Spis treúci:

I.           Wstæp2

Dyski twarde2

Budowa i dziaùanie3

a)      Gùowice5

b)      Kodowanie.6

c)      MZR..6

d)      PRML6

e)      Zapis magnetyczny7

Wydajnoúã8

Parametry..9

a)      Pojemnoúã..9

b)      Czas dostæpu.9

c)      Liczba talerzy.10

d)      Liczba gùowic.10

e)      Transfer wewnætrzny.10

f)       Úredni czas dostæpu.11

g)      Transfer zewnætrzny..11

h)      Liczba obrotów na min.11

i)        Cache.11

j)        MTBF11

k)      MBR12

l)        Pobór mocy.12

m)    Interfejs ATA, macierz, IDE, SCSI13

n)      Szybkoúã obrotowa19

o)      Szybkoúã przesyùania danych19

FAT, HPFS, NTFS20

a)      FAT.20

b)      HPFS (High Performance File System) – system plików OS/2..21

c)      NTFS (NT File System) – Windows NT.22

d)      Oznaczenia producentów.23

I Wstæp

Opis naszej pracy dyplomowej pomoýe ci szybko zapoznaã siæ z podstawowymi parametrami dysku twardego oraz umoýliwi w bardzo prosty sposób poprawnie skonfigurowaã i partycjonowaã „twardziela”.

Kaýda procedura zostaùa opisana zatem wykonanie zadania nie powinno sprawiã kùopotów.

W opisie ãwiczenia znajduje siæ sùowniczek, który w ùatwy i prosty sposób zaznajomi ciebie z podstawowymi okreúleniami dotyczàcymi dysku twardego.

Dyski twarde.

Dyski twarde sà niezbædnym elementem wyposaýenia kaýdego PC, przy czym jest to element istotnie wpùywajàcy nie tylko na caùkowità wydajnoúã komputera, ale i na komfort jego uýywania. Zwùaszcza w kontekúcie coraz to bardziej „rozepchanych” pakietów oprogramowania.

Poszczególne kràýki dysku twardego pokryte sà warstwà ferromagnetyku (dwu-lub trójtlenek ýelaza) sùuýàcà do zapisu informacji. Kràýki te (talerze) pozostajà w zwykùych dyskach na staùe w obudowie i tworzà razem z gùowicami zapisujàco-odczytujàcymi praktycznie jednà caùoúã.

Trudno dzisiaj sobie wyobraziã peceta bez twardego dysku, który „nigdy nie jest za duýy”.

Nowe programy wymagajà coraz szybszych procesorów i moduùów pamiæci (RAM. Cache). Twardym dyskom poúwiæca siæ jakby nieco mniej uwagi, choã majà one nieraz zasadniczy wpùyw na ogólnà wydajnoúã systemu. Czæsto w praktyce okazuje siæ, ýe w seryjnie zmontowanym PC wùaúnie twardy dysk jest „wàskim gardùem”, hamujàc nieraz znacznie caùy system.

Twarde dyski z biegiem lat staja siæ coraz mniejsze, jeúli chodzi o rozmiary i coraz wiæksze, jeúli chodzi o pojemnoúã.

Rozwój technologiczny dysków twardych na przestrzeni ostatnich kilkudziesiæciu lat, pod wzglædem dynamiki moýna porównaã chyba tylko z rozwojem ukùadów scalonych. Za pierwszy dysk twardy uznaje siæ wytworzone przez koncern IBM urzàdzeni IBM 305 RAMAC (Randmo Access Method of Accounting and Control). Dysk ten „ujrzaù” úwiatùo dzienne 13 wrzeúnia 1956 roku i mógù pomieúciã zawrotnà w tamtych czasach iloúã danych: ok. 5MB na, bagatela, 50 talerzach o 20-calowej úrednicy kaýdy!

Pierwszym dyskiem zastosowanym w komputerze PC, a dokùadniej w firmowanych przez IBM komputerach IBM PC/XT, byù opracowany przez firmæ Seagate 5,25-calowy model ST-412. przy znacznie mniejszych od swojego „przodka” rozmiarach miaù aý 10 MB pojemnoúci. Ten pierwszy stosowany w PC dysk juý znacznie bardziej przypominaù obecnie produkowane modele. Gùowice odczytujàce i zapisujàce dane na talerzach dysku nie dotykaùy bezpoúrednio powierzchni noúnika, czyli podobnie jak w obecnie produkowanych modelach. Oczywiúcie na poczàtku lat 80. nikt nie sùyszaù o tak obecnie popularnym w PC interfejsie ATA, a wszystkie parametry wydajnoúciowe dysku znacznie odbiegaùy od tego, co udaje siæ uzyskaã, stosujàc obecnie produkowane modele. Jednak sama idea dziaùania i zaùoýenia konstrukcyjne pozostaùy.

Na poczàtku 1980 roku wprowadzono, wraz z rozpowszechnieniem komputerów osobistych, dostæpne dla wszystkich dyski o úrednicy 5,25 cala. Ich pojemnoúã wynosiùa od 5 do 10 MB.

Dziú napædy HDD wyposaýone sà w talerze o úrednicy 3,5 cala. Ich pojemnoúã liczona jest w gigabajtach.

Budowa i dziaùanie:

Twarde dyski róýnià siæ wymiarami zewnætrznymi, sposobem podùàczenia (interfejsem) oraz róýnymi procedurami zapisu magnetycznego. Wyróýniã moýemy (na podstawie interfejsu) cztery gùówne typy twardych dysków:

Dyski ze zùàczem ST506/ST412

Dyski ze zùàczem ESDI

Dyski ze zùàczem SCSI

Dyski ze zùàczem (E)IDE

Standardowym dyskiem w dzisiejszych pecetach jest typ (E)IDE (Enhanced Integrated Device Electronic) oraz, w wydajniejszych systemach, dysk SCSI, który doczekaù siæ w miædzyczasie kilku róýnych specyfikacji. Róýnice w szybkoúci i przepustowoúci obu rodzajów dysków sà w obecnie produkowanych modelach praktycznie niezauwaýalne, a przewaga SCSI polega raczej na zaletach samego interfejsu, który pozwala na jednoczesne podùàczenie do 7 róýnych urzàdzeñ (w wersji standardowej). Zwiàzane z tym moýliwoúci konfiguracyjne sà zdecydowanie wiæksze niý w przypadku EIDE.

Pozostaùe rodzaje twardych dysków to modele juý nie produkowane i w zasadzie przestarzaùe. Jednakýe, poniewaý jeszcze do niedawna byùy masowo montowane w pecetach i do dziú z powodzeniem wypeùniajà swoje zadania, zajmiemy siæ nimi. O tym, czy dany komputer moýna wyposaýyã w nowy lub w dodatkowy twardy dysk decyduje przede wszystkim typ interfejsu.

Stosowana w dyskach sztywnych technika zapisu nie odbiega od tej, z jakà mamy do czynienia w magnetofonie czy w kartach telefonicznych, a takýe w dyskietkach. Wytwarzane przez elektromagnetycznà gùowicæ pole magnetyczne powoduje uporzàdkowanie domen magnetycznych w noúniku ferromagnetycznym o szerokiej pætli histerezy, a ruch tak zapisanego noúnika w pobliýu gùowicy odczytujàcej powoduje w niej indukcjæ sygnaùu elektrycznego, odpowiadajàcego zapisanym danym. Wspóùczesna technologia do odczytu danych uýywa, zamiast gùowic indukcyjnych, póùprzewodnikowych elementów magnetorezystywnych, umoýliwiajàcych zwiækszenie zarówno odczytywalnej gæstoúci zapisu, jak i zwiækszenie szybkoúci odczytu.

Dysk staùy naszego PC to wirujàcy talerz lub zespóù talerzy o powierzchni pokrytej noúnikiem magnetycznym, a odpowiednio ustawiane na tych powierzchniach gùowice zapisujà i odczytujà dane. Gùowice umieszczone sà na przypominajàcym ramiæ gramofonu ramieniu pozycjonujàcym i dociskane do powierzchni dysku spræýynami, ale podczas obrotów dysku nie stykajà siæ z nià – powstajàca w wyniku szybkich obrotów talerzy „poduszka powietrzna” utrzymuje gùowice nad powierzchnià. Rozwiàzanie takie nazywane jest „pùywajàcymi gùowicami” i jak na razie jest bezkonkurencyjne i stosowane powszechnie, chociaý sà juý w toku prace nad innymi sposobami prowadzenia gùowic.

Jak juý wspomniaùem, gùowice dysku sà zamontowane na konstrukcji obrotowej, budzàcej skojarzenie z ramieniem gramofonu. Sùuszne optycznie skojarzenie nie jest jednak prawdziwe. Podczas gdy ramiæ gramofonu byùo prowadzone przez úcieýkæ zapisu na pùycie, to z ramieniem gùowic dysku jest zupeùnie inaczej – musi ono byã ustawione tak, by gùowice znalazùy siæ nad odczytywanà wùaúnie úcieýkà (czy raczej – na odczytywanym „cylindrze”). W pierwszych konstrukcjach dysków sztywnych pozycjonowanie gùowic byùo realizowane przez mechanizm napædzany silnikiem krokowym (rozwiàzanie takie jest do dziú stosowane w napædach dyskietek). W miaræ wzrostu wymagañ szybkoúciowych stosowano inne rozwiàzania, spoúród których optymalnym jak na razie okazaùo siæ voice coil, czyli ukùad magnetodynamiczny, wzorowany na stosowanym w gùoúnikach (stàd nazwa) – umieszczona w polu silnego magnesu staùego cewka porusza siæ zgodnie z przepùywajàcym przez nià pràdem, ustawiajàc w odpowiedniej pozycji zwiàzane z nià mechanicznie ramiæ gùowic dysku. Technika ta pozwoliùa na zmniejszenie czasu pozycjonowania gùowic na zadanej úcieýce z kilkudziesiæciu do kilku milisekund, a przy przejúciach pomiædzy kolejnymi úcieýkami nawet poniýej jednej milisekundy.

Tradycyjnie w komputerze PC AT adresowanie dysku przez przerwanie 13 BIOS-u (INT 13) odbywaùo siæ za pomocà trzech parametrów: cylindra, gùowicy i sektora (tzw. adresowanie CHS od sùów Cylinder, Head, Sector). Konwencjonalne funkcje INT 13 uýywaùy 24 bitów do reprezentacji adresów, zatem moýliwe byùo jedynie zaadresowanie obszaru o pojemnoúci 8,4 GB (224×512 bajtów/sektor = 8,4 GB). W celu przekroczenia tej granicznej wartoúci producenci wprowadzili dwa nowsze sposoby (stosowane wùaúnie w dzisiejszych dyskach) adresowania.

Pierwszy polegaù na rozszerzeniu reprezentacji adresu w konwencji CHS do 32 bitów, drugi – czæúciej stosowany – uýywaù zupeùnie odmiennej metody noszàcej nazwæ LBA. W metodzie LBA (Logical Block Addressing) stosowane jest adresowanie 28-bitowe, co pozwala na zaadresowanie obszaru do granicznej (znowu!) pojemnoúci wynoszàcej: 228×512 bajtów/sektor = 137,4 GB. Jest to wartoúã jak na razie nieosiàgalna dla przeciætnego posiadacza komputera (dla producentów – owszem; nie tak dawno Quantum poinformowaùo o wyprodukowaniu dysku o pojemnoúci ponad 200 GB!). Ten wùaúnie tryb adresowania jest zalecany i zaimplementowany w BIOS-ach wiækszoúci dzisiejszych PC-tów.

Zapis na dysku dokonywany jest w formie koncentrycznych úcieýek, podzielonych na sektory. Doúã tajemnicze pojæcie „cylinder”, wystæpujàce w opisie parametrów dysku i nie znajdujàce bezpoúredniego odbicia w jego konstrukcji, to grupa úcieýek o tym samym numerze na wszystkich powierzchniach roboczych. Liczba gùowic odpowiada liczbie roboczych powierzchni talerzy dysku.

Taki opis parametrów fizycznych dysku oraz wynikajàcy z niego tryb adresowania stanowiùy pierwotnie podstawæ rozumienia zapisu na dysku przez wszystkie systemy operacyjne. Opis CHS (cylinder/head/sector) sprawdzaù siæ bardzo dobrze w czasach, gdy caùoúcià procesu zapisu i odczytu danych zarzàdzaùa jednostka centralna przy wspóùudziale doúã prymitywnego sterownika. Nietrudno jednak zauwaýyã, ýe caùkowita dùugoúã pierwszej, najbardziej zewnætrznej úcieýki jest znacznie wiæksza od dùugoúci ostatniej, najbliýszej osi talerza. Liniowa gæstoúã zapisu jest staùa dla wszystkich úcieýek (po prostu – maksymalna), a przy staùej liczbie sektorów na kaýdej kolejnej úcieýce (liczàc od ostatniej do pierwszej) marnowaùaby siæ coraz wiæksza iloúã miejsca. Dlatego juý od doúã dawna stosuje siæ technikæ MZR (Multiple Zone Recording), maksymalnie wykorzystujàcà dostæpnà powierzchniæ talerzy – liczba sektorów w ostatnim cylindrze dysku, wynikajàca z liniowej gæstoúci zapisu, pozostaje staùa w kolejnych cylindrach do chwili, gdy iloúã wolnego miejsca pozwoli na dodanie jednego sektora wiæcej. Na dysku powstajà w ten sposób kolejne strefy, charakteryzujàce siæ rosnàcà liczbà sektorów w miaræ zbliýania siæ do krawædzi talerza.

