Міністерство освіти та науки України Національний університет “Львівська Політехніка” Кафедра ЕОМ Лабораторна робота № 4 Тема: Комп’ютерні пристрої на твердих дисках Львів – 2008 Лабораторна робота № 4 Тема: Комп’ютерні пристрої на твердих дисках Тверді диски з інтерфейсом IDE Тверда конкуренція й особлива важливість у цих умовах цінового фактора жадають від виробників масової продукції використання найсучасніших технологічних досягнень. За рахунок застосування запису з високою щільністю (400 Mbit на квадратний дюйм) стандартне значення ємності, що приходиться на один диск (носій), досягло 540 MB. Це дозволяє зменшити не тільки кількість дисків, але і магнітних голівок і інших елементів, а значить знизити ціну і підвищити надійність. При застосуванні таких дисків лінійка моделей, що випускаються, по ємності виглядає в такий спосіб: 540 MB, 1.0, 1.6, 2.2 GB і т.д. Інтерфейс Enhanced IDE, що став основним для масової продукції, незважаючи на дуже гарні швидкості передачі, все-таки уступає інтерфейсові SCSI по можливостях, особливо в многозадачных середовищах. Ситуація, можливо, покращиться з прийняттям специфікації АТА-3, у якій, за попередніми даними, будуть доповнення (command overlapping and queuing, predictive failure analysis bit і деякі інші), що дозволяють до деякої міри наблизитися до SCSI як по ефективності відпрацьовування запитів, так і по контролі за цілісністю даних. Тверді диски з інтерфейсом SCSI Якщо 90% твердих дисків, встановлюваних у персональні комп'ютери, мають інтерфейс Enhanced IDE, і тільки 10% — SCSI, то для комп'ютерів, використовуваних як сервери, частка SCSI збільшується до 90%. Інтерфейс SCSI забезпечує великі переваги при роботі в многозадачном режимі, тому, незважаючи на більш високу ціну в порівнянні з IDE, частка SCSI твердих дисків буде збільшуватися і для персональних комп'ютерів. На нижньому краї діапазону дисків, що випускаються, знаходяться моделі, що використовують ту ж механіку, що і відповідні диски Enhanced IDE. Відповідно, вони мають такі ж параметри. Завдяки невисокій ціні і гарній продуктивності, область їхнього застосування дуже широка, починаючи від персональних комп'ютерів. Велика ж частина продукції має підвищену ємність і орієнтована на досягнення найвищого рівня продуктивності. Тверді диски для аудио і відео Розвиток multimedia викликало значний інтерес до так називаних аудио/відео твердим дискам як з боку споживачів, так і виробників. Звичайні диски оптимизированы для швидкого доступу і швидкої передачі щодо невеликих блоків інформації, т. е, для максимальної кількості операцій уведення/висновку в одиницю часу. Різні фірми застосовують підходи, що відрізняються, до виробництва аудио/відео дисків. Так, піонер у цій області фірма Micropolis виділила них в окреме виробництво. Seagate орієнтується на комбіновані диски, які можна застосовувати як для аудио/відео, так і в звичайному режимі. Це деякі моделі серії Decathlon з ин-герфеисом як SCSI, -так і Fast ATA (Enhanced ide). Тверді диски 2.5" і 1.8" Орієнтовані споконвічно на мобільні застосування, мініатюрні тверді диски значно усовкршенствовались і не уступають моделям для настільних конструкцій. Тверді диски в стандарті PCMCIA з формою-фактором 1.8" не змогли зайняти місце штатних пристроїв масової пам'яті для комп'ютерів типу notebook і laptop, на яке вони цілком обґрунтовано претендували. Fujitsu робить 2.5" диски серій Hornet 5 і 6, у яких застосовуються магниторезистивные голівки і PRML. Ємність дисків складає 508 MB, 768 MB і 1 GB, інтерфейси — Enhanced IDE і Fast SCSI-2. Диски мають високу продуктивність і мале споживання енергії. Моделі з інтерфейсом SCSI призначені не тільки для застосування в notebook фірми Apple, але можуть використовуватися й у настільних комп'ютерах, а також для створення компактних і надійних RAID-масивів. Надійність Як для самих ємних і продуктивних твердих дисків з інтерфейсом SCSI, так і для масових моделей Enhanced IDE, найважливішим параметром залишається надійність. Сучасні диски мають дуже високу надійність, час наробітку на відмовлення в деяких моделей досягає 1 000 000 годин. Однак не слід забувати, що надійність, оцінена по MTBF (Mean Time Between Failure), — це поняття загальним і статистичне, а перед користувачем коштує задача, як перевести його в конкретне й