Атқыл дискі

Қай кезде де ақпарат, әсіресе құнды болса, маңызды роль атқарады. Кейде оны сақтау одан да маңыздырақ болады.

Қазіргі күні көптеген ақпараттарды тиімді сақталатын және оларды тез қамтамасыз ететін көптеген қондырғылар жеткілікті.

Ақпарат жинағыштар әр түрлі болады және олар әр түрлі қызмет атқарады.

Қатқыл дискінің ішінде ақпаратты жазуға арналған арнайы құрамдағы бір немесе одан да көп пластиналар (дискілер) болады. Деректер пластиналар үстінде өте жақын қашықтықта жылжитын магниттік бастиектер блоктармен жазылады немесе оқылады. Бұл блокты арнайы жоғарғы дәл қадамдық қозғалтқыш басқарады.

Жұмыс жағдайында пластиналар әрқашан айналып тұрады. Айналу жылдамдығы жоғары болғандықтан, магниттік бет пен бастиек арасында әуе көпшігі пайда болады да, пластиналар үстінде 0,00005-0,0001 мм қашықтықта олар қалықтап жатырғандай болады.

Айналу жылдамдығы жоғары болған сайын ақпаратты оқу жылдамдығы да жоғары болады, дегенмен де әртүрлі физикалық себептерге байланысты айналу жылдамдығының жоғары деңгейіне жету өте қиын. Қазіргі таңда қатқыл дискілердің ең кең тарағаны айналу жылдамдығы 7200 айн./мин. IDE және SATA дискілері үшін және 10000 - 15000 айн./мин. SCSI дискілері үшін.

3.9-сурет. Қатқыл дискі құрылымының схемасы

Қозғалтқыштың айналу жылдамдығынан басқа, қатқыл дискі ақпараттарға ену интерфейсімен, көлемімен, ақпараттарға ену уақытымен, ақпараттарды оқу және жазу жылдамдығымен және тағы басқаларымен ерекшеленеді. Қатқыл дискіні таңдау кезінде ең бірінші оның интерфейсіне, көлеміне және ақпараттарды оқу/жазу жылдамдығына назар аудару керек.

Қазіргі таңда қатқыл дискі интерфейсінің үш негізгі түрі бар.

IDE. Интерфейстің ең бірінші түрі, өзінің қарапайымдылығымен, арзандығымен және тиімділігімен кең қолданыс алды. IDE-контроллері тікелей қатқыл дискіге орналасады, ол қосымша тақтаны кеңейтуді қажет етуден құтқарады. Сонымен қатар, IDE-контроллер жүйелік тақшада да болады.

Оның пайда болғанынан бері қатқыл дискі контроллері мен жүйелік тақша арасындағы ақпарат алмасу ережелерін және жылдамдығын бейнелейтін көптеген стандарттар жасап шығарылды. Қазіргі таңда ақпараттарды теориялық жылдамдықпен 133Мбайт/с көшіруге мүмкіндік беретін Ultra ATA/133 қызметтік функциясы кең қолданысқа ие болды.

IDE құрылғылары жұмыс компьютерінде көп қолданылады. Серверларда мұндай қатқыл дискілер бірнеше себептерге байланысты сирек орнатылады.

Интерфейс ақпараттардың бір шлейфіне қосылған құрылғылардың бір уақытта жұмыс істеуіне мүмкіндік бермейді.

Мысалы, егер DVD диск-жетек және қатқыл диск бір IDE каналына қосылған болса, ол кезде файлдарды компакт–дискіден қатқыл дискіге көшіру екі есеге көбейеді (контроллер алдыңғы операцияны аяқталмайынша, қандай да бір құрылғылар ақпарат алмасуды бастай алмайды).

3.10-сурет. ATA(IDE) қатқыл дискіні қосу

3.11-сурет. 2 қатқыл дискілерді қосу тәсілі

Бұл операцияны жағымсыз құбылыс байқалған жағдайда тез аяқтау мүмкін емес. Мысалы, егер DVD диск-жетегі зақымдалған дискіні оқығысы келсе, онда HDD бұл уақытта қол жетімсіз болады, бұдан кейін жүйе тұрып қалғандай көрінеді.

Төрт құрылғыдан артық қосуға болмайды (тиімді жұмыс оның екеуімен ғана мүмкін). Жалғыз жолы – қосымша IDE контроллерін орнату немесе үлкен мөлшерде IDE ағытпалы жүйелік тақшаны алу.

