2.4.2. Скорость вращения

Скорость вращения шпинделя является одним из ключевых параметров, определяющих быстродействие накопителя на жёстких дисках. Данный параметр измеряется в оборотах в минуту (RPM или RotatePerMinute) и напрямую связан с линейной скоростью головок чтения/записи. Говоря простым языком, чем быстрее крутится шпиндель, тем больше данных могут считать/записать головки на магнитные пластины. Большинство жёстких дисков, рассчитанных на установку в настольные ПК, имеют скорость вращения шпинделя 7200 об./мин., ноутбучные накопители – 5400 об./мин., старые мобильные накопители – 4200 об./мин. Серверные решения имеют более внушительные характеристики – 10000 или 15000 об./мин. У десктопных решений есть приятные исключения в виде жёстких дисков Western Digital Raptor, у которых скорость вращения пластин составляет внушительные 10000 об./мин.

Если учесть, что чтение данных производится целыми дорожками, этот пара­метр позволяет оценить максимальную скорость обмена данными с жестким диском. Для этого число оборотов в секунду надо умножить на количество голо­вок диска и на объем данных на дорожке.

Например, пусть скорость вращения диска составляет 7200 об/мин, то есть 120 об/с. Тогда считываемый за секунду объем данных может составлять 60xNxM Кбайт.

Здесь N — число секторов на дорожке, а М — число головок диска.

Эту простую формулу легко использовать для определения максималь­ных возможностей диска. Например, современные диски часто имеют лишь одну рабочую пластину — то есть две головки. Число секторов на дорожке обычно не сообщается, но, видимо, оно достигает 512. Такой диск при самых благоприятных обстоятельствах может обеспечить предельный ноток данных не более 60 Мбайт/с.

В любом случае интуитивно понятно, что максимальная производитель­ность жесткого диска пропорциональна скорости его вращения. Но в данном контексте ключевым является слово «максимальная». Достичь такой макси­мальной производительности можно только при выполнении таких операций, которые на протяжении длительного времени требуют последовательного чтения или записи данных. Только в этом случае дорожки записываются (считываются целиком), а накладные расходы минимальны.

Такая ситуация возникает обычно при работе с потоковыми данными, напри­мер при воспроизведении видео. Если же данные разбросаны по диску хаотиче­ски, скорость чтения данных далека от максимальной и скорость вращения жесткого диска особого значения не имеет.

2.4.3.Кэширование нжд

Многие периферийные устройства хранения данных используют кэш для ускорения работы, в частности, жёсткие диски используют кэш-память от 1 до 64 Мбайт, устройства чтения CD/DVD/BD-дисков также кэшируют прочитанную информацию для ускорения повторного обращения. Операционная система также использует часть оперативной памяти в качестве кэша дисковых операций (например, для внешних устройств, не обладающих собственной кэш-памятью, в том числе жёстких дисков, flash-памяти и гибких дисков).

Применение кэширования внешних накопителей обусловлено следующими факторами:

1. скорость доступа процессора к оперативной памяти во много раз больше, чем к памяти внешних накопителей;

2. некоторые блоки памяти внешних накопителей используются несколькими процессами одновременно и имеет смысл прочитать блок один раз, затем хранить одну копию блока в оперативной памяти для всех процессов;

3. доступ к некоторым блокам оперативной памяти происходит гораздо чаще, чем к другим, поэтому использование кэширования для таких блоков в целом увеличивает производительность системы;

Объем кэш-памяти большинства современных жёстких дисков составляет 8 и 16 Мбайт.

В теории больший объём кэш-памяти – это хорошо, жёсткие диски хранят в кэше входящие команды и алгоритмы для предварительного кэширования данных, да и очередь команд NCQ (Native Command Queuing) тоже требует некоторого количества памяти. Однако на практике оказывается, что жёсткий диск с 16 Мбайт кэш-памяти не имеет какой-либо существенной прибавки в скорости по сравнению с аналогичной моделью, оснащённой 8 Мбайт.