індивідуальне. Традиційні підходи до підвищення надійності збереження даних широко відомі — це резервне копіювання і застосування масивів з декількох дисків (RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks). Кілька слів про RAID. Це рішення, що підвищує не тольо надійність, але і продуктивність, ніколи не відносилося до розряду дешевих і доступних. Приводи CD-ROM. Формати і стандарти. Компакт-диски (CD-ROM), спочатку розроблені для аматорів високоякісного звучання, міцно зайняли місце тепер на ринку комп'ютерних пристроїв. Завдяки своїм малим розмірам, великій ємності, надійності і довговічності, вони з успіхом застосовуються як пристрої зовнішньої пам'яті. Попутно відзначимо, що наявність приводу CD-ROM на вашому комп'ютері дозволяє не тільки використовувати диски з програмами, але і слухати музику, дивитися відеофільми. Тобто, комп’ютер перетворюється на мультимедійний центр. Формати і стандарти Музичні оптичні компакт-диски прийшли на зміну вініловим ("грамплатівкам") у 1982 році приблизно в той же час, коли з'явилися перші персональні комп'ютери фірми IBM. Ці пристрої з'явилися результатом плідного співробітництва двох гігантів електронної промисловості - японської фірми Sony і голландської Philips. Нагадаємо, що в роботі над "Червоною Книгою" (Red Book) крім фахівців фірми Sony взяли участь і фахівці фірми Philips. Ця специфікація, зокрема, визначала мінімальні вимоги до якості запису звуку і регламентувала, наприклад, такі характеристики аудиокомпакт-дисков, як їхній розмір, метод кодування даних і використання єдиної спіральної доріжки. Дві вищезгадані фірми зіграли також провідну роль при розробці першої специфікації цифрових компакт-дисків - так званої "Жовтої Книги" (Yellow Book). Вона послужила основою для створення компакт-дисків з комплексним представленням інформації, тобто здатних зберігати не тільки звукові, але також текстові і графічн дані (CD-Digital Audio, CD-DA). При цьому привід, читаючи заголовок диска, сам визначав його тип (аудио- або цифрові дані). У цьому стандарті, однак, не регламентувалися логічні і файлові формати компакт-дисків, оскільки рішення цих питань було цілком віддане на відкуп фірмам-виробникам. Це, зокрема, означало, що компактдиск, що відповідає вимогам "Жовтої Книги", міг працювати тільки на конкретній моделі нагромаджувача. Таке положення справ, особливо у зв'язку з великим комерційним успіхом компакт-дисків, зрозуміло, не могло задовольнити виробників подібних пристроїв. У загальних інтересах необхідно було терміново знайти компроміс. Саме тому другим стандартом "де-факто" для цифрових компакт-дисків стала специфікація HSG (High Sierra Group), або просто High Sierra. Цей документ носив, узагалі говорячи, рекомендаційний характер і був запропонований основними виробниками цифрових компакт-дисків з метою забезпечити хоча б деяку сумісність. Дана специфікація визначала вже як логічний, так і файловий формати компакт-дисків. Відзначимо, до речі, цікаву деталь: назва специфікації повторює назву готелю і казино одного з містечок у Каліфорнії, де зібралися обговорити свої питання лідери у виробництві CD-ROM. На жаль, для HSG-специфікації підходящого кольору книги так і не найшлося. Перед тим як продовжити нашу розповідь, уведемо для компакт-дисків поняття сеансу. У наступному розділі пояснимо більш докладно, як записуються дані на CD, а зараз лише відзначимо, що для більшості компакт-дисків уся збережена згодом на них інформація заноситься за один техноло-, гический цикл, або сеанс (single session). Як вже говорилося, зміст диска, тобто покажчик того, де і як на ньому зберігається інформація, утримується у VTOC. Однак після того, як з'явилася технологія, що дозволяє дописувати інформацію на спеціальні, що дописуються, CD-ROM, мова пішла вже про багатосеансові компакт-диски і відповідні приводи (multi session). Так, багатосеансові записи визначені у форматах Kodak PhotoCD і CD-ROM ХА (eXtended Architecture). Зокрема, технологія фірми Eastman Kodak PhotoCD пропонується як недорогий засіб для створення і доступу до цифрових фотографій. Наприклад, за цією технологією на спеціальний (що дописується) компакт-диск можна записати будь-які 35-мм слайди і негативи, причому як чорно-білі, так і кольорові. Для того щоб переглядати фотографії на екрані монітору, необхідний, зрозуміло, PhotoCD-з