
- •Глава IV. Накопители информации
- •1. Накопители на гибких магнитных дисках
- •1.1. Сменные накопители на магнитных дисках
- •1.2. Накопители на магнитооптических дисках
- •2. Накопители на жестких магнитных дисках
- •2.1. Режимы передачи данных
- •Данные 1
- •Данные 2
- •Данные 3
- •Данные 4
- •2.3. Интерлив
- •2.4. Характеристики нжмд
- •Блок нжмд
- •Мп шины 80с196
- •Мп серво-привода 80с196
- •Контроллер диска и схема управления буфером wdc 42c22c
- •Контроллер двигателей wd60c11
- •Драйвер шпиндельного двигателя
- •Импульсный детектор
- •Драйвер привода головок
- •Буфер секторов (озу 64Кх8)
- •Шифратор / dc wd10c23
- •Управление блоками нжмд
- •Управление блоками нжмд
- •3.1. Перезаписываемые оптические накопители
- •3.2. Цифровой универсальный диск
- •3.3. Оптические накопители нового поколения
2.3. Интерлив
В современных винчестерах параметр интерлив (количество оборотов диска для чтения всей дорожки), или как его еще называют Interleave-фактор (рис. 4.5), не оказывает существенного влияния на быстродействие обмена при наличии достаточной емкости памяти кэш-буфера. Однако рассмотрение этого параметра позволяет описать принцип обмена винчестера секторами с кэш-буфером. При вращении диска головка считывает 512-байтный сектор и посылает данные в буферный регистр контроллера, откуда данные передаются процессору. Диск продолжает вращаться, головка считывания переходит к следующему сектору, но контроллер при ограниченном объеме кэш-буфера все еще занят обменом данными с процессором. Поэтому для того чтобы прочитать следующий сектор при освобождении контроллера головка должна ожидать полного оборота диска или пропустить часть секторов. При чтении всего кластера, который располагается в соседних секторах, секторы считываются подряд, без задержки. Если емкость буфера мала и необходима передача данных в ОЗУ, то часть секторов пропускается до момента освобождения буфера. Так, в режиме 3:1 (рис. 4.5, б) пропускается два сектора.
а б
Рис. 4.5. Размещение кластеров при режиме обмена 1:1 и 3:1
Диски более ранних выпусков организованы так, что сектора файла данных располагаются на дорожке диска не друг за другом, а в другом порядке, учитывающем интерлив и способность обмена с МП с поворотом НЖМД. При этом при позиционировании головки контроллер имеет достаточно времени для передачи информации без лишнего оборота диска. При освобождении контроллера он обращается к соответствующему сектору.
Современные контроллеры работают по другому принципу: для организации непрерывного чтения секторов данные считываются из нескольких секторов ("с подозрением" на их необходимость) и запоминаются в кэш-буфере, откуда впоследствии они могут быть извлечены. Преимущество такого способа заключается в том, что контроллер помещается в дисковод, в котором механика и электроника работают оптимальным образом.
На быстродействие передачи данных Vд между буфером винчестера и поверхностностью диска, кроме времени поиска нужной дорожки tcр, существенно влияет: скорость вращения пластин Vв; число физических секторов S на дорожке; способ их чередования (интерлив); размер кэш - буфера; тип данных (последовательные, фрагментированные) и режим обмена. Поэтому скорость Vд обмена между буфером винчестера и поверхностностью диска у наилучших моделей обычно не превышает 10 Мб/c. Если дорожка уже позиционирована, то скорость обмена определяется в основном двумя величинами: временем поиска сектора (равно половине периода Т вращения пластины) и скоростью считывания секторов. С учётом этих величин Vд приблизительно определяется по формуле:
Vд = 0.5 S 512 / (T I) (Кб/с),
где S - число физических секторов (S = 80 - 160 и зависит от номера дорожки);
Т = 1 / Vв – период вращения (при Vв = 7 200 об/мин T 8 мс);
I – интерлив, количество оборотов диска для чтения всей дорожки (у лучших НЖМД I = 1).
Подставляя лучшие параметры дисков, получаем Vд 160 0,5 512 / 8 1024 = 5 Мб/с. При учёте времени поиска нужной дорожки tc скорость обмена между кэш-буфером винчестера и поверхностностью диска Vд будет меньше и будет определяться способом заполнения пластин. Пластины могут заполняться последовательно (сначала один диск, затем другой и т. д.) или в режиме заполнения дорожками, когда сначала заполняются все крайние внешние дорожки у всех пластин, затем запись смещается к центру. Режим заполнения дорожками встречается чаще, и поэтому незаполненные информацией НЖМД обладают большим быстродействием, чем заполненные, т. к. информация на внутренних дорожках читается медленнее, и количество секторов на дорожках неодинаково – на внутренних цилиндрах их меньше, чем на внешних.