W poczàtkowym okresie stosowania MZR praktykowano technikæ przeliczania geometrycznej lokalizacji danych na logiczne parametry systemu CHS. Wymagaùo to doúã kùopotliwego, ræcznego wprowadzania parametrów przeliczeniowych konkretnych modeli dysków do pamiæci konfiguracji systemu (tzw. Setup). Od problemu indywidualnych parametrów dysków uwolniùy nas dopiero: z jednej strony rozwój interfejsu ATA, dziæki któremu system byù w stanie samodzielnie odczytaã z dysku i przyjàã do wiadomoúci przeliczeniowe parametry, z drugiej zaú – wprowadzenie BIOS-u funkcji obsùugi trybu LBA (Logical Block Addressing), uniezaleýniajàcego adresowanie danych na dysku od ich fizycznej lokalizacji na nim.

a)    Gùowice

Gùowice magnetorezystywne :

Twardy dysk ze swoimi maleñkimi elementami wykonanymi z dokùadnoúcià przy której, zegarmistrzowska precyzja przypomina raczej kowalskà robotæ to w istocie arcydzieùo technologii. Prawdziwym cudem jest jednak gùowica. W nowoczesnych konstrukcjach stosuje siæ tak zwane gùowice magnetorezystywne.

Gwoli úcisùoúci powinno siæ raczej uýywaã okreúlenia „hybrydowe” – do zapisu danych sùuýy elektromagnetyczna gùowica cienkowarstwowa (jej mikroskopijna ceweczka ma okoùo 10 zwojów), gùowica magnetorezystywna sùuýy do odczytu. Wykorzystuje ona efekt zmiany opornoúci elektrycznej specjalnego materiaùu (stop ýelaza i niklu) przy zmianie pola magnetycznego i jest o wiele czulsza od gùowicy elektromagnetycznej. Pozwala to znacznie zmniejszyã powierzchniæ zajmowanà przez kaýdy bit informacji, a wiæc – zwiækszyã gæstoúã zapisu.   Wspóùczesne dyski charakteryzujà siæ gæstoúcià rzædu 1 gigabita na cal kwadratowy, zaú w laboratoriach IBM (to wùaúnie w nich stworzono pierwsze gùowice magnetorezystywne) osiàgniæto w grudniu 1996 roku gæstoúã 5 gigabitów na cal kwadratowy.

Przy tej gæstoúci na jednym calu dùugoúci úcieýki mieúci siæ 240 tysiæcy bitów, na jeden cal promienia dysku przypada 21 tysiæcy úcieýek, a jeden bit zajmuje powierzchniæ 1,2 na 0,1 mikrometra (przekrój ludzkiego wùosa zmieúciùby okoùo 1000 bitów). Dziæki doskonaleniu technologii GMR (Giant Magnetoresistive Effect) naukowcy przewidujà osiàgniæcie przed koñcem wieku gæstoúci 10 Gb na cal kwadratowy.

Pozycjonowanie gùowicy:

Kiedyú na potrzeby „nawigacji” zarezerwowana byùa caùa jedna powierzchnia dysku, na której zapisane byùy znaczniki úcieýek i sektorów dla pozostaùych gùowic – system taki nazywaù siæ „dedicated servo”. Dzisiejsze napædy wykorzystujà technologiæ „embedded servo” – znaczniki umieszczone sà na powierzchniach roboczych i przemieszane z obszarami danych. Wiàýe siæ to co prawda z przydzieleniem elektronice dysku dodatkowych zajæã, pozwala jednak zwiækszyã efektywnà pojemnoúã urzàdzenia. W celu unikniæcia bùædów odczytu gùowica musi znajdowaã siæ dokùadnie nad úrodkiem danej úcieýki. Nie jest to wcale ùatwe zadanie, gdyý pod wpùywem ciepùa materiaù, z którego wykonane sà pùyty dysku, moýe ulec odksztaùceniom. W odróýnieniu od tradycyjnej techniki Servo, przy której gùowica musiaùa regularnie korzystaã ze úcieýki sterujàcej, aby zoptymalizowaã swojà pozycjæ, mechanizm Embedded Servo wykorzystuje informacje sterujàce zapisane na kaýdej úcieýce. Gùowice zapisujàco – odczytujàce mogà wiæc korzystaã z nich przez caùy czas, co umoýliwia dokùadniejsze pozycjonowanie. Technika Embedded Servo dziaùa na podobnej zasadzie, jak automatyczny pilot, który nieprzerwanie dba o utrzymanie wùaúciwego toru lotu.

Stosowana dawniej okresowa kalibracja gùowicy dysku powodowaùa natomiast dodatkowe przerwy w transmisji danych.Inteligentne ukùady sterujàce pozwoliùy takýe zmieniã sposób przesuwania gùowicy nad szukanà úcieýkæ – niegdyú sùuýyùy do tego stosunkowo powolne i zawodne silniczki krokowe (do dziú uýywane w stacjach dyskietek zdradzajà swà obecnoúã charakterystycznym burczeniem), teraz delikatne jak piórko kolibra ramiæ gùowicy wychylane jest na podobieñstwo wskazówki miernika elektrycznego za pomocà cewki, przez którà przepùywa pràd o odpowiednio dobranym natæýeniu (tzw. voice coil) – dziæki temu úredni czas dostæpu do danych to dziú 10 lub mniej milisekund. Niektóre firmy stosujà technologiæ „Read on Arrival”, wykorzystujàcà mechanizm korekcji bùædów – pierwsza próba odczytu podejmowana jest jeszcze zanim gùowica ustabilizuje siæ nad ýàdanà úcieýkà; albo próba siæ powiedzie, albo skutecznie zadziaùa mechanizm korekcji bùædu odczytu, w najgorszym przypadku trzeba bædzie ponowiã odczyt – nic do stracenia, a moýna zyskaã cenne milisekundy.

Odlegùoúci:

Odlegùoúã gùowicy od noúnika (ok. 2 milionowych czæúci cala), jest o wiele mniejsza od úrednicy ludzkiego wùosa, przez tak wàskà szczelinkæ nie przechodzi nawet úwiatùo! Aby umoýliwiã dostæp do poszczególnych úcieýek, zawieszone obrotowo ramiæ wychyla siæ na podobieñstwo wskazówki miernika, poruszane polem cewki magnetycznej – ukùad taki, zwany voice coil, zapewnia szybkoúã ruchu duýo wiækszà od stosowanych w pierwszych konstrukcjach silniczków krokowych.

b)    Kodowanie

Kodowanie danych:

Zapis danych binarnych w formie magnetycznej nie jest dokonywany bezpoúrednio „bit w bit” – dane przeznaczone do zapisu sà kodowane wedùug pewnych algorytmów, których zadaniem jest usprawnienie odczytu, a takýe zapewnienie wiækszej jednoznacznoúci zapisu. Kodowanie danych przeznaczonych do zapisu skùada siæ z dwu faz – najpierw do zapisywanych danych dodawane sà dane nadmiarowe umoýliwiajàce detekcjæ i korektæ ewentualnych bùædów odczytu (CRC – Cyclic Redundancy Code – najprostszy, a zarazem jeden z najefektywniejszych algorytmów wprowadzania danych nadmiarowych dla celów korekcji bùædów), nastæpnie zaú wynikowe wartoúci sà przeksztaùcane tak, by uniknàã powtarzania dùuýszych ciàgów powtarzajàcych siæ zer czy jedynek.

Historycznie pierwszym systemem kodowania danych byù MFM dziú juý zupeùnie nie stosowany, wyparty nastæpnie przez kodowanie RLL (Run Lenght Limited) stosowane w dyskach sztywnych do niedawna, a wciàý jeszcze uýywane przy zapisie na dyskietkach. Obecnie powszechnie stosowanà technikà kodowania danych na dysku jest PRML (Partial Response Maximum Likelihood) która zapewnia najwiækszà efektywnà gæstoúã zapisu, a takýe najniýszà stopæ bùædu odczytu danych. Technika PRML wymaga stosowania w ukùadach sterujàcych dysku specjalizowanych procesorów o duýej mocy, jednak technologie krzemowe sà obecnie na tyle tanie, ýe uzyskiwane dziæki nim zwiækszenie gæstoúci zapisu z nawiàzkà wyrównuje nieco wyýszy koszt wbudowanej  w dysk elektroniki.

c)     MZR

MZR – Multiple Zone Recording – zapis wielostrefowy:

Nietrudno zauwaýyã, ýe w wyniku podziaùu kaýdej úcieýki na staùà liczbæ sektorów, sektory znajdujàce siæ dalej od osi dysku bædà znacznie dùuýsze (dùugoúã sektorów wewnætrznych jest ograniczona „od doùu” maksymalnym upakowaniem bitów na jednostkæ powierzchni). Aby zapobiec ewidentnemu marnotrawstwu, podzielono dysk na kilka stref o okreúlonej liczbie sektorów (od 60 do 120 sektorów na úcieýkæ), coraz wiækszej dla stref bliýszych obwodowi dysku. Zysk jest ewidentny (o okoùo 25% wiæksza pojemnoúã i wydajnoúã), przy okazji wychodzi na jaw drobne oszustwo: jak to siæ ma do liczby sektorów na úcieýkæ deklarowanej w „Setupie” BIOS? Ano, BIOS mówi swoje, a elektronika dysku po cichu dokonuje przeliczeñ

Maùo tego, wewnàtrz dysku dzieje siæ jeszcze coú, o czym ani uýytkownik, ani system operacyjny nie majà zielonego pojæcia. Chodzi mianowicie o system obsùugi bùædów. Oczywiúcie, dane zapisywane na dysku wyposaýone sà w dodatkowe informacje umoýliwiajàce funkcjonowanie systemu korekcji „w locie” (ECC on the fly, kodowanie Reed-Solomon itd). Oprócz tego jednak na kaýdej úcieýce zarezerwowana jest pewna liczba sektorów, które w przypadku pojawienia siæ fizycznych uszkodzeñ noúnika „podstawiane” sà przez wewnætrzny mikroprocesor napædu zamiast sektorów wadliwych – dzieje siæ to caùkowicie niezauwaýalnie dla úwiata zewnætrznego. Notabene, wewnætrzne ukùady mikroprocesorowe, w które wyposaýone sà wspóùczesne napædy, majà moc przetwarzania porównywalnà z co najmniej z IBM PC/AT.

d)    PRML

PRML (Partial Response Maximum Likelihood):

Wiækszoúã napædów jeszcze do niedawna podczas odczytu danych uýywaùa techniki zwanej peak detection (wykrywanie wartoúci ekstremalnych – maksimum siùy sygnaùu). W miaræ wzrostu gæstoúci zapisu rozróýnienie sàsiednich wartoúci szczytowych sygnaùu od siebie nawzajem i od tzw. tùa stawaùo siæ coraz trudniejsze. Problem ten rozwiàzywano wstawiajàc pomiædzy sàsiadujàce szczyty („jedynki”) rozdzielajàce chwile ciszy („zera”). Takie postæpowanie sprowadzaùo siæ do kodowania zerojedynkowych ciàgów za pomocà ciàgów bardziej przejrzystych, czyli ùatwiej identyfikowalnych, lecz z koniecznoúci dùuýszych. To oczywiúcie obniýaùo efektywnà gæstoúã zapisu danych, a w konsekwencji takýe wydajnoúã napædu.

Z pomocà przyszùa opracowana na potrzeby dùugodystansowej komunikacji w przestrzeni kosmicznej technologia PRML (Partial Response Maximum Likelihood). Pochodzàcy z gùowicy odczytujàcej analogowy sygnaù jest próbkowany w wielu miejscach, a nastæpnie cyfrowo filtrowany przez wbudowany w elektronikæ dysku dedykowany procesor sygnaùowy DSP. Uzyskanà w ten sposób próbkæ analizuje siæ algorytmem Viterbi. Sprawdza on wszystkie kombinacje danych, które mogùy wygenerowaã zbliýony ciàg i wybiera tæ najbardziej prawdopodobnà. Umoýliwia to dodatkowe zwiækszenie czuùoúci kanaùu odczytu i istotne zmniejszenie prawdopodobieñstwa wystàpienia bùædów odczytu. Najlepsze efekty daje poùàczenie technologii PRML z magnetorezystywnà gùowicà odczytujàcà ze wzglædu na dobrà jakoúã generowanego przez nià sygnaùu analogowego. Gùowica magnetorezystywna (MRH) wykorzystuje inne zjawisko fizyczne niý gùowice, zbliýone konstrukcjà do stosowanych w zwykùych magnetofonach. Element czytajàcy MRH jest wykonany z substancji zmieniajàcej opornoúã w polu magnetycznym, wiæc namagnesowanie noúnika bezpoúrednio rzutuje na natæýenie pùynàcego przez gùowicæ MR pràdu. Istotnà zaletà technologii MR jest wiæksza czuùoúã, pozwalajàca na radykalne zwiækszenie gæstoúci zapisu, a co za tym idzie – wzrost pojemnoúci napædu przy zachowaniu jego rozmiarów.

