Обмеження операційної системи

На щастя, при використанні новітніх операційних систем, до числа яких відносяться Wіndows МЕ/2000/ХР, яких-небудь проблем з жорсткими дисками великої ємності практично не виникає. Варто помітити, що операційні системи більше ранніх версій мають певні обмеження, які варто враховувати при використанні високоємних накопичувачів.

Як правило, DOS не розпізнає жорсткі диски ємністю більше 8,4 Гбайт, тому що доступ до цих накопичувачів виконується за допомогою LBА-адресації, a DOS 6 і більше ранніх версій підтримує тільки CHS-адресацію.

Wіndows 95 має 32-гігабайтовое обмеження ємності жорстких дисків, причому єдиним способом, що дозволяє вийти із цього положення, є відновлення операційної системи до Wіndows 98 або більше сучасних версій. Крім того, обновлені або реалізовані в роздріб версії Wіndows 95 (які називаються також Wіndows 95 OSR 1 або Wіndows 95а) підтримують тільки файлову систему FAT 16 (16-розрядна таблиця розміщення файлів), що накладає обмеження в 2 Гбайт на максимальний розмір розділів. Таким чином, при використанні жорсткого диска ємністю 30 Гбайт вам би довелося розділити його на 15 розділів по 2 Гбайт у кожному, привласнюючи знову утвореному розділу певну букву (у цьому випадку, диски C:-Q:). Операційні системи Wіndows 95В и 95С можуть використати файлову систему FAT32, що дозволяє створювати розділи об’ємом до 2 Тбайт. Зверніть увагу, що наявність певних внутрішніх обмежень не дозволяє за допомогою програми FDІSK створювати розділи об’ємом більше 512 Мбайт.

Операційна система Wіndows 98 підтримує жорсткі диски великої ємності, але помилка, що існує в програмі FDІSK, яка поставляється з Wіndows 98, зменшує повідомлену ємність накопичувача до 64 Гбайт (при використанні жорстких дисків більшої ємності). Рішення цієї проблеми складається в установці обновленої версії FDІSK, для одержання якої вам належить звернутися на Web-вузол компанії Mіcrosoft. Ще одна помилка була виявлена при виконанні команди FORMAT в операційному середовищі Wіndows 98: при запуску програми FORMAT для обробки розділу ємністю більше 64 Гбайт відбувається форматування повністю всього розділу, але його розмір повідомляється неправильно.

Швидкодія

Важливим параметром накопичувача на жорсткому диску є його швидкодія. Цей параметр для різних моделей може варіюватися в широких межах. І як це часто буває, кращим показником швидкодії накопичувача є його ціна. Тут цілком справедливі слова, сказані із приводу гоночних автомобілів: "Швидкість коштує грошей. Наскільки швидко ви хочете їздити?".

Швидкодія накопичувача можна оцінити по двох параметрах:

• швидкості передачі даних (data transfer rate);

• середньостатистичному часу пошуку (average seek tіme).

Швидкість передачі даних

Імовірно, найбільш важливою характеристикою при оцінці загальної продуктивності накопичувача є швидкість передачі даних, але, з іншого боку, вона ж уважається найменш зрозумілою. Проблема в тім, що в наш час для кожного дисководу можуть бути визначені відразу кілька швидкостей передачі даних.

Основна проблема полягає в тому, що виробники накопичувачів часто вказують у документації до семи різних швидкостей передачі, що відносяться до того або іншого дисководу. Найменш важливою, імовірно, є максимальна швидкість передачі інтерфейсу (чомусь саме на неї користувачі найчастіше звертають увагу), що у сучасних накопичувачах АТА дорівнює 100 або 133 Мбайт/с. На жаль, далеко не всі розуміють, що фактична швидкість читання й запису даних значно менше швидкості передачі інтерфейсу. Найбільш важливою є швидкість передачі безпосередньо носіїв, що визначає, наскільки швидко виконується запис або зчитування даних, що втримуються на жорсткому диску. Швидкість передачі даних носія може бути виражена у вигляді повної швидкості (максимальної або мінімальної), максимальної або мінімальної фактичної швидкості, а також у вигляді середньої фактичної швидкості. Середня швидкість звичайно вказується досить рідко, але її легко обчислити за наявним даними.

