškai pakeisti spartesnė sąsaja SATA (Serial ATA). Tai naujausia bei greičiausiai veikianti jungtis. Kitas yra IDE (Integrated Device Electronics) tipas, kuris yra dvigubai lėtesnis už EIDE, ir atgyvenęs ssavo amžių. Egzituoja dar ir ESDI bei ST-506 kontrolerių tipai, tačiau šitie jau yra pasenę ir beveik visai nebenaudojami. SCSI yra greitesnis už IDE kontrolerio tipą bei už EIDE, tačiau yra ir daug brangesnis. Jį ypač gerai naudoti kai norima sujungti keletą kietųjų diskų.

Svarbiausios kietųjų diskų charakteristikos

Talpa

Stulbinanti talpa šiuolaikinių kietųjų diskų, kuri vis dvigubėja kas maždaug 12-18 mėnesių, jau pasiekė 400 GB ribą. Manoma, jog 2004-2005 metais jau bus galima įsigyti šių įrenginių visose kompiuterinės technikos parduotuvėse. Dabar populiariausi yra 80-120 GB kietieji diskai.

Sukimosi sparta

Dabartinių ATA diskinių kaupiklių plokštelės sukasi 5400 arba 7200 apsukų per minutę sparta. Pap¬rastai, tačiau ne visada, 7200 aps./min. spartos kaupikliai duomenis apdoroja sparčiau. Pavyzdžiui, bandymų metu 5400 aps./min. spartos, 80 GB talpos „Maxtor DiamondMax D540X“ kaupiklis 1,2 GB apimties rinkmeną nukopijavo 33 proc. sparčiau nei 80 GB 7200 aps./min. „Seagate Barracuda ATA IV“. Neretai našumą lemia ir kiti veiksniai, pavyzdžiui, kaupiklių naudojami algorit¬mai duomenims rasti.

Sąsaja

Beveik visų stalinių kompiuterių diskiniuose kaupikliuose naudo¬jama lygiagrečioji ATA sąsaja, galinti per¬duoti duomenis didžiausia 100 ar 133 megabaitų per sekundę sparta.

Tačiau diskiniai kaupikliai negali ilgai veikti didžiausia sparta, nors kartais duo¬menis geba perduoti 100 Mbps ar dar sparčiau. Be to, daugelis pagrindinių plokščių nepritaikytos ATA/133 sąsajai, todėl norint ją naudoti reikia įįsigyti pa¬pildomą plokštę. Laimei, ATA/133 kau¬pikliai veikia su ATA/100 ir senesnėmis sąsajomis.

Tarpinė saugykla (buffer)

Kai siste¬ma paprašo duomenų, diskinis kaupiklis randa ir pateikia ne tik juos – jis į tarpinę saugyklą taip pat įkelia papildomus duo¬menis, kurių procesorius paprašys. Ban¬dymų metu paaiškėjo, jog našiausiai šias užduotis atlieka kaupikliai su 8 MB talpos tarpine saugykla.

Duomenų šaltiniai:

1. Shelly O‘Hara „Buying and upgrading PCs”, alpha books, 1995

2. Žurnalas „Kompiuterija“, nr.62 (19psl), 2002

3. http://ik.su.lt/~donx/portal/docs/straipsniai/hdd.htm