PRML oznacza takýe innà metodæ kodowania danych na dysku: o ile przejúcie ze starej metody MFM (Multiple Frequency Modulation) na bardziej zaawansowanà RLL (Run Length Limited) oznaczaùo wzrost upakowania danych o okoùo 50%, PRML daje tu kolejne 20-40% zysku (róýne êródùa podajà róýne wartoúci).

e)     Zapis magnetyczny

Napæd róýni siæ od innych pamiæci (jak np. RAM czy Cache wykonanych przewaýnie z póùprzewodnikowych obwodów elektrycznych) tym, ýe skùada siæ z wielu mniej lub bardziej skomplikowanych czæúci mechanicznych. Jednà z konsekwencji tego faktu jest naturalny proces zuýywania siæ napædów, co po dùuýszej eksploatacji prowadzi do bùædów w zapisie i odczycie, a nawet do caùkowitej niesprawnoúci. Inaczej jest w przypadku elektronicznych noúników pamiæci, które nie zuýywajà siæ w normalnej eksploatacji, tylko w wyniku niewùaúciwego obchodzenia siæ z nimi. Urzàdzenie skùadajàce siæ z mechanicznych i obracajàcych siæ czæúci, jakim jest kaýdy twardy dysk wraýliwe jest na dziaùanie takich czynników zewnætrznych, jak upuszczenie czy wstrzàsy w czasie pracy i moýe w ich wyniku zostaã powaýnie uszkodzone.

Techniki zapisu magnetycznego:

Wúród napædów rozróýnia siæ dwa zasadniczo róýne sposoby zapisu, a wiæc i odczytu informacji: magnetyczny jak w przypadku twardych dysków. W kaýdym pececie znajduje siæ specjalny kontroler napædów, które z reguùy steruje zarówno napædem dyskietek jak i dyskiem twardym (jednym lub kilkoma). Cyfrowe (zerojedynkowe) informacje przeznaczone do zapisu trafiajà do kontrolera. Nastæpnie zamieniane sà w impulsy magnetyczne, a dokùadniej, zmienia siæ kierunek przepùywu pràdu w cewce powodujàc zmianæ bieguna pola magnetycznego, aby mogùy byã zapisane na magnetycznej powierzchni twardego dysku. Nie wystarczy jednak przy tym zapisywaã dane bity jeden po drugim, trzeba dodatkowo zaznaczyã gdzie dany bit siæ zaczyna, a gdzie koñczy. Moýe siæ to dziaã na kilka róýnych sposobów:

FM – Frequence Modulation

MFM – Modified Frquence Modulation

RLL – Run Length Limited

ARLL – Advanced Run Length Limited

Metoda FM:

W tej na najstarszej technice kaýdej jedynce odpowiada zmiana biegunowoúci pola magnetycznego, natomiast przy zerze pozostaje ona niezmieniona. Poczàtek kaýdego bitu (obojætnie zero czy jedynka) wymaga dodatkowo tzw. sygnaùu taktujàcego, czyli dodatkowej zmiany biegunowoúci. Tak, wiæc do zapisu „1” potrzeba dwu zmian biegunowoúci, a do „0” jednej (tylko poczàtek taktu).

Metoda ta nie wykorzystuje optymalnie miejsca na twardym dysku, gdyý wymaga zbyt wielu zmian biegunowoúci. Im mniej tych zmian, tym wiæcej danych moýna zmieúciã na tej samej powierzchni. Metoda ta jest juý dosyã przestarzaùa i uýywana jest wùaúciwie tylko przez stary format dyskietki IBM.

Metoda MFM:

Lepsze wykorzystanie miejsca na dysku umoýliwia zmodyfikowana metoda modulacji czæstotliwoúci – MFM. Sygnaù taktujàcy zostaù tutaj niejako „przejæty” przez strumieñ informacji. Rozwiàzanie to zakùada jednak staùà prædkoúã obrotowà dysku, tylko wtedy kaýdemu bitowi przyporzàdkowany jest taki sam, co do wielkoúci obszar. W technice MFM zmiana biegunowoúci odbywa siæ dla kaýdej jedynki tylko w úrodku danego obszaru, natomiast kaýde zero rozpoczyna siæ na poczàtku takiego obszaru, ale tylko wtedy, gdy wczeúniejszy bit nie byù jedynkà. Oznacza to 100% wzrost gæstoúci zapisu w stosunku do metody FM. Przez wiele lat byùa to najczæúciej stosowana technika zapisu na twardych dyskach. Wspóùpracowaùy one z kontrolerami w standardzie ST506/412, który umoýliwiaù zapis w 17 sektorach po 512 bajtów w kaýdym. Standard ten stosowany jest ciàgle w spotykanych obecnie napædach dyskietek 3,5” i 5,25”.

Metoda RLL:

Dalsze zagæszczenie zapisu, czyli zmniejszenie iloúci zmian biegunowoúci pola magnetycznego na jednostkæ informacji, przyniosùa metoda kodowania informacji. Pewnym grupom bitów przyporzàdkowano kod o zmiennej dùugoúci. Odkodowanie nastæpowaùo wedùug nastæpujàcej zasady:

Pomiædzy dwoma jedynkami znajdowaã siæ musi zawsze okreúlona liczba zer.

Procedura ta – a istnieje caùy ich szereg – nazywana jest metodà RLL

Np. w metodzie RLL2.7 pomiædzy dwie jedynki wstawianych jest od 2-7 zer, zas w RLL 3.9, znanej równieý pod nazwà ARLL (Advanced RLL), od 3 do 9.

Twarde dyski IDE i SCSI wykorzystujà zwykle proceduræ RLL1.7 lub jakàú jej odmianæ. Tabel 2.1 pokazuje przyporzàdkowanie konkretnym grupom bitów (jest ich tylko siedem) kodów w procedurze RLL2.7. Procedura RLL2.7 pozwala na 50% zwiækszenie pojemnoúci twardych dysków w porównaniu z metoda MFM, na kaýdej úcieýce zmieúci siæ bowiem 26 a nie 17 sektorów. Procedura RLL3.9 zwiæksza te pojemnoúã juý o 100% (34 sektory na kaýdej úcieýce).

Wydajnoúã:

Wydajnoúã dysku twardego jest na tyle istotna dla szybkoúci pracy caùego systemu, ýe w praktyce dysk twardy jest „wàskim gardùem” w szybkoúci przetwarzania danych wewnàtrz PC. „Twardziele” mimo wciàý rozwijanej szybkoúci transferu danych pozostajà najwolniejszymi urzàdzeniami wewnàtrz komputera (nie bierzemy pod uwagæ napædów noúników wymiennych: dyskietek i pùyt CD). Szybkoúã pracy dysku jest nadal duýo mniejsza niý np. pamiæci RAM. Zapoznamy siæ bliýej z czynnikami decydujàcymi o wydajnoúci „twardziela” po to, aby móc wybraã optymalny, czyli dysk pojemny, wystarczajàco szybki, a do tego za przystæpnà cenæ. Poùàczenie obrotowego ruchu talerzy z wahadùowym (w pùaszczyênie poziomej) ruchem ramienia gùowicy daje moýliwoúci dotarcia do kaýdego fragmentu noúnika. Logicznà konsekwencjà takiego rozwiàzania jest to, ýe czas odczytu danych, a tym samym wydajnoúã dysku twardego zaleýy od: szybkoúci obrotowej talerzy, czasu pozycjonowania gùowic, do tego dochodzi jeszcze czas przeùàczania gùowic oraz czas potrzebny na przygotowanie gùowicy do operacji odczytu/zapisu z ýàdanego sektora. Ùàczny czas wykonania tych operacji jest tzw. czasem dostæpu do danych (ang. access time). Podawany przez niektórych producentów czas wyszukiwania (seek time) nie oznacza tego samego! Przez wyszukiwanie naleýy rozumieã czas, po jakim gùowica odnajdzie wùaúciwà úcieýkæ, jednak pomijany jest czas potrzebny na lokalizacjæ odpowiedniego sektora na tej úcieýce oraz czas przeùàczania gùowic i przygotowania do operacji odczytu/zapisu. Tymczasem opóênienia wprowadzane przez te zadania mogà decydowaã o tym, jak szybko dane odczytane z dysku trafià do pamiæci komputera.

Oprócz wyýej wymienionych parametrów istotnym skùadnikiem wydajnoúci dysku jest gæstoúã zapisu Im wiæcej bitów daje siæ upakowaã na pewnym obszarze noúnika, tym wiæcej danych moýna odczytaã, przy niezmienionych pozostaùych parametrach (szybkoúã obrotowa, czas wyszukiwania úcieýki itp.). Zwróãmy uwagæ, ýe od dùuýszego czasu dyski ATA dostæpne sà w dwóch klasach. Pod wzglædem szybkoúci obrotowej talerzy dzielà siæ na dwie kategorie: 5400 obr./min i 7200 obr./min. Mimo to, aktualnie produkowane dyski klasy „ekonomicznej” pracujàce z prædkoúcià obrotowà 5400 obr./min uzyskujà w testach wiækszy transfer niý „wydajnoúciowe” dyski 7200 obr./min sprzed okoùo roku. Lepsze rezultaty wolniej obracajàcych siæ dysków (ale nowszych) to zasùuga wùaúnie odpowiednio wyýszej gæstoúci zapisu. Dlatego gdy zaleýy nam na wydajnoúci dysku, to porównujàc parametry, bierzemy pod uwagæ dyski wyprodukowane mniej wiæcej w tym samym czasie, w przeciwnym razie moýemy siæ nieco oszukaã. Jak oceniã wiek dysku? Na ogóù sposób jest bardzo prosty, wystarczy sprawdziã datæ produkcji umieszczonà na nalepce znamionowej dysku.

To czy szybkoúã pracy dysku twardego istotnie podniesie komfort pracy, zaleýy gùównie od tego, jakiego typu prace wykonujemy za pomocà komputera. Nie da siæ zaprzeczyã, ze szybki dysk da odczuwalnà (na korzyúã) róýnicæ w nastæpujàcych operacjach: uruchamianie siæ systemu (kiedy z dysku twardego ùadowane sà poszczególne komponenty systemu operacyjnego) oraz odczyt i zapis duýych plików (np. sekwencje wideo, nieskompresowane obrazy wysokiej rozdzielczoúci, wysokiej jakoúci nieskompresowany dêwiæk itp.). dlatego, gdy zajmujemy siæ obróbkà grafiki, nieliniowym montaýem wideo czy obróbkà dêwiæku, powinniúmy zdecydowaã siæ na jak najszybszy model. Jeýeli jednak wspomniane zadania wykonujemy sporadycznie, a komputera uýywamy gùównie do tworzenia dokumentów o maùej objætoúci (typowe zadnia biurowe, tworzenie listów, prezentacji, obliczenia w arkuszach kalkulacyjnych itp.) lub do gier, kupowanie jak najszybszego dysku nie ma ekonomicznego sensu, bo wolniejsze dyski klasy 5400 obr./min w zupeùnoúci temu sprostajà.

Parametry:

Podstawowe parametry dysku sztywnego sà takie same, jak dla kaýdego innego rodzaju pamiæci. Jest to pojemnoúã, czas dostæpu do danych oraz szybkoúã ich odczytu i zapisu. Do parametrów podstawowych dochodzi szereg parametrów i informacji szczegóùowych, pozwalajàcych na precyzyjne okreúlenie zarówno przeznaczenia dysku, jak i jego zachowania w konkretnych warunkach eksploatacji.

a)    Pojemnoúã

Pojemnoúã - jaka naprawdæ?

Przeglàdajàc oferty lub informacje dystrybutorów i producentów dysków twardych niejednokrotnie dokonujemy wyboru na podstawie parametrów, jakie przedstawia dana specyfikacja. Tymczasem w przypadku pojemnoúci informacja podawana na ulotce nie do koñca musi odpowiadaã temu, co zobaczymy po sformatowaniu dysku w naszym komputerze. Po pierwsze, doúã czæsto spotykanym „wybiegiem” marketingowym jest podawanie pojemnoúci danego dysku w mega- lub w gigabajtach, z zastrzeýeniem, ýe 1 MB to 1 000 000 bajtów, a 1 GB to 1 000 000 000 bajtów. Tymczasem stan faktyczny jest inny – 1 kB równy jest 1024 bajtom, a nie 1000 bajtom. Róýnica nie jest co prawda wielka, ale przy olbrzymich pojemnoúciach dzisiejszych dysków te zaokràglenia powodujà, ýe róýnica pomiædzy informacjà producenta a wynikiem formatowania dysku w komputerze moýe okazaã siæ zaskakujàca dla nieúwiadomego takiej polityki uýytkownika. Przykùadowo dla dysku o pojemnoúci (przy przeliczniku 1 kB = 1000 B) 18 042 MB otrzymamy, ýe dysk dysponuje faktycznà pojemnoúcià ok. 17206,20 MB. Jak wiæc widaã róýnica siæga ponad 800 MB, co jeszcze nie tak dawno stanowiùo caùkowità pojemnoúã dysku twardego! Dlatego teý dokonujàc wyboru musimy pamiætaã o tym, w jaki sposób megabajty czy gigabajty sà podawane w informacjach producenta.

b)    Czas dostæpu

Podstawowym „handlowym”, najbardziej eksponowanym parametrem dysku jest, poza pojemnoúcià, czas dostæpu do danych Czas dostæpu to czas pozycjonowania gùowic plus úrednio póù obrotu dysku (bo zawsze jest moýliwa sytuacja, gdy poszukiwany sektor znalazù siæ pod gùowicà, zanim byùa gotowa do odczytu), zatem na czas dostæpu wpùywa zarówno sprawnoúã mechanizmu pozycjonowania gùowic, jak i prædkoúã obrotowa dysku. Typowy úredni czas pozycjonowania gùowic to 3-6 ms, a póù obrotu dysku, wykonujàcego np. 7200 obr./min to okoùo 4 ms – razem, dodajàc jeszcze czas przeùàczania gùowic, uzyskujemy 8-11 ms.