IDE-құрылғысын қосу үшін 80-желілік шлейф қолданылады. Ережеге сәйкес, жүйелік тақшаның екі стационарлық IDE-ағытпасы болады (қымбат модельдерде – төртеу).

Serial ATA. Бұл интерфейстің түрі қазіргі таңда ең көп қолданылады, ақпараттармен жұмыс барысында жоғары жылдамыққа қол жеткізуге мүмкіндік береді, керек жағдайда RAID-массивін құруға мүмкіндік береді. Ол IDE-интерфейсін әрі қарай орнату барысында пайда болды. Онымен жұмыс 1999 жылы басталды және ақпараттарды 150 Мбайт/с дейінгі жылдамдықпен жіберуге мүмкіндік беретін спецификация құрылуымен аяқталды. Кейіннен жіберу қабілеті екі есеге жоғары тағы бір спецификация пайда болды. Қазіргі уақытта жылдамдық көрсеткіші 600 Мбайт/с дейін Serial ATA-3 қызметтік функциясы жасалып жатыр.

Қатқыл дискінің физикалық дискідегі ақпаратты оқу жылдамдығы теориялық мүмкіндіктен әлі алыс, сондықтан да қатқыл дискінің магниттік дискідегі ақпаратты физикалық оқу жылдамдығы ұлғайтылмайынша, интерфейс қызметтік функциясынаың алдағы “теориялық” дамуы маңызды бола алмайды.

Қазіргі таңдағы жүйелік тақшаның мөлшері екіден кем емес SATA қатқыл дискіге қосылу үшін ағытпалыр бар.

3.12-сурет. SATA қатқыл дискіні қосу

SCSI. Ол әрқашан IDE-интерфейсімен қатар дамыды және басынан-ақ серверлерге арналды. Жаңа SCSI контроллері 320 Мбайт/с жылдамдықта ақпараттар жібере алады, аналогтық IDE құрылғыларына қарағанда жоғары. Сонымен қатар, SCSI интерфейсі төмендегідей артықшылықтарға ие:

· Процессорға жүктеуі аз;

· Деректерді жіберу жылдамдығы жоғары;

· Құрылғылармен бір уақытта жұмыс жасау мүмкіндігі, олар қайда орналасса да және қалай қосылып тұрса да;

· Кабель ұзындығы 3-6 м;

· Сыртқы құрылғыларды қолдану мүмкіндігі;

· Көп мөлшердегі құрылғыларды (15-ке дейін) қолдану, IDE-ға қарағанда, сонымен қатар бірнеше SCSI-контроллерлерін орнатуға болады (әдетте төрттен көп емес).

· Барлық SCSI құрылғылары үшін бір ғана үзілім жеткілікті.

· Сенімділік пен жылдам қызмет етуді көбейту үшін кэштеу, RAID технологиясын және Hot Swap-ты қолдану мүмкіндігі. Соңғы кезде аналогтық IDE-контроллерлері де пайда болды, бірақ олар SCSI-ға қарағанда әлсіздеу.

Барлық артықшылықтарына қарамастан SCSI қымбат интерфейс. Сонымен қатар SCSI қатқыл дискіні қолдану үшін SCSI контроллері қажет ол да арзан тұрмайды.

Дискінің қанша ақпарат сақтай алатыны оның көлеміне байланысты. Критикалық (жұмыс) ақпараттар көп орын алмайды (бұл серверлерге қатысты емес). Көбінесе қатқыл дискі мультимедиалық ақпараттарға толы болады (аудиожинақтар, бейнефильмдер, графикалық көріністер). Қазіргі таңда үй компьютері дискінің оптимальдық көлемі 200-300 Гбайтты құрайды.

3.13-сурет. ATA/SATA интерфейсінің кабельдері

Қатқыл дискідегі іркіліс секторларын жою

Нашар немесе іркіліс секторы - дискінің бетіндегі іркіліс жері бастиектің дискіге соғылуынан, кернеудің өзгеруінен, қатқыл дискінің электроникасының ақауы және т.б. нәтижесінде болады. Себептері көп болуы мүмкін, бірақ нәтиже біреу - өзінің қасиетін жойып, ақпаратты жазуға қолданыла алмайды. Секторда сақталған ақпараттың жойылуы және дискінің жалпы қөлемінің қысқаруы да жалғасы болып табылады.