Середня швидкість передачі даних уважається більше важливою характеристикою, чим швидкість передачі даних інтерфейсу. Це пов'язане з тим, що середня швидкість являє собою дійсну швидкість безпосереднього зчитування даних з поверхні жорсткого диска. При цьому максимальна швидкість є, скоріше, очікуваною постійною швидкістю передачі даних. Швидкість передачі носія звичайно визначається її мінімальною й максимальною величинами, хоча багато компаній, що займаються виробництвом жорстких дисків, указують тільки максимальне значення швидкості.

Наявність мінімального й максимального значень швидкості передачі носія пов'язане з використанням у сучасних накопичувачах так називаного зонного запису даних. У цьому випадку кількість секторів, що доводяться на кожну доріжку внутрішніх циліндрів буде менше, ніж у зовнішні. Як правило, жорсткий диск розділений на 16 або більше зон, причому кількість секторів на кожній доріжці (а отже, швидкість передачі даних) у внутрішніх зонах приблизно вдвічі менше, ніж у зовнішні. Швидкість обертання жорсткого диска практично постійна, тому швидкість зчитування даних із зовнішніх циліндрів приблизно вдвічі вище, ніж із внутрішніх циліндрів.

Існує певне розходження між формальною й фактичною швидкостями передачі даних. Формальна швидкість визначає, наскільки швидко біти (одиниці ємності пам'яті) можуть бути зчитані з поверхні жорсткого диска. Далеко не всі біти є бітами даних (це може бути проміжок між секторами або ідентифікатори бітів). Крім того, варто враховувати час, затрачуваний при пошуку даних на переміщення голівок з доріжки на доріжку. Таким чином, фактична швидкість передачі даних являє собою реальну швидкість зчитування даних з диска або їхнього запису на диск.

Зверніть увагу, що більшість виробників указують тільки фактичну швидкість передачі, що, як показують нескладні обчислення, становить приблизно три четвертих від повної швидкості передачі даних. Це пов'язане з тим, що користувальницькі дані на кожній доріжці становлять приблизно три чверті всіх наявних даних, певна частина яких використовується керуючими модулями або являє собою код корекції помилок (ЕСС), ідентифікатор (ІD) і інші службові дані.

Розглянемо як приклад дисковід ІBM Deskstar 120GXP, що є сьогодні одним з найшвидших накопичувачів ATA/ІDE. Його основні параметри: швидкість обертання 7 200 об/хв, повна підтримка швидкості передачі даних інтерфейсу АТА/100 (пропускна здатність інтерфейсу між контролером і системною платою 100 Мбайт/с). Варто помітити, що фактична швидкість передачі даних набагато нижча.

У табл. 10.6 наведені специфікації дисководу Ultra-ATA/100 ІBM Deskstar 120GXP зі швидкістю обертання 7 200 об/хв.

Таблиця 10.6. Швидкості передачі носія дисководу ІBM Deskstar 120GXP

Зона носія	Сектори/доріжки	Швидкість обертання. об/хв	Швидкість передачі, Мбайт/с
Зовнішня зона	928	7 200	57,02
Внутрішня зона	448	7 200	27,53
Середня зона	688	7 200	42,27

Як бачите, дійсна швидкість передачі носія коливається в межах від 57,02 до 27,53 Мбайт/с, що становить у середньому 42,27 Мбайт/с або менш половини швидкості передачі інтерфейсу. Смію вас завірити, що ви не будете розчаровані, здобуваючи дисковід зі швидкістю передачі даних, рівною 42,27 Мбайт/с. Фактично цей накопичувач є одним з найшвидших дисководів АТА на сьогоднішньому ринку. Існує безліч дисководів ATA/ІDE, що мають таку ж або більш низьку продуктивність.

Мене часто запитують про можливості модифікації інтерфейсу АТА. У багатьох комп'ютерах використовуються системні плати, що підтримують тільки режими АТА/33 (Ultra DMA Mode 2) або ATA/66 (Ultra DMA Mode 4) і не підтримуючі більше швидкі специфікації АТА/100 (Ultra DMA Mode 5) або ATA/133 (Ultra DMA Mode 6). Після того як ви довідаєтеся фактичні швидкості передачі носіїв більшості дисководів, ви зрозумієте, чому я не рекомендую встановлювати в таких системах окремі хост-адаптери АТА/100 або АТА/133 (за винятком, звичайно, тих випадків, коли необхідно приєднати кілька додаткових жорстких дисків). Якщо говорити про підвищення ефективності, то подібна модифікація не дасть ніякого практичного результату. Це пов'язане з тим, що середня швидкість передачі даних використовуваних дисководів нижче, ніж швидкість інтерфейсу АТА/33, не говорячи вже про інтерфейси АТА/66, АТА/100 або АТА/133.