Czas dostæpu jest szczególnie waýny w obsùudze baz danych, gdzie wystæpuje czæsto bezpoúrednie adresowanie danych plikowych. Ale uýytkowo najwaýniejszym z parametrów dysku jest tzw. transfer wewnætrzny, czyli szybkoúã bezpoúredniego odczytu i zapisu danych. Dlaczego najwaýniejszym? Rozwaýmy nastæpujàcy, bardzo uproszczony, przykùad: zadanie polegajàce na odczytaniu 20 plików po 100 kB kaýdy w przypadku dwu dysków: jednego o úrednim czasie dostæpu 10 ms i transferze wewnætrznym 2 MB/s, drugiego o czasie dostæpu 7,5 ms (o 25% szybciej!) i transferze wewnætrznym 1,8 MB/s (o zaledwie 10%). Pierwszy z dysków jest w stanie wykonaã zadanie w czasie 1200 ms, drugi z nich potrzebuje na to samo zadanie 1261 ms, o przeszùo 5% wiæcej. A poniewaý najbardziej eksponowanym z parametrów jest czas dostæpu, ten drugi dysk bædzie na pewno sporo droýszy, pomimo gorszej wydajnoúci. Transfer wewnætrzny jest stosunkowo rzadko podawany, natomiast dla zwiækszenia zamieszania, a takýe w celu oszoùomienia klienta wielkimi liczbami, mocno eksponowanym parametrem dysku jest zwykle szybkoúã interfejsu, której wpùyw na rzeczywistà wydajnoúã systemu jest obecnie marginalny. Odwoùujàc siæ do naszego przykùadu - do przetransmitowania 2 MB danych interfejs SCSI-2 o przepustowoúci 20 MB/s potrzebuje 100 ms, interfejs Ultra ATA-66 zaledwie 33 ms, ale w obu przypadkach czas transmisji przez interfejs i tak zawarty jest w ogólnym czasie operacji i praktycznie nie ma wpùywu na koñcowy rezultat.

Skàd wobec tego potrzeba przyspieszania interfejsów, skoro szybkoúã transmisji wydaje siæ nie mieã wpùywu na ogólnà efektywnoúã? Odpowiedê – transmisja przez interfejs zajmuje szynæ PCI, przez którà interfejs wspóùpracuje z jednostkà centralnà, zmniejszajàc jej dostæpnoúã dla innych ewentualnie wykonywanych procesów. W przypadku bardziej zaawansowanych systemów operacyjnych ma to spory wpùyw na ogólnà wydajnoúã systemu, ale np. w jednozadaniowym úrodowisku DOS, a takýe w trybach „wielozadaniowych”, stosowanych w Windows 95/98, nie ma praktycznie prawie ýadnego znaczenia.

Czas dostæpu oznacza ile jednostek (Ms) potrzebuje dysk na pobranie danych. Czas mierzony jest od momentu wydania przez interfejs polecenia odczytu danych. Wartoúã úredniego czasu dostæpu jest sumà úredniego czasu wyszukiwania (Average Seek Time, czyli czasu potrzebnego na ustawienie gùowicy w odpowiednim miejscu nad talerzem twardego dysku) oraz úredniego czasu opóênienia (Average Latency Time – czasu potrzebnego sektorowi do znalezienia siæ pod odpowiednia gùowicà).

Producenci w swoich informacjach o produkcie podajà zwykle jedynie úredni czas wyszukiwania (Average Seek Time) – wartoúã ta okreúla wyùàcznie czas potrzebny na ustawienie gùowicy nad odpowiednià úcieýkà dysku. Stad wartoúci podawane w opisie dysku sà czæsto tak obiecujàce. Warto jednak pamiætaã, ýe czas wyszukiwania jest zawsze krótszy od czasu dostæpu, z którym nie naleýy go myliã.

Wartoúã Track-to-Track nie mówi niczego o twardym dysku. Miara ta podaje czas potrzebny na przesuniæcie gùowicy zapisujàco – odczytujàcej nad sàsiednià úcieýkæ.

c)     Liczba talerzy

Liczba talerzy okreúla liczbæ talerzy danego dysku. Uwaga! Liczba talerzy nie oznacza, ýe dane zapisywane sà zawsze po obu stronach talerza dysku. Informacjæ na ten temat otrzymamy porównujàc liczbæ talerzy z liczbà gùowic danego dysku.

d)    Liczba gùowic

Liczba gùowic okreúla, ile gùowic zajmuje siæ odczytem/zapisem danych na talerzach. Liczba ta wskazuje takýe na to, czy wszystkie talerze sà wykorzystywane obustronnie. Parzysta liczba gùowic wskazuje na to, ýe dane mogà byã przechowywane na kaýdej stronie kaýdego talerza dysku, natomiast nieparzysta – ýe jedna strona któregoú z talerzy dysku nie jest w ogóle wykorzystywana. 

e)     Transfer wewnætrzny

Transfer wewnætrzny – parametr ten okreúla w praktyce rzeczywisty transfer danego dysku. Im wartoúã ta jest wyýsza, tym dany dysk jest szybszy. Jednak o tym, czy w danym komputerze bædzie osiàgaù optimum swoich moýliwoúci decyduje konfiguracja komputera (wùàczenie trybu DMA itp.).

Wewnætrzna szybkoúã przesyùania danych :

Informuje o iloúci danych, jaka moýe zostaã na twardym dysku zapisana lub odczytana z dysku w ciàgu sekundy. Jest to wartoúã teoretyczna, niezaleýna od systemu operacyjnego oraz wszelkich wùaúciwoúci komputera, okreúlajàca wydajnoúã wewnætrznà dysku. Mierzona jest ona dla sektorów znajdujàcych siæ miedzy krawædzià pùyty, a jej úrodkiem, jako ýe w zewnætrznej czæúci pùyty znajduje siæ wiæcej sektorów aniýeli w czæúci bliýszej úrodka.

Jeúli wartoúã ta nie jest podana w danych technicznych o twardym dysku, moýna ja obliczyã: liczbæ obrotów na sekundæ naleýy pomnoýyã przez liczbæ sektorów znajdujàcych siæ na najbardziej zewnætrznej úcieýce i tak uzyskana wartoúã pomnoýyã przez 512, jako ze tyle bajtów zawiera jeden sektor. Wartoúci tej nie da siæ zmierzyã za pomocà testów, gdyý dokonanie pomiarów moýliwe jest tylko przy uýyciu odpowiednich urzàdzeñ.

Przykùad: Twardy dysk do komputera do biura i domu powinien charakteryzowaã siæ wewnætrzna szybkoúcià przesyùania danych wiækszà od 140 Mb/s. Komputer multimedialny najlepiej wyposaýyã w dysk pozwalajàcy na przesyùanie 160 Mb/s, a komputer high-end - w dysk o szybkoúci 180 lub wiæcej Mb/s.

Niektórzy producenci podczas obliczania wewnætrznej szybkoúci przesyùania danych, jako dane liczà równieý dane administracyjne (takie jak numer sektora, nad który gùowica ma byã przesuniæta i suma kontrolna) uzyskujàc dziæki temu wartoúã o 12 do 20 procent wyýszà. Stad pochodziã moýe ewentualna róýnica miedzy wartoúcià wewnætrznej szybkoúci przesyùania danych obliczona samodzielnie, a podana przez producenta.

f)      Úredni czas dostæpu

Úredni czas dostæpu parametr ten okreúla, w jakim czasie (úrednio) od otrzymania przez dysk ýàdania odczytu/zapisu konkretnego obszaru nastàpi rozpoczæcie operacji. Im krótszy jest ten czas, tym dysk moýe zapewniã wiækszà pùynnoúã odtwarzania, co moýe mieã znaczenie np. podczas nagrywania pùyt CD-R/CD-RW, gdzie wymagany jest ciàgùy dopùyw danych.

g)    Transfer zewnætrzny

Transfer zewnætrzny wùaúnie ten parametr czæsto jest uýywany w marketingowych okreúleniach i notatkach producentów. Tymczasem nie okreúla on faktycznej szybkoúci dysku, lecz przepustowoúã interfejsu. Oczywiúcie im ten parametr jest wyýszy, tym lepiej – warto jednak pamiætaã, ýe dyski o takim samym transferze zewnætrznym mogà w praktyce pracowaã z róýnà szybkoúcià. 

h)    Liczba obrotów na min

Liczba obrotów na min parametr okreúlajàcy, z jakà szybkoúcià obracajà siæ talerze danego dysku. Im szybkoúã obrotowa jest wyýsza, tym wiæcej danych moýe byã odczytywanych przez gùowice. Pamiætajmy jednak, ýe ten parametr naleýy oceniaã bioràc pod uwagæ takýe gæstoúã zapisu. W praktyce jednak przy porównywaniu dysków o podobnej pojemnoúci te z wiækszà szybkoúcià obrotowà sà zazwyczaj szybsze. 

i)       Cache

Cache pamiæã podræczna dysku twardego. Do tej pamiæci buforowane sà dane odczytywane i zapisywane na dysku. Im tej pamiæci jest wiæcej, tym sprawniejszy jest proces przesyùu danych. 

j)      MTBF

MTBF akronim od zwrotu Mean Time Between Failure, co moýna przetùumaczyã jako úredni czas miædzyuszkodzeniowy. Parametr ten podawany jest w godzinach. Choã wartoúci, z jakimi spotkamy siæ w tej tabeli wyglàdajà na olbrzymie, to naleýy pamiætaã, ýe czas ten jest wartoúcià úrednià ustalonà na podstawie testów dysków danej serii. Warto wiedzieã, ýe istnieje niezerowe prawdopodobieñstwo, ýe dany dysk ulegnie uszkodzeniu juý w pierwszym roku uýytkowania. 

Úredni czas miædzyuszkodzeniowy (Mean Time Between Failures) to podstawowy parametr niezawodnoúci wszystkich urzàdzeñ. Oferowany przez wiækszoúã wspóùczesnych dysków wspóùczynnik MTBF wynoszàcy 500 000 godzin lub wiæcej imponuje wielkoúcià, zwùaszcza gdy po przeliczeniu dowiemy siæ, ýe póù miliona godzin to okoùo 60 lat ciàgùej pracy. Ale czy to naprawdæ wysoka niezawodnoúã? Pamiætajmy, ýe jest to czas „úredni”, okreúlony na podstawie analizy statystycznej wyników testów, a dotyczy caùej serii danego modelu dysku.

Z punktu widzenia indywidualnego uýytkownika ze wspóùczynnika MTBF równego 500 000 godzin wynika aý 1,7% prawdopodobieñstwa, ýe w bieýàcym roku dysk ulegnie uszkodzeniu. Przy normalnym uýytkowaniu komputer pracuje úrednio 6 godzin w ciàgu doby, zatem prawdopodobieñstwo uszkodzenia bædzie odpowiednio mniejsze – rzædu 0,5%. Ujmujàc to w skali masowej, a nie tylko pojedynczego egzemplarza dysku – co dwusetny dysk ulegnie w tym roku uszkodzeniu! Szansa uszkodzenia dysku jest o wiele rzædów wielkoúci wiæksza od szansy wygranej w Lotto, a jednak spoúród grajàcych regularnie w Lotto uýytkowników komputerów tylko nieliczni zawracajà sobie gùowæ czymú tak surrealistycznym jak backup danych. Wiara w szczæúcie czy fascynacja wielkimi liczbami? Dla przeciætnego domowego uýytkownika takie prawdopodobieñstwo awarii zwykle jest „do przyjæcia”, zwùaszcza jeúli w kieszeni ma trzyletnià gwarancjæ, a na dysku nie przechowuje unikalnych wartoúciowych danych.

Ostatnio coraz wiæcej producentów podaje dla niektórych modeli dysków wspóùczynnik MTBF rzædu miliona godzin i wiæcej. Liczby astronomiczne, ale zapewniajàce tylko dwukrotne zwiækszenie szans uýytkownika. Z moýliwoúcià uszkodzenia dysku naleýy siæ powaýnie liczyã, jeúli uýywamy komputera nie tylko do zabawy, a na dysku przechowujemy wartoúciowe dane. A nawet w przypadku komputera „rozrywkowego” awaria dysku to powaýny kùopot i wiele godzin pracy nad odtworzeniem konfiguracji aplikacji.

k)    MBR

Podczas uruchamiania komputera najpierw odczytywana jest pamiæã ROM (wùaúciwie: FlashRom), w której zawarte sà parametry BIOS-u.

