Александр Ватаманюк - Апгрейд, ремонт и обслуживание компьютера

Глава 6

Накопители информации

• 6.1. Общие сведения

• 6.2. Установка накопителя в корпус

Во все времена информация, особенно ценная, играла очень большую роль. Однако еще важнее было сохранить ее.

На сегодняшний день существует достаточно много устройств, которые позволяют эффективно хранить информацию и обеспечивать быстрый к ней доступ. С некоторыми из них вы можете познакомиться далее.

6.1. Общие сведения

Накопители информации бывают разные, и функционируют они также по-разному. Из наиболее «ходовых» устройств можно отметить жесткий диск, DVD-привод и USB-накопитель (flash-технология).

Жесткий диск (Hard Disk Drive, HDD), или винчестер, предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером. Эта информация может носить различный характер: документы, базы данных, видео, аудио и многое другое.

Внешне жесткий диск выглядит как металлическая коробка высотой 1,5–4 см (рис. 6.1), которая устанавливается в свободный 3,5– или 5,25-дюймовый отсек корпуса.

Рис. 6.1. Винчестер (вид сверху и снизу)

Внутри винчестера находятся одна и более пластин (дисков) специального состава, на которые и записывается информация. Данные записываются или считываются блоком магнитных головок, которые скользят над пластинами в непосредственной близости от них. Этим блоком управляет специальный высокоточный шаговый двигатель.

В рабочем состоянии пластины постоянно вращаются. Поскольку скорость вращения достаточно высока, между магнитной поверхностью и головками образуется воздушная подушка, и получается, что они как бы «парят» над пластинами (носителями) на расстоянии 0,00005–0,0001 мм.

Чем выше скорость вращения, тем выше скорость считывания информации, однако достичь высокой скорости вращения очень сложно по разным физическим причинам. На сегодняшний день наиболее распространенными являются винчестеры со скоростью вращения дисков 7200 об/мин для IDE– и SATA-дисков и 10 000–15 000 об/мин для SCSI-дисков.

Кроме скорости вращения двигателя, жесткие диски различаются интерфейсом доступа к данным, объемом, кэш-буфером, временем доступа к информации, скоростью считывания и записи данных и т. д. При выборе винчестера в первую очередь нужно обратить внимание на интерфейс, объем и скорость записи/считывания данных.

На сегодняшний день активно используются три основных типа интерфейсов жестких дисков.

IDE. Один из самых первых интерфейсов, получивший широкое распространение благодаря своей простоте, дешевизне и достаточной эффективности. IDE-контроллер встраивается прямо в жесткий диск, что избавляет от необходимости приобретать дополнительные платы расширения. Кроме того, IDE-контроллер имеется на материнской плате.

За все время его существования было разработано множество стандартов, описывающих правила и скорость обмена данными между контроллером на жестком диске и контроллером на материнской плате. На сегодняшний день наибольшее распространение получила спецификация UltraATA/133, которая позволяет передавать данные с теоретической скоростью 133 Мбайт/с.

IDE-устройства чаще всего используются в рабочих компьютерах. На серверах такие винчестеры устанавливаются редко по нескольким причинам.

• Интерфейс не позволяет полноценно работать одновременно с устройствами, подключенными к одному шлейфу данных.

Например, если DVD-привод и винчестер подключены к одному IDE-каналу, то время копирования файлов с компакт-диска на жесткий диск увеличится в два раза (контроллер не может начать обмен данными с каким-либо устройством, пока не закончится предыдущая операция).

Особенно это неприятное явление заметно, когда невозможно быстро эту самую операцию завершить. Например, если DVD-привод упорно пытается прочитать поврежденный диск, то HDD на это время становится недоступным, и возникает впечатление, что система повисла.

К счастью, это не относится к компонентам, подключенным к разным IDE-каналам. Именно поэтому рекомендуется «разносить» часто используемые устройства по разным каналам. Если у вас только два IDE-устройства (скажем, винчестер и DVD-привод), то подключение их именно таким образом (по одному на канал, на отдельный шлейф) существенно увеличит быстродействие дисковой подсистемы.

• Нагрузка на процессор. Она сказывается на производительности компьютера в приложениях, ведущих интенсивный обмен данными с диском.

• Каждое устройство требует отдельного прерывания.

