Поняття дискового інтерфейсу.

Дискові інтерфейси необхідні для забезпечення зв'язку між комп'ютерною шиною і жорстким диском. Опис дискового інтерфейсу включає відомості про те, як швидко диск і дисковий контролер можуть спілкуватися між собою, які типи команд вони можуть приймати і видавати, яке розташування ліній даних і керування усередині сполучного кабелю (шлейфа), який рівень напруги використовується для передачі даних. Отже, дисковий інтерфейс - це закріплена стандартом комбінація рівнів сигналів, конфігурації коннекторів, функцій, команд і протоколів передачі даних.

Як і у випадку інших високотехнологічних розробок, технології дискових інтерфейсів істотно прогресували за два останніх десятиліття. Сьогодні в персональних комп'ютерах в основному використовуються два інтерфейси. У більшості IBM-сумісних машин застосовується інтерфейс Intelligent Disk Electronics (IDE), названий також АТА (Advanced Technology Attachment). Розроблений для взаємодії із системною шиною комп'ютерів класу PC/АТ, інтерфейс IDE споконвічно міг передавати до 4 мегабайт даних у секунду. При підключенні до більш швидких локальних шин за допомогою так називаного моста (наприклад, міст PCI-IDE) більш сучасні версії цього інтерфейсу (АТА-2, АТА-3) підтримують швидкості до 16.6 мегабайта в секунду, а остання розробка - Ultra ATA, застосована в нових вінчестерах Quantum Fireball ST, здатна пропускати до 33.3 мегабайта в секунду.

Другий найбільше широко розповсюджений інтерфейс - Small Computer System Interface, чи SCSI (вимовляється "сказзі"). Це швидкий інтерфейс, використовуваний у комп'ютерах Apple Macintosh, а також у високопродуктивних робочих станціях і серверах, дані по ньому передаються зі швидкістю від 10 до 40 мегабайт у секунду в залежності від версії і розрядності.

Вінчестери з інтерфейсом SSA/Ultra 2 SCSI LVD. Компанія Seagate широко використовує інтерфейс SSA (Serial Storage Architecture) під своїм «фірмовим» найменуванням Ultra 2 SCSI у сполученні з технологією LVD (low-voltage differential), що забезпечує високий ступінь схоронності даних. Інтерфейс дозволяє підключати до 16 пристроїв за допомогою 12-метрового кабелю і забезпечувати пропускну здатність до 80 Мб/з (у перспективі – до 160 Мб/с). крім високої пропускної здатності, дискові накопичувачі з інтерфейсом Ultra 2 SCSI забезпечують безупинну передачу даних (sustained data transfer rate) зі швидкістю до 21,4 Мб/з (Cheetah 9 LP і 18; 10000 про./мін.; мал. 1) і 17 Мб/з (Barracuda 9 LP і 18; 7200 про./мін.). До того ж модель Cheetah 9 LP має дуже малий час пошуку (seek time)для дискових накопичувачів формату 3,5 дюйми – 5,2 мс. Це на 30% менше, ніж у найближчого конкурента з подібним інтерфейсом.

Кластери.

Сектор жорсткого диска може вмістити тільки 512 байт, і більшість файлів не можуть поміститься в один сектор. Операційна система поєднує кілька секторів разом, а комірки, що вийшли, називають кластером. Операційна система може розмістити файл у кілька кластерів, послідовно вибираючи незайняті кластери, у незалежності від того, де вони знаходяться: таким чином, деякий файл може починатися на доріжці з номером 5, а продовжуватися на доріжці з номером 20 і т.д. розміри кластерів у DOS залежать від ємності жорсткого диска. Для диска ємністю 100 Мб DOS поєднує в кластері 4 чи сектори 2048 байт, а для диска ємністю 200 Мб мінімальна одиниця, у якій може розміщатися файл, поєднує 8 секторів (4096 байт).

Таблиця розміщення файлів.

Інформація про розташування кожної частини файлу в конкретних кластерах записується в спеціальній таблиці розміщення файлів, названої FAT і являє собою «зміст» диска. Завдяки FAT операційній системі не складає праці знайти необхідний файл. Чим більше обсяг жорсткого диска, тим більше секторів поєднують в один кластер.

Жорсткий диск ємністю 500 Мб насправді містить 524 288 000 байт. Розділимо це число на 512 байт для того, щоб визначити число секторів на диску й одержимо 1 024 000. При об'єднанні чотирьох секторів виходить 256 тис. кластерів, при об'єднанні восьми секторів - усього 128 тис. кластерів. Зменшуючи число кластерів, користувач зменшує час пошуку потрібного запису, за рахунок чого збільшується продуктивність системи. Обробка 1 024 000 записів у таблиці розміщення файлів при кожнім звертанні до жорсткого диска могла б істотно сповільнити роботу КП. Таблиця FAT обновляється і переписується на диск при будь-якій зміні інформації на диску.

Одна з проблем подібного розміщення файлів на жорсткому диску полягає в тому, що при об'єднанні великого числа секторів в один кластер, дисковий простір витрачається неефективно, оскільки кожен файл, навіть при довжині в один байт, записується в окремий кластер. Таким чином, чим менше розмір одного кластера, тим більше раціонально використовується дисковий простір. Для цього в операційному середовищі DOS жорсткі диски великої ємності розбивають на окремі незалежні області – логічні диски. Сучасні 32-бітні операційні системи використовують інші способи збереження файлів на диску (NTFS,HPFS, ext 2), вільні від зазначених обмежень.

Жорсткий диск ємністю 500 МБ для роботи під керуванням операційної системи DOS можна розділити на три логічні диски, наприклад один диск ємністю 100 Мб і два інших по 200 Мб. На першому логічному диску в один кластер будуть об'єднані 4 сектори, що складе 51 283 кластерів буде складатися з восьми секторів.

Таблиця FAT дуже важлива для нормального функціонування DOS. При помилках чи видаленні FAT доступ до даних на жорсткому диску стає неможливим. Магнітна голівка не зможе відшукати необхідну інформацію. Таблиця FAT звичайно розміщається на нульовій доріжці гнучкого диска і на початку відповідного логічного диска у вінчестерів. Оскільки інформація, що зберігається в таблиці FAT, є дуже важливої для роботи, DOS зберігає її копію для того, щоб була можливість відновити файлову структуру на диску при помилках у вихідній таблиці розміщення файлів.