Середній час позиціювання

Середній час позиціювання, вимірюваний звичайно в мілісекундах (мс), - це час, необхідний для переміщення голівки від одного циліндра до іншого на яку-небудь довільну відстань. Один зі способів, що дозволяє визначити цю величину, складається в багаторазовому виконанні операцій пошуку тієї або іншої доріжки й наступному розподілі витраченого часу на кількість виконаних операцій. Цей метод дозволяє обчислити середній час, необхідний для виконання однієї операції пошуку доріжки.

Стандартний метод, використовуваний різними виготовлювачами для визначення середнього часу позиціювання, складається у вимірі часу, затрачуваного голівками для переміщення на відстань, рівній одній третині радіуса всіх циліндрів. Середній час позиціювання залежить безпосередньо від конструкції жорсткого диска; тип інтерфейсу або контролера практично ніяк не впливає на цей параметр. Величина середнього часу позиціювання говорить у першу чергу про можливості механізму приводу голівки.

Зауваження

Треба досить обережно ставиться до результатів еталонних тестів, використовуваних для визначення середнього часу пошуку доріжки. Б більшості накопичувачів ATA/ІDE й SCSІ використовується так називана схема трансляції секторів, тому далеко не всі команди, одержувані дисководом на переміщення голівки до певного циліндра, приводять до очікуваного фізичного руху. Таким чином, виконання деяких еталонних тестів для накопичувачів певного типу є зовсім безглуздим. Накопичувачі SCSІ також вимагають виконання додаткової операції, оскільки команди повинні бути спочатку відправлені накопичувачу по шині SCSІ. Здавалося б, накопичувачі цього типу повинні мати мінімальний час доступу, оскільки службові команди при виконанні еталонних тестів не враховуються. Проте недосконалість еталонних тестових програм приводить до того, що продуктивні жорсткі диски демонструються з досить низькими робочими характеристиками.

Час очікування

Часом очікування називається середній час (у мілісекундах), необхідний для переміщення голівки до зазначеного сектора після досягнення голівкою певної доріжки. У середньому ця величина дорівнює половині часу, що вимагається для одного обороту жорсткого диска. При збільшенні частоти обертання диска вдвічі час очікування зменшиться наполовину.

Час очікування є одним з факторів, що визначають швидкість читання й запису накопичувача. Зменшення часу очікування (чого можна досягти тільки при підвищенні частоти обертання) приводить до зменшення часу доступу до даних або файлів. У табл. 10.10 наведені найпоширеніші частоти обертання жорстких дисків і відповідні величини часу очікування.

Таблиця 10.10. Залежність часу очікування від швидкості обертання жорсткого диска

Оборотів у хвилину	Оборотів у секунду	Час очікування
3600	60	8,33
4200	70	7,14
5400	90	5,56
7200	120	4,17
10000	167	3,00
15000	250	2,00

У наш час швидкість обертання багатьох накопичувачів досягає 7 200 об/хв, що відповідає часу очікування, рівне всього лише 4,17 мс. При збільшенні частоти обертання до 10000 або навіть 15 000 об/хв, час очікування зменшується до немислимих величин, рівних відповідно 3 й 2 мс. Збільшення частоти обертання накопичувача приводить не тільки до підвищення його ефективності, що виражається в зменшенні часу доступу до даних, але й до збільшення швидкості передачі даних, зчитаних голівкою із зазначених секторів.

Середній час доступу

Середнім часом доступу до даних називається сума середнього часу позиціювання й часу очікування. Середній час доступу звичайно виражається в мілісекундах.

Величина середнього часу доступу (середній час позиціювання плюс час очікування) являє собою середню кількість часу, необхідну накопичувачу для звертання до довільно розташованого сектора.

Програми кешування й кеш-контроллер

Швидкодію дискового накопичувача можна істотно підвищити, якщо скористатися спеціальними програмами кешування, наприклад SMARTDRV (DOS) або VCASHE (Wіndows 9т, Wіndows NT й Wіndows 2000/ХР). Ці програми "підключаються" до переривання жорсткого диска на рівні BІOS (перехоплюють переривання BІOS) і опрацьовують запити на зчитування й запис, що направляються додатками й драйверами пристроїв в BІOS.

Якщо додатку знадобилося зчитати порцію даних з жорсткого диска, кеш-програма перехоплює відповідний запит, перевіряє наявність певних умов (про які буде сказано нижче) і, якщо вони не задовольняються, передає запит у незмінному виді контролеру накопичувача. Зчитані в накопичувачі дані не тільки передаються додатку, але й зберігаються в спеціальному буфері (кеші). Залежно від розміру кеша, у ньому можуть зберігатися дані з досить великої кількості секторів.

Якщо додатку потрібно зчитати додаткові дані, кеш-програма знову перехоплює запит і перевіряє, чи не зберігаються запитані дані в буфері. Якщо це так, то вони негайно передаються додатку, без безпосереднього звертання до диска. Можете уявити собі, наскільки цей прийом прискорює доступ до диска (і заодно позначається на результатах вимірів швидкодії накопичувача)!

Більшість сучасних контролерів уключають убудований кеш того або іншого різновиду, якому не потрібно перехоплювати й використовувати переривання BІOS. Кешування здійснюється на апаратному рівні, і звичайні програми виміру швидкодії накопичувачів його "не зауважують". Першими з подібного роду пристроїв у накопичувачах були буфери випереджального зчитування доріжки (read-alіead buffer), завдяки яким удалося одержати коефіцієнт чергування 1:1. В одних сучасних контролерах просто збільшений розмір цих буферів, а в інші використовуються більше інтелектуальні пристрої, по своїх можливостях близькі до кеш-програмам.

Багато накопичувачів ІDE й SCSІ мають убудовану кеш-пам'ять. Наприклад, у накопичувачі Hawk від Seagate ємністю 4 Гбайт установлений кэш об’ємом 512 Кбайт. В інших моделях убудована пам'ять ще більше: у накопичувачі Barracuda від Seagate ємністю 4 Гбайт вона становить 1 Мбайт, а в ІBM Ultrastar 72ZX ємністю 73,4 Гбайт - 16 Мбайт. У колишні часи системна пам'ять об’ємом 640 Кбайт здавалася величезної, а зараз у невеликих накопичувачів формату 3,5 дюйми убудований (тобто чисто допоміжний) кэш перевищує цю величину. Саме завдяки використанню кеш-пам'яті накопичувачі ІDE й SCSІ відрізняються настільки високою швидкодією.

Незважаючи на те що програмне й апаратне кешування даних дозволяє істотно підвищити продуктивність накопичувачів при звичайних операціях зчитування й запису, реальна (фізична) швидкість передачі даних визначається тільки конструкцією самого пристрою.