Po zakoñczeniu tego pierwszego etapu uruchamiania komputera BIOS odczytuje i uruchamia program znajdujàcy siæ w pierwszym sektorze pierwszego dysku twardego lub na dyskietce (w zaleýnoúci od tego, z jakiego noúnika korzystamy uruchamiajàc system).

Ów pierwszy sektor to wùaúnie Master Boot Record. Na poczàtku tego sektora znajduje siæ maùy program, zaú na koñcu – wskaênik tablicy partycji. Program ten uýywa informacji o partycji w celu okreúlenia, która partycja z dostæpnych jest uruchamialna,  a nastæpnie próbuje uruchomiã z niej system.

l)       Pobór mocy

Pobór mocy zrozumienie tego parametru nie powinno sprawiaã kùopotu, jednak jeýeli w naszym komputerze mamy stosunkowo sùaby zasilacz, to moýe siæ okazaã, ýe zakup dysku wymagajàcego stosunkowo duýo mocy moýe spowodowaã na komputerze, i tak juý solidnie obsadzonym róýnego typu sprzætem, przeciàýenie zasilacza

m) interfejs ATA, macierz, IDE, SCSI

Interfejs:

Na pierwszy rzut oka wydawaã by siæ mogùo, ýe w konstrukcji PC uýywane sà obecnie dwa typy interfejsów dyskowych: Ultra ATA i SCSI. Ale po przejrzeniu kilku katalogów sprzætowych opinia ulega zmianie, a w gàszczu nazw takich jak EIDE, ATAPI, Fast Wide SCSI i temu podobnych moýe siæ poczuã zagubiony nawet caùkiem obyty fachowiec. Tyle jest standardów – czy nie ma ýadnego standardu?

Spróbujæ trochæ wyprostowaã kræte úcieýki w dýungli interfejsów dyskowych. Zacznijmy od poczàtku, a na poczàtku, wbrew temu co mówi Pismo, nie byùo chaosu. W PC byù tylko jeden interfejs dyskowy, stworzony przez Seagate i okreúlany jako ST-506/ST-412, od symboli pierwszych dwóch modeli dysków wyprodukowanych przez tæ firmæ.

Ze wzglædu na niewygodæ w posùugiwaniu siæ tak abstrakcyjnym symbolem, ýargonowo okreúlano ten interfejs jako MFM lub RLL, od stosowanych w tych dyskach technik kodowania (nb. technika RLL jest stosowana przez niektórych producentów do dziú). Interfejs ten dawno odszedù do lamusa wraz z dyskami o pojemnoúciach kilkunastu megabajtów, wymagajàcymi zùoýonej logiki zewnætrznego sterownika. Jego los podzieliù równieý ESDI (Enhanced Small Device Interface) – pomimo niewàtpliwych zalet okazaù siæ zbyt kosztowny w stosunku do swojego konkurenta znanego jako IDE, który staù siæ pierwszym prawdziwym standardem.

IDE to znaczy ATA :

Konstrukcja komputera PC AT stworzyùa moýliwoúã zastosowania 16-bitowego interfejsu pomiædzy systemem a dyskiem oraz przeniesienia funkcji sterownika dysku do jego konstrukcji (dyski MFM-RLL byùy caùkowicie „gùupie” – caùoúã ich obsùugi obciàýaùa wchodzàcy w skùad jednostki centralnej komputera sterownik). Powstaù interfejs znany pod nazwami IDE i ATA, który daù poczàtek rodzinie powszechnie stosowanych obecnie interfejsów dyskowych.

Integrated Drive Electronic (IDE to okreúlenie techniki realizacji nowego interfejsu, w którym caùoúã logiki sterownika dyskowego przeniesiono do konstrukcji dysku, ATA zaú to AT Attachment – relacja nowego interfejsu do konstrukcji AT. Specyfikacja ATA zostaùa skodyfikowana przez ANSI jako oficjalny standard, definiujàc nastæpujàcy zakres funkcji interfejsu:

pojedynczy kanaù, dzielony przez dwa dyski, skonfigurowane jako master i slave;

komunikacja w trybach PIO 0, 1 i 2;

komunikacja przez DMA w trybach 0, 1, 2 dla transmisji pojedynczych sùów i w trybie 0 dla transmisji multiword.

Standard ATA sprawdziù siæ bardzo dobrze podbijajàc rynek, ale rosnàce wymagania systemów spowodowaùy jego rozszerzenie do ATA-2, zaakceptowanego równieý oficjalnie przez ANSI. Nowe funkcje interfejsu ATA-2 to przede wszystkim:

szybsze tryby PIO – ATA-2 wspomaga obsùugæ w trybach PIO 3 i 4;

obsùuga multiword DMA w trybach 1 i 2;

rozkazy transmisji blokowych;

tryb LBA (Logical Block Addressing), umoýliwiajàcy, przy odpowiednim wsparciu przez BIOS komputera, przekroczenie systemowych barier pojemnoúci dysku;

rozszerzenie zakresu identyfikacji dysku przez system.

Wprowadzone przez ATA-2 rozszerzenia podniosùy sprawnoúã interfejsu, ale w wyniku ciàgùego wzrostu mocy PC i wzrostu objætoúci uýytkowanych danych, konieczne staùy siæ kolejne usprawnienia interfejsu tak, by moýliwie niewielkim kosztem daùo siæ uzyskaã kolejne zwiækszenie sprawnoúci. Zanim to jednak nastàpiùo, powstaùo ATA-3, nie wnoszàce ýadnych nowych trybów transmisji i przyspieszenia obsùugi, a jedynie takie, skàdinàd bardzo uýyteczne zmiany, jak:

poprawæ pewnoúci transmisji danych po kablu, którego moýliwoúci transmisyjne zostaùy przy uzyskiwanych szybkoúciach transmisji wyraênie przekroczone;

wprowadzenie obsùugi SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) – techniki zapewniajàcej znaczne zwiækszenie poziomu bezpieczeñstwa danych dziæki automatycznej diagnostyce dysku.

Nastæpnym znaczàcym krokiem w rozwoju interfejsów z rodziny ATA staù siæ, stosowany obecnie, nieformalny standard Ultra ATA, umoýliwiajàcy transmisjæ danych multiword w trybie 3 DMA, tzw. DMA-33. Oczywiúcie taki tryb pracy musi byã wspierany od strony jednostki centralnej przez BIOS i logikæ pùyty gùównej. Ze strony logiki dysku konieczna jest dodatkowa kontrola poprawnoúci danych i korekcja bùædów transmisji z powodu wspomnianego juý przekroczenia przepustowoúci typowego kabla.

Wszystkie interfejsy ATA charakteryzujà siæ peùnà kompatybilnoúcià zstæpujàcà, tzn. kaýda wyýsza wersja obsùuguje równieý peùny zestaw funkcji wersji niýszej, dziæki czemu moýemy np. doùàczyã dysk Ultra ATA do systemu przystosowanego do ATA-2, oczywiúcie tracàc moýliwoúã wykorzystania zwiækszajàcych efektywnoúã funkcji wyýszego standardu.

Dopeùnieniem rodziny interfejsów IDE/ATA jest ATAPI (ATA Packet Interface), protokóù komunikacyjny, umoýliwiajàcy komunikowanie siæ przez interfejs ATA z urzàdzeniami, nie bædàcymi dyskami staùymi – przede wszystkim z czytnikami CD-ROM. Poczàtkowo protokóù ten byù obsùugiwany przez ùadowany do pamiæci sterownik, póêniej wbudowany w system operacyjny. Obecnie ATAPI jest wspierany równieý przez wiækszoúã implementacji BIOS-u, dziæki czemu moýliwe jest np. ùadowanie systemu operacyjnego z CD-ROM-u.

Interfejs - ATA:

ATA-1 – (IDE) ATA (AT Attachment): jest formalnà nazwà tego co czæsto jest nazywane oficjalnà specyfikacjà IDE. Ale IDE (Integrated Drive Electronics) aktualnie oznacza koñcówkæ interfejsu twardego dysku. ATA to jedno zùàcze na pùycie gùównej umoýliwajàce podùàczenie maksymalnie dwóch urzàdzeñ master i slave o maksymalnej pojemnoúci 528 MB. Wydajnoúã ATA zaleýy od trybu transferu danych zwanego PIO (Programed Input/Output). Wszystkie dyski i kontrolery ATA obsùugujà tryb PIO mode 0 i niektóre obsùugujà mode 1 i 2. Rodzaj swojego interfejsu moýna sprawdziã oglàdajàc pùytæ gùównà. Pùyty z interefsjem ATA majà tylko jedno zùàcze ATA (nie moýna podùàczyã drugiej taúmy danych oprócz tej do której podpiæty jest twardy dysk). Moýna oczywiúcie dokupiã specjalnà kartæ ATA-2 majàcà dwa kanaùy ATA i umoýliwiajàcà podùàczenie do czterech urzàdzeñ (np. Promise Technology EùDEMax).

ATA-2 (Enchanced IDE/Fast ATA): na pùycie z tym interfejsem znajdujà siæ dwa gniazda szpilkowe (zwykle do jednego z nich jest podpiæta taúma ùàczàca pùytæ z twardym dyskiem i napædem CD-ROM). Innym sposobem na sprawdzenie interfejsu bez rozkræcania komputera prowadzi poprzez menu konfiguracyjne BIOS-u (zwykle po wùàczeniu komputera naleýy wcisnàã klaiwsz DEL/ ESC lub CTRL+SHIFT+F1). Wybierz opcjæ HDD Autodetect. Komputer zacznie rozpoznawaã dyski znajdujàce siæ w systemie. Jeýeli na ekranie pokaýà siæ cztery pozycje (nawet puste) to mamy juý pewnoúã, ýe kontroler dysków w kompurterze to ATA-2 lub wyýszy. ATA-2 akceptuje dyski wiæksze niý 528 MB lecz mniejsze niý 8.1 GB. Standard ten umoýliwia podùàczenie maksymalnie dwóch urzàdzeñ (2 x master, 2 x slave) do dwóch kanaùów kontrolera (primary i secondary). Zawsze naleýy podùàczaã szybkie dyski jako master do kanaùu primary, natomiest wolniejsze (napædy CD-ROM, stare twarde dyski PIO-2 lub PIO-3) jako master i slave do kanaùu secondary kontrolera. Taki sposób podùàczenia jest szczególnie waýny w systemach 486 i wczesnych systemach Pentium, gdyý kanaù EIDE primary ma bezpoúrednie poùàczenie z magistralà PCI, natomiast kanaù secondary jest poùàczony z duýo wolniejszà magistralà ISA.

ATA-3 (Fast ATA): ta wersja ATA akceptuje dyski pracujàce w trybie PIO-4 (znanym takýe jako „bezprzerwowym”) zapewniajàcym transfer danych z prædkoúcià 16,7 MB/s.

ATA-4 (Ultra ATA / Ultra DMA / Ultra DMA-33): standard podwaja maksymalny transfer trybu PIO-4 do 33 MB/s. Tryb ten zawiera technologiæ bus mastering uýywajàcego kanaùu DMA w celu zmniejszenia obciàýenia procesora.

Ostatnio najwiæksi producenci dysków i komputerów zaanonsowali jeszcze szybszy standard Ultra DMA-66 i 100, wedùug którego dane mogà byã przesyùane z prædkoúcià do 66 MB/s.

S.C.S.I. (Small Computer Systems Interface):

Zaawansowany technologicznie typ poùàczenia komputera z urzàdzeniami zewnætrznymi takimi jak: streamery, CD–ROM-y, dyski twarde, skanery itp. Standard SCSI umoýliwia poùàczenie w ùañcuch do jednego kontrolera 7, a w przypadku wersji rozszerzonej WIDE SCSI nawet do 16 urzàdzeñ (ùàcznie z kontrolerem). Dla porównania standard EIDE obsùuguje tylko 4 urzàdzenia dziæki czemu SCSI jest szczególnie przydatny w przypadku dysków twardych, gdyý umoýliwia jednoczesne poùàczenie wiæcej niý 4 takich urzàdzeñ a kaýdy z nich moýe mieã pojemnoúã nawet do 50 GB. SCSI oferuje równieý szybszy transfer danych miædzy urzàdzeniami, dochodzàcy do 80 MB/s (EIDE - 66 MB/s).

Standard SCSI jak i wykorzystujàce go urzàdzenia uýywane sà gùównie w komputerach Macintosch oraz szybkich serwerach sieciowych i urzàdzeniach archiwizujàcych. Rzadziej w domowych pecetach gdyý urzàdzenia komunikujàce siæ za pomocà tego standardu sà zwykle dwukrotnie droýsze od takich samych ale wykorzystujàcych inne standardy jak EIDE czy USB.

Ogólnie SCSI skùada siæ z 4 czæúci: kontrolera SCSI montowanego zazwyczaj jako karta rozszerzajàca (ISA lub PCI), lub gotowego elementu wbudowanego bezpoúrednio do pùyty gùównej, kabla poùàczeniowego SCSI, samego urzàdzenia (np. dysku twardego) i tzw. terminatorów w postaci zworek lub dodatkowych zùàcz, które umieszczane sà na dwóch koñcach ùañcucha poùàczonych urzàdzeñ SCSI. Dziæki nim kontroler otrzymuje informacjæ gdzie sà ostatnie urzàdzenia ùañcucha przez co moýe sprawnie obsùugiwaã przepùyw danych miædzy poszczególnymi urzàdzeniami a komputerem.