місткий привід. Такі приводи мають здатність працювати з багатосеансовими записами, тобто записами, зробленими саме в кілька прийомів (сеансів). Звичайний привід CD-ROM зможе прочитати (на жаль !) тільки перший запис (сеанс). Але один запис може, зрозуміло, містити кілька фотографій. У таблиці показані основні типи дозволів, з якими можуть зберігатися зображення на PhotoCD. Дозвіл (у лініях) Застосування  256 х 384 Побутові телевізори і VGA-адаптери низького дозволу  512 х 768 Телевізори S-VHS і VGA-адаптери з 1 і більш Мбайт пам'яті  1024 х 1536 Телевізори S-VHS і SVGA-адаптери з 8 і більш Мбайт пам'яті  2048 х 3072 Телевізори S-VHS і SVGA-адаптери з 64 і більш Мбайт пам'яті   Тверді диски 2.5" і 1.8" Орієнтовані споконвічно на мобільні застосування, мініатюрні тверді диски значно удосконалилися і не поступаються моделям для настільних конструкцій. Тверді диски в стандарті PCMCIA з форм-фактором 1.8" не змогли зайняти місце штатних пристроїв масової пам'яті для комп'ютерів типу notebook і laptop, на яке вони цілком обґрунтовано претендували. Тому обсяги їхнього випуску обмежені, і вони в основному застосовуються для обміну інформацією і для індивідуальної роботи з якими-небудь даними. При постійно зростаючих вимогах до ємності дисків виявилося неможливим забезпечити прийнятний рівень цін при застосуванні настільки складної -технології, тому функції мініатюрних пристроїв масової пам'яті в основному покладаються на моделі з форм-фактором 2.5", максимальна ємність яких перевищує вже 10 GB. Фірмі Maxtor, лідерові у виробництві надмініатюрних виробів, вдалося перенести know how, розроблене для 1.8" твердих дисків MobileMax, на 2.5" моделі, що дозволило вийти відразу на рівень максимально досягнутої ємності при менших, чим в інших фірм розмірах. Тверді диски серії Laramie з інтерфейсом Enhanced IDE при товщині усього 12.5 мм мають ємність 837 MB, 1GB і 1.34 GB. У них застосована технологія proximity recording і контролер на базі сигнального процесора. Fujitsu робить 2.5" диски серій Hornet 5 і 6, у яких застосовуються магниторезистивні голівки і PRML. Ємність дисків складає 508 MB, 768 MB і 1 GB, інтерфейси — Enhanced IDE і Fast SCSI-2. Диски мають високу продуктивність і мале споживання енергії. Моделі з інтерфейсом SCSI призначені не тільки для застосування в notebook фірми Apple, але можуть використовуватися й у настільних комп'ютерах, а також для створення компактних і надійних RAID-масивів. Надійність Як для самих ємних і продуктивних твердих дисків з інтерфейсом SCSI, так і для масових моделей Enhanced IDE, найважливішим параметром залишається надійність. Сучасні диски мають дуже високу надійність, час наробітку на відмову в деяких моделях досягає 1 000 000 годин. Однак не слід забувати, що надійність, оцінена по MTBF (Mean Time Between Failure), — це поняття загальне і статистичне, а перед користувачем стоіть задача, як перевести його в конкретне й індивідуальне. Традиційні підходи до підвищення надійності збереження даних широко відомі — це резервне копіювання і застосування масивів з декількох дисків (RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks). ПРИСТРОЇ З БАГАТОРАЗОВИМ ЗАПИСОМ Пристрої CD-R для однократного запису дисків CD-ROM (у різних форматах) будуть у недалекому майбутньому доповнені такими, що перезаписуються, тобто з можливістю багаторазового запису на той самий носій. Найбільш підходящої для такого роду пристроїв є технологія phase change. Перезаписувані диски, що одержали назву CD-E (Erasable), запропонувала фірма Philips. Відразу ж була отримана підтримка від IBM, Ricoh, Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Mitsumi Electric, Matsushita Kotobuki Electric Industries, Sony, 3M, Olympus. Новий диск є логічним продовженням CD-R (Orange Book) і CD-ROM. Передбачається сумісність по читанню-запису з CD-R і по читанню з CD-ROM. Правда, для того, щоб читати диски CD-R на звичайних приводах CD-ROM, потрібно деяка їхня модифікація, пов'язана з необхідністю регулювання лазера, що зчитує, через різну здатність відбивання нових і традиційних дисків, так що говорити про повну сумісність поки не приходиться. Висновок: на цій лабораторній роботі я ознайомися з основними видами носіїв інформації на твердих дисках, принципом збереження інформації та їх роботи.