Ақаулар кестесі

Барлық іркіліс секторлары қатқыл дискіні бірінші зауыттық тексеріс барысында пайда болады. Мұндай мүмкіндікті алу үшін, өндірушілер дискінің тіркелмеген, тікелей пайдалануға тиім салынған бірнеше бөліктерін белгілейді. Содан басқа күмәнді және іркіліс секторларының адрестері көрсетілген, арнайы ақау кестесі қолданылады. Бұл кестедегі ақпарат нақты уақыт режимінде жаңартылады және іркіліс секторларын автоматты және қолмен жою үшін арнайы утилиталар қолданылады.

P-List (Primary List) кестесі. Қатқыл дискіні өндіруші зауытында тестілеу нәтижесінде пайда болған іркіліс жерінің адресін сақтау үшін қолданылады.

G-list (Growth list). Зауыт өндірушісі сатуынан кейін, қатқыл дискі жұмысы барысында пайда болатын іркіліс секторларының адресін сақтауға арналған.

Сервомет кестесі. Сервометкалар бастиекті дискінің қажетті орнына қою үшін қолданылады. Қазіргі заманғы дискі көлемін және оған деген талаптарды ескере отырып, бүгінгі таңдағы технологияда сервометсіз жұмыс мүмкін емес. Бірақ, дискінің беткі жағы сияқты, сервометкаларда әртүрлі себептермен істен шығуы мүмкін. Жарамсыз сервометкаларды бекіту үшін, сервомет кестесі қолданылады.

Ақаулардың уақытша кестесі. Әдеттегідей, әрқашан және барлығында уақытша, аралық нәрселер болады. Сондай-ақ қатқыл дискімен де, нақтырақ ақпаратты оқу/жазу кезінде кездеседі. Бастиек өзіне берілген тапсырмаларды орындаған сайын, нашар секторларды кездестіреді. Бірақ бұл оның іркілісі немесе физикалық пайдасыз екенін білдірмейді. Электрэнергия өзгерісі нәтижесінде оған деген қатынау жылдамдығы ұлғайып немесе оқу/жазу жылдамдығы азаюы мүмкін. Дегенмен ақаулардың алдын алу үшін, дискі бақылаушысы ақаулардың уақытша кестесінде секторлардың адресін енгізеді.

P-List кестесінің көшірмесі. Ақауларды сақтау кестесінде және іркіліс секторларының өз аймағындағы секторларға қайтадан адрестеу - бұл ақаулыққа бейімді магнитті тегістік. Тосын жағдайларды болдыртпау үшін, қатқыл дискі бақылаушысы P-List ақау кестесінің көшірмесін шығарады.

Осы жүйе келесі жолмен жұмыс жасайды. Егерде бірінші зауыттық тексерісте, қайтадан қоюға келмейтін іркіліс секторы табылса, онда оның физикалық адресі P-List-қа беріліп, автоматты түрде қайтадан адрестеледі. Сонымен қатар іркіліс секторы түзетілгенімен ауыстырылады. Әрине сектордың физикалық өзгерісі мүмкін емес, сондықтан оның тек адресі ауыстырылады. Мұндай үрдіс «Remap» немесе «қайтадан адрестеу» деп аталады.

Қайтадан белгіленген іркіліс секторына, бастиек автоматты түрде қор секторына ауысып, қажетті жұмысты орындайды, яғни ақпаратты оқиды немесе жазады. Аналогты түрде сервомет ақауының кестесі толтырылады.

Қатқыл дискі саттыққа түскен кезде, оның жұмысы басталады. Оның жұмысы кезінде іркіліс секторлары G-list кестесіне түсіріледі, яғни аналогты түрде қайта адрестеуін жасайды. Сонымен қатар сервомет ақаулар кестесі және уақытша кесте толтырылады. Соңғысы басты орын алады. Нашар секторды табу арқылы, бақылаушы уақытша ақау кестесіне ақпаратты жеткізеді және оны бақылауға алады. Жинақталған ақпаратты өңдей отырып, сектордың кейбір шекарасына жеткенде, мұндай сектор іркіліс болып белгіленеді, және ақпарат G-list кестесіне енгізіледі. Егер сектор түзелсе, онда ол автоматты түрде уақытша ақау кестесінен алынып тасталады.