Standard SCSI od czasu swego powstania ulegù kilkakrotnie modyfikacjom przez co moýemy mieã doczynienia z kilkoma róýnymi wersjami tego samego standardu. Jest to szczególnie kùopotliwe w przypadku dobierania i ùàczenia ze sobà urzàdzeñ obsùugujàcych róýne wersje SCSI. Oto zestawienie najwaýniejszych standardów SCSI:

SCSI-I Leciwy standard wraz z ujednoliconym nieco póêniej Common Command Set (CIS) pracuje na bazie oúmiobitowej magistrali danych i oferuje maksymalnà prædkoúã przesyùania danych okoùo 3 MB/s. Opcjonalny jest synchroniczny tryb pracy i 5 MB/s.

SCSI-II Oferuje jasno zdefiniowany zestaw poleceñ i listæ parametrów. Dziæki liúcie urzàdzeñ unikniæto wiele problemów z napædami CD, MO, wymiennymi dyskami, skanerami itp. Magistrala SCSI-II uýywa 50 ýyùowego kabla SCSI-A i zasadniczo nie jest szybsza niý SCSI-I.

Fast-SCSI Jest przyszùoúcià standardu. Pozwala na transfer danych do 10 MB/s, co osiàgniæto m.in. podnoszàc czæstotliwoúã taktowania magistrali.

Wide-SCSI To 16-bitowa wersja Fast SCSI, Maksymalnie 20 MB /s moýe byã przesyùane synchronicznie za poúrednictwem 68-ýyùowego kabla SCSI-B. Dziæki temu, ýe do adaptera Wide-SCSI na ogóù moýna podùàczyã zarówno  SCSI-A, jak i SCSI-B, kontroler ten moýe jednoczeúnie obsùugiwaã urzàdzenia SCSI-II, Fast SCSI oraz Wide - SCSI.

Ultra-SCSI nazywany równieý Fast-20-SCSI, stosuje wiækszà prædkoúã taktowania sygnaùu przesyùanego zwykùym kablem 50-ýyùowym i osiàga wydajnoúã 20 MB/s. Dla urzàdzeñ zewnætrznych wymagany jest specjalny kabel poùàczeniowy.16-bitowy wariant Ultra-SCSI umoýliwia transfer 40 MB/s poprzez kabel SCSI-B nazywany jest Ultra-Wide-SCSI lub Fast-40-SCSI.

Kaýde z urzàdzeñ SCSI musi mieã przyporzàdkowany wùasny adres tzw. ID (od 1 do 15). Dokonuje siæ tego przeùàczajàc odpowiednià zworkæ lub pozycjæ przeùàcznika (DIP) w urzàdzeniu SCSI.

Zamieszanie w nazwach:

Gdy oficjalnym standardem zostaù interfejs ATA-2, zaczæùy pojawiaã siæ „nazwy handlowe” w rodzaju „Fast ATA” czy „Enhanced IDE”. Miaùy one znaczenie wyùàcznie marketingowe, odnoszàc siæ do sprzætu w jakimú stopniu zgodnego z ATA-2, ale dziæki popularnoúci rynkowej firm uýywajàcych tych okreúleñ zostaùy potraktowane i masowo rozumiane jako okreúlenia standardów. Zresztà firmy te, ufne w swojà wielkoúã i popularnoúã, pozwalaùy sobie na doúã daleko posuniætà elastycznoúã w stosowaniu siæ do standardów. Lansowany w swoim czasie przez Quantum interfejs „Fast ATA-2” byù caùkowicie zgodny z ATA-2, nie wyùàczajàc szybkoúci – sùowo fast miaùo charakter wyùàcznie marketingowy. Z kolei „Fast ATA” Seagate to nieco ograniczone ATA-2 (bez obsùugi trybów PIO 4 i multiword DMA 2). Ale najwiækszego zamieszania narobiùo okreúlenie EIDE (Enhanced IDE), stosowane przez Western Digital. EIDE to oprócz wszystkich funkcji ATA-2 takýe ATAPI i obsùuga dwóch kanaùów, tj. czterech urzàdzeñ EIDE. Ta ostatnia funkcja co prawda nie ma ýadnego odzwierciedlenia w konstrukcji interfejsu i w caùoúci jest obsùugiwana przez BIOS i logikæ pùyty gùównej, tym niemniej zostaùa ujæta w specyfikacji EIDE. W ten sposób kaýda wspóùczesna pùyta gùówna jest zgodna z tà czæúcià specyfikacji Western Digital, nawet jeúli konstruktor pùyty nigdy nie sùyszaù ani o tej firmie, ani o Enhanced IDE.

Kolejnym êródùem zamieszania staù siæ, obowiàzujàcy obecnie, standard Ultra ATA. „Ultra DMA-33”, „UDMA” itp. to kolejne marketingowe nazwy, które wprawdzie niekoniecznie odwoùujà siæ do standardu, ale dobrze brzmià. Ostatnim marketingowym sloganem jest  DMA-66. A jedynà metodà na poùapanie siæ, z jakim dyskiem naprawdæ mamy do czynienia, jest odwoùanie siæ do jego specyfikacji technicznej, w której jasno okreúlone sà obsùugiwane przez jego interfejs tryby PIO i DMA.

Small Computer System Interface (SCSI) to twór bardziej skomplikowany od stosunkowo prostego interfejsu ATA. Podobnie jak ten ostatni, równieý i urzàdzenia SCSI majà wbudowane sterowniki, ale podczas gdy ATA jest praktycznie wyùàcznie interfejsem pomiædzy dyskiem a jednostkà centralnà, SCSI stanowi faktycznà szynæ systemowà, a inteligentne sterowniki urzàdzeñ i bogaty protokóù komunikacji sprawiajà, ýe moýliwe jest realizowanie przez SCSI wielu funkcji zupeùnie niedostæpnych dla urzàdzeñ ATA/IDE, jak choãby wymiana danych pomiædzy urzàdzeniami SCSI bez poúrednictwa jednostki centralnej. W odróýnieniu od ATA, SCSI zostaùo zaprojektowane od razu z myúlà o szerokiej gamie urzàdzeñ, aczkolwiek w poczàtkowej fazie rozwoju równieý byùo doúã silnie zorientowane na obsùugæ dysków.

Baùagan nazewnictwa wewnàtrz standardu SCSI ma charakter nieco inny niý w przypadku ATA – poszczególne nazwy nie sà „hasùami marketingowymi”, lecz raczej opisowà charakterystykà poszczególnych wariantów szerokiej rodziny substandardów, np. „Fast Wide SCSI” czy „Ultra SCSI”. Uùatwia to nieco poruszanie siæ wúród odmian, oczywiúcie pod warunkiem znajomoúci ich podstawowych definicji. Na szczæúcie, mimo nieprecyzyjnego nazewnictwa, poszczególne substandardy sà wystarczajàco dokùadnie zdefiniowane, a ponadto podporzàdkowane zasadzie kompatybilnoúci zstæpujàcej.

Standard SCSI zostaù zatwierdzony przez ANSI w 1986 roku i bardzo szybko siæ zestarzaù jeúli chodzi o wydajnoúã – szyna 8-bitowej szerokoúci, taktowana zegarem 5 MHz, mogùa stanowiã dobry system komunikacji 12 lat temu, ale wymagania systemów komputerowych, nawet tych „small”, wzrastaùy bardzo szybko. Dlatego juý w 1990 roku ANSI zatwierdziùo SCSI-2 jako zapis standardu o wariantach dajàcych szeroki zakres moýliwoúci rozwoju.

SCSI w swoich rozlicznych wariantach w stosunkowo niewielkim stopniu znalazù zastosowanie w PC, z dwu gùównych przyczyn. Pierwszà z nich byùa relatywnie wysoka cena urzàdzeñ SCSI i dodatkowy koszt sterownika. Drugà przyczynà ograniczonego stosowania tego interfejsu w komputerach standardu PC byù fakt, ýe zarówno oprogramowanie systemowe (DOS a póêniej Windows), jak i architektura samego komputera nie byùy przystosowane do wykorzystania moýliwoúci SCSI. Tym niemniej interfejs SCSI bywa stosowany w PC, szczególnie w dwu przypadkach: w maszynach wysokiej klasy, w których koszty nie odgrywajà krytycznej roli, natomiast oprogramowanie ma szansæ wykorzystania funkcji SCSI, oraz, czæsto w uproszczonej wersji, jako interfejs dla urzàdzeñ takich, jak streamery, skanery, dyski magnetooptyczne i inne urzàdzenia o duýej objætoúci danych przesyùanych przez interfejs.

Te najpopularniejsze sterowniki SCSI czæsto majà bardzo ograniczony zakres funkcji – zwykle gùówne ograniczenie polega na tym, ýe do interfejsu moýe byã podùàczone tylko jedno urzàdzenie nie zaú, jak wynikaùoby ze standardu, aý 7. Sterownik taki, zwykle niewspóùmiernie tañszy od 'peùnoprawnego', obsùuguje podzbiór funkcji SCSI-2 wystarczajàcy do wypeùnienia przewidzianej dla niego roli, ale tak naprawdæ jest jedynie interfejsem – nie obsùuguje zarzàdzania szynà SCSI

EIDE i SCSI – podobieñstwa i róýnice  :

Mimo ýe SCSI powstaùo nieco wczeúniej od swojego konkurenta, jest do chwili obecnej wykorzystywany w dyskach twardych stosowanych w bardziej zaawansowanych systemach komputerowych. Czynnikiem decydujàcym o wyborze EIDE jest cena. Dyski wykorzystujàce ten interfejs sà znacznie tañsze, ale czy gorsze? Naleýy przyjrzeã siæ bliýej technologii na jakiej bazujà obydwa interfejsy.

Technologia:

Od strony fizycznego zapisu danych na noúniku magnetycznym pomiædzy dyskami SCSI a EIDE nie ma praktycznie ýadnej róýnicy. Niýsza cena dysków EIDE wynika z zastosowanych w nich mechanizmów oferujàcych nieznacznie mniejsze osiàgi przy przesyùaniu danych. Kolejnym, bardzo istotnym czynnikiem ksztaùtujàcym cenæ tych dysków jest masowoúã ich produkcji. Jednà z podstawowych zasad ekonomii jest to, ýe przy wiækszej produkcji koszty sà niýsze. Tak jak EIDE postrzegany jest jako podstawowe rozwiàzanie dla biurkowych komputerów PC, tak SCSI uwaýany jest za standard dla serwerów plików, stacji roboczych i systemów biurkowych klasy wyýszej. Historia ewolucji IDE i SCSI pokazuje rosnàcà popularnoúã obydwu standardów. W klasie wyýszej rosnà moýliwoúci SCSI, natomiast na rynku masowym EIDE zastæpuje wczeúniejsze generacje SCSI o podobnych pojemnoúciach i wydajnoúciach.

Dyski coraz szybsze:

Wydajnoúã dysku (zarówno SCSI, jak i EIDE) jest okreúlana gùównie przez czynniki majàce charakter mechaniczny. Sà to: czas pozycjonowania mechanizmu gùowicy oraz szybkoúã obrotowa napædu. Pozycjonowanie okreúla jak szybko gùowica odczytujàca dane jest w stanie znaleêã siæ nad wùaúciwà úcieýkà, zaú im wiæksza szybkoúã obrotowa, tym prædzej dany sektor na tejýe úcieýce znajdzie siæ pod gùowicà. Niestety, staùe zwiækszanie szybkoúci obrotowej i zmniejszanie czasu pozycjonowania wymaga zastosowania coraz droýszych i wytrzymalszych materiaùów.

Kiedy S.C.S.I jest wydajniejsze:

W systemach komputerowych posiadajàcych jeden dysk twardy, zakup dysku SCSI jest inwestycjà nieco chybionà. Podobna sytuacja zachodzi w przypadku starszych systemów operacyjnych (DOS, wczesne wersje Windows), które nie majà wielozadaniowoúci. Prawdziwy zysk wydajnoúci wynikajàcy z uýycia dysków SCSI bædzie widoczny w systemach wielozadaniowych zaopatrzonych w wiele noúników pamiæci masowej. EIDE to zasadniczo úrodowisko jednozadaniowe. Nawet przy zastosowaniu zarzàdzania magistralà (bus mastering) i funkcjach Ultra DMA, system musi poczekaã na wykonanie polecenia przez napæd, tak wiæc przy posiadaniu wielu dysków EIDE podczas komunikacji komputera z jednym z nich inne czekajà dopóki zajæty w danej chwili napæd zakoñczy swoje zadania. SCSI jest interfejsem inteligentnie zarzàdzajàcym zasobami.

Gùównà jego zaletà jest ustawianie zadañ dla dysków w kolejkæ. Dysk SCSI po otrzymaniu od systemu zadania odùàcza siæ od interfejsu wykonujàc przydzielone mu zlecenia, a w tym czasie pozostaùe dyski mogà komunikowaã siæ z systemem. Ponadto kolejkowanie zadañ pozwala na optymalny odczyt danych z kaýdego dysku. Polega to na tym, ýe zadania dla kaýdego dysku sà ustawiane nie w kolejnoúci ich otrzymywania, lecz tak, aby droga gùowicy danego dysku odczytujàca potrzebne w danym momencie dane byùa jak najkrótsza, co znacznie skraca czas odczytu i oszczædza mechanikæ napædu.

