Считывающие головки в современных НЖМД «летают» на расстоянии всего лишь нескольких сотых долей микрона от поверхности магнитных дисков, линейная скорость которых достигает почти 160 км/ч. И при этом они должны точно позиционироваться на дорожки, отстоящие друг от друга на ничтожные 8 мкм.

Даже на фоне невиданного взлета вычислительной мощи процессоров этот ключевой компонент любой компьютерной системы представляет собой поразительное достижение современной технической мысли. Не так давно винчестер на 40 Мбайт считался весьма респектабельным и вместительным, однако успехи в технологии магнитной записи и возросшая плотность размещения данных привели к появлению устройств памяти, поражающих наше воображение.

Взять, к примеру, лидера этого обзора 7200-об/мин накопитель Barracuda 50 компании Seagate Technology, который вмещает 50 Гбайт дискового пространства в 3,5-дюйм блоке высотой 1,6 дюйма. В предыдущем обзоре жестких дисков (см. CRN/RE № 6(41) от 27 марта 1998 г.) нормальным явлением были 9-Гбайт модели. Сегодня же обычными стали НЖМД на 18 и даже 36 Гбайт, да и цены по сравнению с прошлым годом упали примерно вдвое.

Тест-центр относит к классу накопителей большой емкости все устройства емкостью свыше 10 Гбайт. Благодаря значительному прогрессу в технологии реселлеры и их клиенты за те же деньги могут теперь получить гораздо больше дискового пространства.

О жестких дисках

Какова бы ни была их конструкция, жесткие диски подчиняются неумолимым законам физики. Иными словами, требуется время, чтобы переместить и позиционировать физический объект — головку. Ниже приводится краткое описание нескольких ключевых параметров, определяющих быстродействие накопителя.

Время поиска, или позиционирования головок, измеряемое в миллисекундах (мс), показывает, сколько времени требуется накопителю, чтобы переместить головку чтения/записи с одной дорожки на другую. Если для перемещения на соседнюю дорожку достаточно лишь 2 мс, то переход с самой внешней на внутреннюю дорожку может потребовать в 10 раз больше времени.

Накопители состоят из нескольких отдельных дисков, находящихся друг на друге, на каждую из сторон которых приходится по одной головке. Время переключения головок, также измеряемое в миллисекундах, показывает, сколько нужно, чтобы переключиться с одной головки чтения/записи на другую, что более эффективно, чем переключение между дорожками. Дорожки разных дисков, одинаково удаленные от оси вращения, образуют так называемый цилиндр. Время переключения между цилиндрами, тоже измеряемое в мс, аналогично времени позиционирования, но указывает, сколько мс требуется головкам для перемещения с одного цилиндра на другой.

Когда головка уже установлена на искомую дорожку, необходимо еще некоторое время, чтобы диск повернулся на нужный сектор. Это время ожидания называется задержкой поворота диска; величина ее зависит от скорости вращения дисков устройства (об/мин): чем она выше, тем задержка меньше. Время доступа к данным указывает, сколько времени требуется головке, чтобы найти определенную дорожку и нужный сектор (или секторы) на ней. Время доступа включает время позиционирования, переключения головок и задержки поворота диска.

Кэширование чтения дает возможность непрерывно считывать данные, пока не будет заполнен буфер; оно происходит и после того, как искомые данные уже найдены. Такая выборка с упреждением позволяет хранить в памяти данные, которые, возможно, потребуются позднее. Извлечение нужных данных из кэша происходит намного быстрее, чем непосредственно с диска. Кэширование записи означает аналогичную буферизацию данных, поступающих на хранение, что обеспечивает их непрерывную запись на носитель со скоростью, допускаемой конструкцией устройства.

Скорость передачи данных, измеряемая в Мбайт/с, — это скорость их переноса от накопителя к контроллеру и от него к центральному процессору. Пропускная способность устройства отражает как время доступа, так и скорость передачи.

Большинство НЖМД оснащены интерфейсом IDE (Intelligent Disk Electronics), известным также под названием интерфейс AT, или ATA (Advanced Technology Attachment). Последняя версия IDE-интерфейса носит название Ultra ATA; она обеспечивает максимальную скорость передачи данных, равную 66,6 Мбайт/с (для всей шины, а не отдельного накопителя). Технология прямого доступа к памяти (ПДП) позволяет периферийным устройствам передавать данные непосредственно в системную память без участия процессора.

Более быстрый интерфейс SCSI также претерпел ряд усовершенствований за прошедшие годы; последняя его версия — Ultra2 SCSI LVD (Low Voltage Differential — низковольтный дифференциальный). Этот интерфейс обеспечивает скорость передачи до 80 Мбайт/с, но опять-таки для всей шины, а не отдельного накопителя.

Сегодняшние жесткие диски обладают не только высокой пропускной способностью и большой емкостью, но и определенным «интеллектом». Обычный НЖМД никак не сообщает о приближающемся отказе. В большинство устройств нового поколения входит специальная система SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology — автомониторинг, анализ и уведомление).

Эта технология помогает прогнозировать надежность накопителя на основе мониторинга высоты движения головок над поверхностью дисков, пропускной способности, времени разгона и других ключевых рабочих характеристик. Технология SMART как нельзя более актуальна для сегодняшних НЖМД: 36 или 50 Гбайт данных, хранимых на одном устройстве, — это целое состояние, потеря которого может нанести непоправимый ущерб.