Часть 1. Введение

Сегодня на рынке аппаратного обеспечения работают несколько компаний, выпускающих mass storage devices, т.е. устройства для хранения данных большого объема. Основным таким устройством является жесткий диск. Чтобы не ошибиться в его выборе, нужно хорошо знать, какие шаги предпринимают фирмы-производители для улучшения потребительских характеристик жестких дисков. Поэтому я предлагаю познакомиться с продукцией основных участников рынка жестких дисков в плане применяемых технологических решений, попутно рассмотрев историю этих фирм и мнение, сложившееся об их продукции в нашей стране. Основное внимание я буду концентрировать на массовых моделях для сектора SOHO, которые занимают львиную долю нашего рынка по причине невысокой цены. Диски с интерфейсом SCSI и очень большой скоростью вращения шпинделя к ним не относятся - это уже другая ниша рынка со своими требованиями и законами.

Важнейшие характеристики

Общий показатель качества той или иной продукции складывается из нескольких наиболее значимых характеристик. Для жестких дисков такими характеристиками являются:

1. Производительность - скорость обмена данными (чтения и записи); складывается из скорости позиционирования (Seek) головок на первый сектор блока данных и скорости линейного чтения-записи (Linear Read/Write) одного непрерывного блока;
2. Надежность, или отказоустойчивость - возможность функционирования без сбоев и отказов, измеряется в MBTF (время наработки на отказ); признаком проблем с механической частью жесткого диска является появление секторов, с которых данные читаются неправильно - bad-секторов;
3. Уровень акустического шума - состоит из шума в состоянии idle, когда не происходит чтения - idle noise, и шума при позиционировании головок - seek noise;
4. Другие параметры не так важны для пользователя; к ним относятся рабочая температура, степень загрузки процессора при операциях чтения-записи, удобство монтажа диска внутри корпуса, вес диска и т.д.

Производительность

В настоящее время система позиционирования головок чтения-записи отработана до предела, и значительных различий между моделями уже не наблюдается. Влияние оказывает только скорость вращения дисков (пластин). Улучшения затрагивают, в основном, такой параметр, как скорость последовательного считывания и записи данных.

Следует заметить, что скорость считывания данных с физической поверхности во внутренний буфер диска уже давно составляет сотни мегабайт в секунду. Основные пути улучшения этой скорости следующие:

1. увеличение скорости вращения пластины с данными;
2. увеличение плотности записи данных.

По этому пути и движутся жесткие диски. Плотность записи возрастает от модели к модели (для современных моделей она составляет 20 Гб на одной стороне пластины), а модели с большим числом оборотов постепенно становятся все более доступными.

Скорость передачи данных из буфера диска в систему сильно ограничивается достаточно старым интерфейсом ATA, который до сих пор так и остается 16-битным. Приходится уменьшать задержки и увеличивать частоту обмена, чтобы выжать из него все, что можно. До массового перехода на совершенно другой стандарт Serial ATA (последовательный обмен на огромных скоростях) еще будут предприниматься попытки что-то улучшить, так что вполне возможно, что UltraATA/100 не будет последним.

Надежность

По сравнению с отказом электроники или механики диска, означающими полную потерю работоспособности, появление bad-блоков может показаться не такой уж и серьезной проблемой. И совершенно зря, так как для современного жесткого диска в большинстве случаев бэды свидетельствуют о скором выходе из строя одной из головок. Впрочем, по порядку.

Бэд-сектор может вообще не читаться - из-за ошибки позиционирования головок или вследствие потери сервоинформации или заголовка, по которому сектор опознается. Но чаще всего проблемный сектор читается, но контрольная сумма сектора показывает, что читается он неправильно. И вовсе не из-за износа поверхности (если диску не двадцать лет, а всего год-два, о каком износе может идти речь?). Бэды появляются в результате ударов при транспортировке дисков (например, грузовик попадет в аварию по дороге из Москвы, водитель соберет диски с дороги, а вы потом будете мучаться) или при установке диска в компьютер. Рассмотрим два случая.

Диск подвергся удару в выключенном состоянии. При этом головка на мгновение отрывается от диска и возвращается назад, совершая удар по поверхности. В запаркованном состоянии она испортит неиспользуемый участок, а если отколется кусочек, то он прилипнет к магнитной поверхности. Если головка не повреждена, она будет работать и дальше.

Если диск при ударе находился в рабочем состоянии, головка при контакте повредит рабочую поверхность, а отколотый кусочек будет задевать ее до тех пор, пока не добьет окончательно. Даже если головка и не коснется диска, она будет колебаться, и при операции записи данные попадут на соседние дорожки (диск-то вращается!). Впрочем, последний случай как раз самый счастливый - достаточно записать данные в бэд-секторы еще раз.

Чтобы предотвратить подобные эффекты, каждый производитель жесткого диска придумывает свою технологию. Поэтому современные диски заметно надежнее, чем несколько лет назад.

Уровень шума

Основные источники шума жесткого диска - шпиндельный мотор, вращающий пластины, актуатор - шаговый двигатель, перемещающий головки для чтения-записи, сами головки, издающие щелчок. При этом в состоянии idle слышен только шум шпинделя, в состоянии seek он перекрывается шумом актуатора. Если корпус жесткого диска или другие механические части входят в резонанс, шум усиливается. Очевидно, что чем больше обороты шпинделя, тем выше будет его шум, и чем быстрее срабатывает механизм позиционирования, тем выше его вклад в общий уровень шума всего диска. Поэтому с ростом производительности нужно применять все более действенные меры по борьбе с возрастающим шумом диска, что и делают производители жестких дисков. Новые модели работают не только быстрее, но и тише старых.

В следующий раз я расскажу о компании Quantum и ее продукции.

Макс КУРМАЗ,
max_kurmaz@mail.ru