Macierz :

Macierz dyskowa, to zestaw zwykle 3 – 5 dysków widzianych jako jedno urzàdzenie logiczne, zapewniajàcy redundancjæ danych wystarczajàcà do zabezpieczenia ciàgùoúci pracy systemu w wypadku awarii jednego z dysków. Nie jest to moýe definicja specjalnie úcisùa, ale zupeùnie wystarczajàca w przypadku najczæúciej spotykanych macierzy pracujàcych w systemie RAID3-RAID5 (zbieýnoúã numerów z liczbà dysków jest zupeùnie przypadkowa poziomy RAID – Redundant Array of Inexpensive Disks – odnoszà siæ do róýnych algorytmów zapewniajàcych nadmiarowoúã danych i zwiàzanà z tym odpornoúã na awarie). Gwoli úcisùoúci, tzw. dyski lustrzane sà najprostszà realizacjà macierzy w systemie RAID1.

Realizacje macierzy w úwiecie serwerów PC (w komputerach koñcowych sà stosowane raczej rzadko) moýna podzieliã na trzy rodzaje: sprzætowe, programowe i autonomiczne. W pierwszym przypadku, wszystkie funkcje sterowania macierzà, kontrolæ rozmieszczenia poszczególnych fragmentów danych i obliczanie odpowiednich sum kontrolnych realizowane sà przez „inteligentny”, dedykowany kontroler dyskowy, który równieý pamiæta szczegóùy konfiguracji sprzætowej – np. przyporzàdkowanie poszczególnych dysków do macierzy (przykùadem sà np. macierze Mylexa, dostæpne równieý jako OEM u nawet najbardziej markowych producentów sprzætu komputerowego). W przypadku macierzy programowych, caùa „inteligencja” podsystemu mieúci siæ w driverze wùaúciwym dla danego systemu operacyjnego, podczas gdy sam sterownik moýe byã niemal dowolny (np. „zwykùe” SCSI-2 Adapteca) – w tym systemie macierze realizuje np. Micropolis. Macierze autonomiczne (zwane niekiedy SCSI-TO-SCSI) sà realizowane caùkowicie zewnætrznie w stosunku do komputera, „inteligencja” jest wbudowana w specjalny moduù sterujàcy, natomiast caùoúã jest podùàczana do zwykùego kontrolera SCSI i widziana jako pojedynczy dysk logiczny. 

n)    Szybkoúã obrotowa

Szybkoúã obrotowa: dysku twardego to parametr czæsto wykorzystywany przez producentów i dystrybutorów w celach marketingowych. Tymczasem pomyúlmy, jakie znaczenie ma on dla uýytkownika? Sama szybkoúã obrotowa dysku jeszcze o niczym nie úwiadczy. Dopiero w poùàczeniu z gæstoúcià zapisu moýemy mówiã o uýytkowych walorach tego parametru dysku. 

Zasada jest stosunkowo prosta. Jeýeli poùàczymy najwiækszà szybkoúã obrotowà z najwyýszà gæstoúcià zapisu, otrzymamy najszybszy dysk – a dokùadniej: dysk o najwiækszym transferze wewnætrznym. O tym, czy dysk taki bædzie faktycznie najszybszy w naszym komputerze decydujà takie czynniki, jak interfejs pomiædzy dyskiem a pùytà oraz przepustowoúã kontrolera. Warto jednak wiedzieã, ýe róýnice pomiædzy gæstoúcià zapisu dla wspóùczesnych dysków o porównywalnej do siebie pojemnoúci sà na tyle maùe, ýe moýna w pewnym sensie stwierdziã, iý szybkoúã obrotowa decyduje o szybkoúci transferu.

Coraz wiæksza pojemnoúã i szybkoúã obrotowa dysków twardych to jedna strona medalu. Z drugiej mamy przecieý do czynienia z konkretnym oprogramowaniem komputera, na którym dany dysk ma pracowaã. Tutaj trzeba wyraênie uúwiadomiã sobie moýliwe ograniczenia, jakie narzuca uýywany przez nas system operacyjny czy oprogramowanie BIOS-u komputera.

o)    Szybkoúã przesyùania danych:

Úrednia szybkoúã przesyùania danych: oznacza iloúã danych przesyùanych w ciàgu sekundy przez twardy dysk. Wartoúã úrednia jest ustalana podczas co najmniej dwóch testów, w jednym z nich odczytywane sà wszystkie úcieýki twardego dysku po kolei, a w drugim – wedùug przypadkowej kolejnoúci. Szybkoúã przesyùania danych zaleýy równieý od innych charakterystyk dysku, takich jak wewnætrzna szybkoúã przesyùania danych, szybkoúã przesyùania danych przez interfejs oraz úredni czas dostæpu.

Przykùad: Do komputera do biura zalecamy twardy dysk o úredniej szybkoúci przesyùania danych wynoszàcej 5 MB/s. Twarde dyski w komputerach do zadañ domowych oraz multimedialnych powinny umoýliwiaã przesyùanie danych z prædkoúcià 6 MB/s, jako ýe bædà one zapewne przesyùaã wiæcej obrazów oraz sekwencji wideo. Komputer high-end moýe osiàgaã najwyýszà wydajnoúã tylko wówczas, jeúli wyposaýymy go w superszybki twardy dysk o szybkoúci przekraczajàcej 7, a nawet 10 MB/s. Dysk powinien przesyùaã dane z szybkoúcià przynajmniej 5 MB/s.

Producenci, zamiast úredniej szybkoúci przesyùania danych, podajà czæsto maksymalna szybkoúã interfejsu, czyli „Burst-Rate”. Opisy moga brzmieã: „Interface Transfer Rate” (do dysków firmy Hitachi), „Data Transfer Rate to/from Interface” (do dysków firmy Maxtor), czy teý „External Transfer Rate” (do dysków firmy Seagate) majà wartoúci „up to 33 MB/s”. Aby sugerowana szybkoúã mogùa byã przez okreúlony dysk osiàgana, musi znajdowaã siæ równieý w jego pamiæci podræcznej. Tylko wówczas moýemy byã pewni, ýe dysk przesyùa dane z szybkoúcià okreúlonà przez producenta. Ze uwagi na to, ýe powyýszy warunek jest rzadko speùniany, miara „Burst-Rate” jest wartoúcià, która nie powinniúmy siæ sugerowaã podczas wybierania optymalnego dla nas twardego dysku.

FAT, HPFS, NTFS

a)    FAT:

Jednostkà objætoúci zapisu na dysku jest sektor, mieszczàcy 512 bajtów danych, a wraz z nimi równieý dane nadmiarowe zapewniajàce skutecznà korekcjæ bùædów odczytu. Ale nasze dane rzadko mieszczà siæ w tak skromnej objætoúci. Jak zachowaã ich ciàgùoúã przy podziale na poszczególne sektory? Skàd system operacyjny ma wiedzieã, które sektory wchodzà w skùad danego pliku? Kaýdy z systemów operacyjnych ma wùasny, specyficzny system opisu danych na dysku, zwany systemem plików. Niektóre, bardziej zaawansowane systemy operacyjne sà w stanie posùugiwaã siæ równolegle kilkoma systemami plików dyskowych. Najprostszym systemem plików jest, uýywany przez DOS i Windows, system oparty na tablicy alokacji plików FAT (File Allocation Table). System ten, pierwotnie stworzony na potrzeby zapisu na dyskietkach, dziæki swojej prostocie trafiù do obsùugi dysków sztywnych w systemach Microsoftu. System FAT poczàtkowo traktowaù jako jednostkæ alokacji danych pojedynczy sektor, w wyniku czego przy 16-bitowej architekturze systemu operacyjnego umoýliwiaù obsùugæ dysków o pojemnoúciach nie przekraczajàcych 32 MB (65536 sektorów).

Obsùugæ wiækszych pojemnoúci umoýliwiùo dopiero uýycie wiækszych jednostek alokacji, nazywanych klastrami (ang. cluster – pæczek, grono). Przy obsùudze woluminów wiækszych od 32 MB wielkoúã klastra jest zaleýna od wielkoúci woluminu i w przypadku np. dysku o pojemnoúci 1 GB klaster liczy sobie 16 kB, a dysk 2,5 – gigabajtowy wymaga juý klastrów o pojemnoúci 64 kB. Kaýdy zapisany plik to trochæ zmarnowanej przestrzeni, úrednio poùowa pojemnoúci klastra, bo przecieý dùugoúã plików jest wielkoúcià przypadkowà. W przypadku, gdy dysk sùuýy do przechowywania bazy danych, zùoýonej z kilku plików po kilkaset megabajtów, nie ma to ýadnego znaczenia, ale w przypadku kilku tysiæcy plików o róýnych dùugoúciach, jakie znajdujà siæ na dysku typowego uýytkownika, moýe to byã kilkanaúcie megabajtów straconego miejsca. A w dodatku system odczytuje caùe klastry – w przypadku potrzeby wczytania liczàcego sobie 300 bajtów pliku, np. *.ini, system ýàda od dysku odczytu caùego klastra. Oprócz straty miejsca jest to równieý strata czasu!

Dziæki rozmaitym rozszerzeniom i protezom (jak np. VFAT) system FAT dotrwaù do chwili, kiedy programiúci Microsoftu zdoùali stworzyã 32 – bitowà tablicæ alokacji. Zmiana nie tyle jakoúciowa, co iloúciowa  dopiero dysk pojemnoúci wiækszej od 2 GB wymaga stosowania jednostek alokacji wiækszych od sektora, a 32-kilobajtowymi klastrami bædziemy siæ posùugiwaã dopiero w nastæpnym stuleciu.

O wadach systemu FAT, zwùaszcza w jego microsoftowych realizacjach, moýna by dùugo pisaã. Oprócz wspomnianych juý kùopotów, wywoùanych przez zbyt maùà liczbæ dostæpnych jednostek alokacji, powaýnà wadà systemu FAT jest silna fragmentacja plików pomiædzy wiele klastrów o bardzo róýnym fizycznym poùoýeniu na dysku. Pociàga to za sobà koniecznoúã okresowej defragmentacji przy uýyciu specjalnych narzædzi programowych, a takýe powoduje stosunkowo duýe prawdopodobieñstwo powstawania bùædów zapisu, polegajàcych na przypisaniu jednego klastra dwóm plikom (tzw. crosslink), co koñczy siæ utratà danych z jednego lub obu „skrzyýowanych” plików.

Typowym bùædem, pojawiajàcym siæ w systemie FAT, jest równieý pozostawianie tzw. zgubionych klastrów, tj. jednostek alokacji nie zawierajàcych informacji, ale opisanych jako zajæte. O tym, jak duýe jest prawdopodobieñstwo tego rodzaju bùædów, úwiadczy fakt wyposaýenia DOS-u od samego poczàtku w narzædzie do ich wykrywania i likwidacji (polecenie CHKDSK).

Na potrzeby OS/2 IBM i Microsoft stworzyùy wspólnie system plików HPFS (High Performance File System) stosowany poczàtkowo równieý jako jeden z systemów plików dla Windows NT. Przeznaczony od samego poczàtku do obsùugi duýych dysków system uýywa doúã zùoýonej struktury zapisu danych. Zapisywanych jest równieý wiele informacji nadmiarowych, umoýliwiajàcych ùatwe odtworzenie zapisu w przypadku bùædów, a takýe np. informacje statystyczne o uýytkowaniu plików, przeznaczone do wykorzystania przez inteligentny, interaktywny system buforowania operacji dyskowych. System jest równieý wyposaýony w mechanizmy ochrony zapisu przed uszkodzeniem, jak np. automatyczne przenoszenie danych z sektorów o niepewnej jakoúci do dobrych (tzw. HotFix).

Zaletami tego systemu sà przede wszystkim szybkoúã wyszukiwania danych, wysoki stopieñ ciàgùoúci ich zapisu, a takýe bardzo duýa niezawodnoúã. Gùównà wadà zaú – stosunkowo dùugi czas zakùadania nowych plików, wynikajàcy z koniecznoúci kaýdorazowej rekonfiguracji drzewa katalogowego. Niestety, nowe wersje Windows NT (od 4.0) nie obsùugujà juý plików dysków w formacie HPFS pomimo tego, ýe byùby on wymarzonym rozwiàzaniem do obsùugi np. duýych, rzadko przebudowywanych baz danych.

Równolegle z udziaùem w pracach nad HPFS Microsoft opracowaù wùasny zaawansowany system plików – NTFS (New Technology File System) – przeznaczony dla Windows NT. System ten, oparty na 32-bitowych tablicach FAT, ma doúã rozbudowany system bezpieczeñstwa, a takýe mechanizmy ograniczajàce fragmentacjæ plików. Ciekawà jego cechà jest moýliwoúã przypisania plikom atrybutu kompresji, pozwalajàcego na ich kompresjæ w trakcie zapisu.