Існує два основних фактори, що безпосередньо впливають на швидкість передачі даних: швидкість обертання диска й щільність лінійного запису, або кількість секторів на доріжці. Наприклад, при рівній кількості секторів на доріжці швидкість передачі даних буде вище в дисководу, що має більшу швидкість обертання. За аналогією із цим, при рівній швидкості обертання накопичувач із більшою щільністю запису буде мати більшу швидкість передачі. При порівнянні ефективності накопичувачів варто враховувати обоє факторів.

Розглянемо ще один приклад. Накопичувач Maxtor DіamondMax D540X-4G120J6, що по багатьом параметрам схожий на ІBM 120GXP, також є дисководом АТА з ємністю 120 Гбайт. Цей дисковід обертається зі швидкістю 5 400 об/хв і підтримує швидкість передачі інтерфейсу АТА/133 (режим Ultra DMA Mode 6, швидкість передачі даних якого від контролера дисководу до хост-адаптеру системної плати дорівнює 133 Мбайт/с). У табл. 10.7 наведені швидкості передачі даних 120-гигабайтового накопичувача Ultra-ATA/133 Maxtor DіamondMax D540X-4G120J6, що має швидкість обертання 5 400 об/хв.

Таблиця 10.7. Швидкості передачі носія дисководу Maxtor DіamondMax D540X-4G120J6 120 Гбайт ATA

Зона носія	Сектори/доріжки	Швидкість обертання. об/хв	Швидкість передачі, Мбайт/с
Зовнішня зона		5 400	41,29
Внутрішня зона	448	5 400	20,64
Середня зона	672	5 400	30,97

Як бачите, дійсна швидкість передачі носія коливається в межах від 41,29 до 20,64 Мбайт/с, що становить у середньому приблизно 30,91 Мбайт/с або менш однієї чверті від швидкості передачі інтерфейсу.

Зверніть увагу на порівняльні характеристики описаних 120-гигабайтовых дисководів.

Накопичувач	Швидкість обертання, об/хв	Швидкість передачі інтерфейсу. Мбайт/с	Середня швидкість передачі носія. Мбайт/с
ІBM 120GXP	7 200	100	42,27
Maxtor D540X	5400	133	30,97

Цікаво, що дисковід, що має більше високу швидкість передачі інтерфейсу (133 Мбайт/с, на відміну від 100 Мбайт/с), у дійсності виявляється більше повільним (різниця фактичних швидкостей становить приблизно 37%). Середня кількість секторів на доріжці приблизно рівна, тому настільки висока різниця між швидкостями передачі виникає головним чином через більш високу (приблизно на 33%) швидкості обертання одного з накопичувачів.

При виборі одного з 120-гігабайтових накопичувачів, що мають найбільш високу продуктивність, варто звернути увагу на дисковід з більш високою швидкістю передачі носія. Незважаючи на те що він працює з більше повільною швидкістю інтерфейсу, рівний 100 Мбайт/с (АТА-100), цей накопичувач зчитує й записує дані на 37% швидше, ніж інший накопичувач, що підтримує швидкість передачі інтерфейсу 133 Мбайт/з (АТА-133).

Як видно із цього приклада, швидкість передачі інтерфейсу ніякого значення не має. По суті, жоден з накопичувачів не дозволяє передавати дані швидше, ніж зі швидкістю 66 Мбайт/с (навіть із зовнішніх циліндрів), причому збільшення швидкості передачі інтерфейсу на продуктивність накопичувача практично не впливає. Тому, якщо ви подумуєте про придбання нової системної плати або додаткової плати хост-адаптера, намагаючись у такий спосіб підвищити продуктивність дисководу, то краще витратьте гроші на що-небудь інше. Підвищення продуктивності інтерфейсу, використовуваного для передачі даних з буфера контролера дисководу в системну плату, також не принесе очікуваного результату. Об’єм буфера подібного типу становить не більше 2 Мбайт і придатний тільки для повторюваних передач даних невеликого об’єму.

За інших рівних умов жорсткий диск, що обертається з більше високою частотою, має більше високу швидкість передачі даних, що не залежить від швидкості передачі інтерфейсу. На жаль, параметри накопичувачів збігаються досить рідко, тому для одержання більше об'єктивної інформації варто звернутися до характеристик дисководу, зазначеним у специфікації або технічному керівництві.