• Невозможность подключать более четырех[10] устройств (причем эффективная работа возможна только с двумя из них). Единственный выход – установка дополнительного IDE-контроллера или приобретение материнской платы с большим количеством IDE-разъемов.

Для подключения IDE-устройств используется 80-жильный шлейф. Как правило, на материнской плате присутствует два стационарных IDE-разъема (у более «продвинутых» моделей – четыре).

Serial ATA. Этот тип интерфейса на сегодняшний день является самым используемым, поскольку дает возможность достичь высоких скоростей работы с данными, позволяя в случае необходимости создавать RAID-массивы. Он появился в результате дальнейшего развития IDE-интерфейса. Работа над ним началась еще в 1999 году и завершилась созданием спецификации, которая позволяет передавать данные со скоростью до 150 Мбайт/с. Потом появилась еще одна спецификация с пропускной способностью в два раза выше. В настоящий момент разрабатывается спецификация Serial ATA-3, которая обещает повысить скоростные показатели до 600 Мбайт/с.

Однако теория – это теория, а практика – это совсем другое. Она показывает, что скорость чтения информации с физического диска винчестера еще далека от теоретически возможной, поэтому дальнейшее «теоретическое» развитие спецификации интерфейса не имеет большого смысла, пока не будет увеличена реальная физическая скорость считывания данных с магнитных дисков винчестера.

На всех современных материнских платах присутствуют разъемы для подключения SATA-винчестеров, количество которых, как правило, не меньше двух.

SCSI. Он всегда развивался параллельно с IDE-интерфейсом и изначально предназначался для серверов. Современные SCSI-контроллеры поддерживают скорость передачи данных до 320 Мбайт/с, что выше, чем у аналогичных IDE-устройств. Кроме того, SCSI-интерфейс обладает следующими неоспоримыми преимуществами.

• Низкая нагрузка на процессор.

• Высокая скорость передачи данных.

• Возможность одновременной работы со всеми устройствами, где бы они ни находились и как бы ни были подключены.

• Длина кабеля, которая может составлять 3–6 м.

• Более высокая надежность (по сравнению с IDE) как контроллеров, так и SCSI-устройств.

• Возможность использования внешних устройств.

• Максимальное количество устройств (до 15) значительно больше, чем у IDE, к тому же можно установить несколько SCSI-контроллеров (обычно не более четырех).

• Для всех SCSI-устройств нужно всего лишь одно прерывание.

• Возможность использования кэширования и технологии RAID и Hot Swap – чтобы повысить надежность и быстродействие. Правда, в последнее время стали появляться и аналогичные IDE-контроллеры, но они, безусловно, не так хороши, как у SCSI.

Однако при всех своих достоинствах SCSI – дорогой интерфейс. Кроме того, для использования SCSI-винчестера необходим SCSI-контроллер, который также стоит недешево. Однако это не должно вас останавливать, если вы, к примеру, занимаетесь кодированием видео: такой винчестер будет совсем не лишним.

От объема диска зависит, сколько он сможет хранить информации. Как правило, критическая (рабочая) информация много места не занимает (это, конечно же, не касается серверов). В основном большая часть винчестера заполнена мультимедийными данными (аудиосборники, видеофильмы, графические изображения). Этого «добра» всегда было, есть и будет много. На сегодняшний день оптимальный объем диска для домашнего компьютера составляет 200–300 Гбайт. Однако если вы занимаетесь какой-то серьезной работой (например, кодированием видео), то его можно смело увеличить в три-четыре раза, тем более что на рынке уже присутствуют модели объемом 1 Тбайт. Что касается офисных компьютеров, то для них с лихвой хватит диска объемом 80–120 Гбайт.

При модернизации компьютера жесткому диску необходимо уделять особое внимание. И дело не в том, что жесткий диск должен быть большой и красивый. Дисковая подсистема – самая медленная из всех других систем, поэтому скорость работы винчестера играет очень большую роль, особенно если в компьютере установлено не так много оперативной памяти, как хотелось бы. Если оперативной памяти недостаточно, то операционная система все чаще обращается к файлу подкачки, а он как раз находится на жестком диске. Именно поэтому скорость обработки этого файла жестким диском так значима. Приобретая жесткий диск, выбирайте модель с наименьшим временем доступа и наивысшей скоростью считывания данных.