Jak widaã, po wycofaniu siæ z HPFS, stosowane obecnie najpopularniejsze systemy plików sà wciàý oparte na systemie FAT. Wszystko wskazuje na to, ýe ciàgùy wzrost pojemnoúci dysków sztywnych, a takýe wzrastajàce iloúci skùadowanych danych wymuszà jednak opracowanie i upowszechnienie systemu plików o strukturze bardziej odpowiadajàcej wspóùczesnej strukturze danych. 

b)    HPFS (High Performance File System) – system plików OS/2:

HPFS zostaù zaprojektowany przez IBM i Microsoft pod koniec lat osiemdziesiàtych, dla potrzeb nowoczesnego systemu operacyjnego, realizowanego podówczas wspólnie przez obydwie firmy – OS/2. W przeciwieñstwie do FAT – wymyúlonego w 1977 r. do obsùugi dyskietek – HPFS byù od poczàtku przeznaczony od efektywnej obsùugi dysków twardych, i to duýych – teoretyczna granica wielkoúci woluminu (nb. ostatnio dodatkowo podniesiona) juý wówczas wynosiùa 2199 GB, czyli 2^32 sektorów (á 512 B), bædàcych równieý jednostkà alokacji.

Dysk podzielony jest na tzw. pasma po 8 MB (16384 sektory) zawierajàce bitowà mapæ zajætoúci sektorów w paúmie (32 sektory). Dziæki naprzemiennemu uùoýeniu map w kolejnych pasmach tworzone sà ciàgùe odcinki po 16 MB, rozdzielone mapami dwu kolejnych pasm. Jedno pasmo, poùoýone moýliwie blisko geometrycznego úrodka dysku, zarezerwowane jest do przechowywania opisów katalogów, w tym katalogu gùównego – po jego wypeùnieniu katalogi mogà byã zakùadane równieý w innych miejscach dysku.

Kluczowà dla HPFS strukturà danych jest tzw. Fnode, czyli poùoýony moýliwie blisko samego pliku rekord opisujàcy parametry i poùoýenie pliku (lub katalogu). Jeýeli jest on nie wystarczajàcy do opisu poùoýenia lub tzw. atrybutów rozszerzonych, na dysku tworzone sà dodatkowe struktury pomocnicze.

Zawartoúã katalogów jest posortowana, zapisywana w blokach o wielkoúci  2 KB, tworzàcych strukturæ tzw. sterty (posortowanego, binarnego drzewa zrównowaýonego). Znacznie przyspiesza to wyszukiwanie i dostæp do pliku, ale spowalnia tworzenie, kasowanie i zmianæ nazwy – wymuszajà one reorganizacjæ struktury katalogu. HPFS umoýliwia operowanie dùugimi nazwami (do 256 znaków), kompletem dat (utworzenia, ostatniej modyfikacji i ostatniego dostæpu), prawami dostæpu oraz tzw. atrybutami rozszerzonymi, mogàcymi przechowywaã dowolne informacje wykorzystywane przez system plików lub aplikacjæ – takie jak np. ikona pliku czy poùoýenie okna na ekranie. Gromadzone sà teý informacje statystyczne pozwalajàce na zoptymalizowanie pracy cache'a dyskowego.

W przeciwieñstwie do FAT, HPFS definiuje nie tylko uùoýenie danych na dysku, ale takýe sposób korzystania z niego – wbudowany cache, mechanizmy minimalizowania fragmentacji itp. Zdefiniowane sà teý mechanizmy ochrony przed uszkodzeniem: weryfikacja zapisu, hotfix (przenoszenie „na goràco” zawartoúci uszkodzonych sektorów do obszaru rezerwowego), wbudowany CHKDSK, automatyczna kontrola struktury dysku w przypadku wykrycia nieprawidùowego zakoñczenia pracy systemu.

Specjalne identyfikatory kluczowych wewnætrznych struktur danych oraz dublowanie niektórych informacji w róýnych strukturach (np. poczàtkowych fragmentów nazw plików w katalogu i Fnode) umoýliwiajà natomiast automatyczne odtworzenie struktury dysku nawet w przypadkach ciæýkich awarii.

c)     NTFS (NT File System) – Windows NT:

Ten system plików naleýy do podstawowych skùadników bezpieczeñstwa Windows NT. Partycja NTFS rozpoczyna siæ klasycznym sektorem inicjujàcym. Nie jest to, jakby sugerowaùa nazwa, pojedynczy sektor, ale moýe byã to nawet 16 pierwszych sektorów (zaleýnie od potrzeb systemu).

Po sektorze inicjujàcym wystæpuje tzw. nadrzædna tabela plików (MFT – Master File Table), czyli po prostu indeks plików systemowych (ich nazwy zaczynajà siæ od znaku '$'). W aktualnej wersji systemu NT na pliki systemowe wymienione w MFT skùadajà siæ:

kopia MFT;

plik logów;

informacje o wolumenie (w tym etykieta wolumenu i numer wersji NTFS);

tablica definicji atrybutów (nazwy, numery identyfikacyjne, objaúnienia);

katalog gùówny;

mapa bitowa klastrów (opis zajætoúci partycji);

kopia boot sektora partycji;

tabela uszkodzonych klastrów;

tabela konwersji maùych liter na duýe odpowiedniki Unicode.

Poza tym tabela MFT zawiera 6 wolnych pozycji (zapisów), które mogà zostaã wykorzystane w przyszùoúci. Jak moýna wywnioskowaã na podstawie budowy MFT system NTFS podobnie jak FAT opiera siæ na klastrach. Jednak rozmiar klastra ustalamy tutaj doúã swobodnie – od 0,5 KB do 64 KB.

W podanym przy FAT przykùadzie (partycja 2 GB) domyúlny rozmiar klastra wynosi 4 KB – czyli 8 razy mniej niý w poprzednim przypadku FAT.

Oprócz zaawansowanego, elastycznego systemu bezpieczeñstwa jednà z bardziej interesujàcych cech NTFS jest mechanizm kompresji „w locie”. Jednak w odróýnieniu od rozwiàzañ typu DriveSpace (dla VFAT) moýemy kompresowaã nie tylko caùe wolumeny, ale nawet w standardowo niekompresowanym wolumenie pojedyncze pliki lub katalogi.

To, czy dany element ma byã kompresowany ustala siæ za pomocà klasycznego ustalania atrybutów (w ten sam sposób jak ustala siæ atrybut „tylko – do – odczytu” czy teý „ukryty”). Jedynym ograniczeniem kompresji NTFS jest to, ýe rozmiar klastra nie moýe byã wiækszy niý 4 KB. 

d)    Oznaczenia producentów:

Zawierajà wiele informacji dotyczàcych twardego dysku. Po dokùadnym przemyúleniu wszystkich za i przeciw zdecydowaliúmy siæ na zakup okreúlonego modelu dysku – moýe byã tak, ýe modele oferowane przez sprzedawcæ nie majà nazw typu Fireball, Cheetah, czy Hornet, lecz nazwy kodowane. Oto przykùady, w jaki sposób naleýy je odczytywaã:

Seagate – przyklad: ST340810A

„ST” okreúla producenta dysku, czyli firmæ Seagate.

Pierwsza cyfra okreúla wysokoúã dysku i jego format: „1” okreúla dysk o wysokoúci 41mm (3,5 cala), „3” – 25 mm (3,5 cala), „4” – 82 mm (5,25 cala), „5” – 19 mm (3,5 cala) i „9” na okreúlenie dysków 2,5-calowych o róýnych gruboúciach.

Kolejne cyfry informujà o pojemnoúci dysku mierzonà w MB.

Jedna lub dwie litery na koñcu nazwy okreúlajà interfejs: „A” oznacza AT-Bus (EIDE), „N” oznacza SCSI, „W” – Wide SCSI, a „FC” – Fiber Channel.

Fujitsu – przykùad: MPB3021

Pierwszy znak alfanumeryczny okreúla rodzaj gùowicy odczytujàco – zapisujàcej: „M” – oznacza gùowice MR (ang. Magnetoresistive) „GM” – oznacza gùowice GMR (ang. giant magnetoresistive).

Litera druga oznacza rodzaj dysku: „A” – Allegro (czyli dysk SCSI), „H” – Hornet (czyli 2,5 calowy dysk do notebooków), „P” – Picobird (czyli dysk EIDE Ultra-DMA/33).

Ostatnia z liter okreúla generacje twardego dysku. Modele nowsze – wyprodukowane po paêdzierniku 1998 oznaczone sà litera „C”.

Pierwsza cyfra okreúla format dysku, gdzie „2” oznacza dysk 2,5 calowy, a „3” – dysk 3,5 calowy.

Nastæpne trzy cyfry tworzà liczbæ, która po podzieleniu przez 10 wskazuje na pojemnoúã dysku mierzona w GB.

Hitachi przykùad: DK238A-32

Pierwsze dwa znaki („DK”) oznaczajà „dysk”. Pierwsza cyfra okreúla format dysku, gdzie „2” oznacza dysk 2,5-calowy (który Hitachi produkuje wyùàcznie z interfejsem EIDE), a „3” – dysk 3,5-calowy (z interfejsem SCSI).

Druga cyfra oznacza wysokoúã dysku (dla dysków 2,5 calowych cyfry „1”, „2” i „3” oznaczajà odpowiednio: 19,0; 12,7 i 9,5 milimetra; a dla dysków 3,5 calowych „1” oznacza 41mm, a „2” – 25 mm wysokoúci.)

Trzecia cyfra okreúla generacje twardego dysku (obecnie aktualnymi sà generacje 7 i 8).

Litera poprzedzajàca myúlnik jest oznaczeniem wewnætrznym Hitachi.

Liczba po myúlniku podaje pojemnoúã dysku – w przypadku dysków o pojemnoúci mniejszej niý 10 GB liczbæ ta naleýy podzieliã przez 10.

IBM przykùad: DCAS-34330

Litera „D” oznacza „dysk”.

Nastæpne dwie litery, to oznaczenia wewnætrzne IBM.

Litera poprzedzajàca myúlnik informuje o rodzaju interfejsu: „A” oznacza AT-Bus (EIDE), a „S” – SCSI.

Pierwsza cyfra okreúla format dysku, gdzie „1” oznacza dysk 1-calowy, „2” – dysk 2,5-calowy, a „3” – dysk 3,5-calowy.

Pozostaùe cztery cyfry podajà pojemnoúã dysku w MB. Jeúli po myúlniku znajduje siæ nie 5, lecz 6 cyfr, to druga z nich podaje liczbæ tysiæcy obrotów dysku na minutæ. Ostatnie 4 cyfry okreúlajà pojemnoúã dysku w MB

Maxtor przykùad: 91360D8.

Pierwsza cyfra okreúla 9 (obecnie aktualnà) generacjæ twardego dysku.

Kolejne cztery cyfry po przemnoýeniu przez 10 okreúlajà pojemnoúã dysku w MB. Litera okreúla rodzaj protokoùu interfejsu, gdzie „D” oznacza interfejs Ultra DMA/33, a „U” – Ultra DMA/66.

Ostatnia cyfra okreúla liczbæ gùowic odczytujàco – zapisujàcych.

Informacja dodatkowa: dyski Diamond wykonujà 5400 obrotów na minutæ, a dyski Diamondmax – 7200 RPM.

Quantum przykùad: QM36480ST-A

„QM” to skrót od nazwy firmy (Quantum).

Pierwsza cyfra okreúla format dysku, gdzie „3” oznacza dysk 3,5-calowy, a „5” – dysk 5,25-calowy.

Nastæpne cyfry okreúlajà pojemnoúã dysku w MB.

Litery nastæpujàce po cyfrach to wewnætrzne oznaczenia firmy Quantum, gdzie „AL.” oznacza Atlas II, „CY” – Bigfoot CY, „EL” – Fireball EL, „PX” – Viking II, „SE” – Fireball SE, „SG” – Pioneer SG, „ST” – Fireball ST, „TD” – Atlas III, „TX” – Bigfoot TX, a „VK” oznacza Viking.

Ostatnia litera lub litery okreúlajà rodzaj interfejsu: „A” oznacza AT-Bus (EIDE), „LW” oznacza Ultra-II-Wide-SCSI, „S” oznacza SCSI, a „SW” – Wide-SCSI.

Sprzedawcy czasem podajà nazwy skrócone, takie jak: Quantum Fireball EL 2500. Tego rodzaju nazwa okreúla jedynie pojemnoúã twardego dysku i jego nazwæ.

Western Digital przykùady : WDAC36400L i WDE9100-0007A1

Pierwsza cyfra informuje z ilu talerzy skùada siæ dysk.

Nastepne okreúlajà jego pojemnoúã w MB.

A litera na koñcu oznacza pojemnoúã pamiæci podræcznej, gdzie H = 128 KB, a L = 256 KB.

Pierwsza seria cyfr podaje rozmiar dysku w MB.

Pierwsze dwie cyfry po myúlniku pozostajà do dyspozycji klientów OEM, czyli firm skùadajàcych komputery.

Kolejne cyfry okreúlajà standard SCSI oraz rozmiar pamiæci podræcznej: „03” oznacza interfejs SCSI z 512 KB pamiæci podræcznej, „07” – Wide-SCSI z 512 KB pamiæci podræcznej, „16” – Wide-SCSI z 1 MB pamiæci podræcznej, a „30” – Ultra-Wide-SCSI z 4MB pamiæci podræcznej.

Ewentualne kolejne znaki alfanumeryczne w przykùadzie „A1” sà oznaczeniami OEM.