У наш час одним з найбільш швидких (по частоті обертання) дисководів є Seagate Cheetah X15, швидкість обертання якого дорівнює 15 000 об/хв. Швидкості передачі даних накопичувача Ultra4-SCSL'32O Seagate Cheetah X15-35LP (ST-336732LW) наведені в табл. 10.8.

Таблиця 10.8. Швидкості передачі даних дисководу Seagate Cheetah X15-35LP (ST-336732LW), 15 000 об/хв

Швидкості передачі даних	Мбит/с	Мбайт/с
Швидкість передачі інтерфейсу	2560	320,0
Повна швидкість передачі носія (максимальна)	709	88,6
Повна швидкість передачі носія (мінімальна)	522	65,3
Фактична швидкість передачі носія (максимальна)	522	69,0
Фактична швидкість передачі носія (мінімальна)	408	51,0
Фактична швидкість передачі носія (середня)	480	60,0

Для порівняння в табл. 10.9 наведені основні параметри дисководу Ultra4-SCSІ/320 Seagate Cheetah 36ES (ST-336746LW), швидкість обертання якого дорівнює 10000 об/хв.

Як видно з таблиці, незважаючи на те що дисковід зі швидкістю обертання 15 000 об/хв обертається в півтора разу швидше (на 50%), його фактична швидкість передачі даних над усе лише на 7%. Крім того, він коштує приблизно на 38% більше, ніж накопичувачі тієї ж ємності, що мають меншу швидкість обертання. Зверніть увагу, що жоден із цих дисководів навіть не наблизився до швидкості передачі даних інтерфейсу Ultra4 SCSІ (320 Мбайт/с). Проте між накопичувачами АТА й SCSІ існує досить важлива відмінність, що складається в тім, що всі дисководи SCSІ на даному каналі дозволяють більш ефективно розподіляти ширину смуги пропущення.

Таблиця 10.9. Швидкості передачі даних дисководу Seagate Cheetah 36ES (ST-336746LW), 10000 об/хв

Швидкості передачі даних	Мбит/с	Мбайт/с
Швидкість передачі інтерфейсу	2560	320,0
Повна швидкість передачі носія (максимальна)	682	85,3
Повна швидкість передачі носія (мінімальна)	520	65,0
Фактична швидкість передачі носія (максимальна)	506	63,2
Фактична швидкість передачі носія (мінімальна)	393	49,1
Фактична швидкість передачі носія (середня)	449	56,2

Для одержання відомостей про швидкості передачі конкретного дисководу зверніться до специфікації або документації/керівництву, прикладеному до накопичувача. Звичайно необхідну документацію можна завантажити з відповідного Вузол-Web-вузла виготовлювача. У ній часто вказується максимальна й мінімальна кількість секторів на доріжці. Ці величини, а також швидкість обертання жорсткого диска можуть бути використані для обчислення фактичної швидкості передачі даних. Для цього необхідно визначити точну кількість фізичних секторів, що доводяться на кожну доріжку зовнішньої й внутрішньої зон. Отже, ви повинні знати, що конфігурація багатьох накопичувачів підтримує трансляцію секторів, тобто кількість секторів на доріжці, повідомлене базовою системою висновку, має мало загального з фактичними характеристиками дисководу. Для обчислень краще підходять не параметри, повідомлені BІOS, а фактичні фізичні параметри жорсткого диска.

Знаючи кількість секторів на доріжці (SPT) і швидкість обертання жорсткого диска, можна без легко визначити фактичну швидкість передачі носія MTR (Medіa Transfer Rate), виражену в Мбайт/с. Для цього необхідно скористатися наступною формулою:

MTR = SPT х 512 х RPM/60/1 000 000.

Тут SPT (Sector Per Track) - кількість секторів на доріжці, 512 - кількість байтів даних у кожному секторі, RPM (Rotatіons Per Mіnute) - частота обертання дисків (оборотів у хвилину), 60 - кількість секунд у хвилині.

Наприклад, накопичувач ІBM Deskstar 120GXP, швидкість обертання якого дорівнює 7 200 об/хв, містить у середньому 688 секторів на доріжці. Середня швидкість передачі носія для даного накопичувача визначається в такий спосіб:

688 х 512 х (7200/60)/1 000000= 42.27 Мбайт/с.

Використовуючи цю формулу можна обчислити реальну швидкість передачі даних будь-якого жорсткого диска. Для цього досить усього лише знати швидкість обертання й середню кількість секторів на доріжці.