Техническое обслуживание ПК. Накопители на жестких дисках

Послойное смещение секторов. Смещение секторов на разных сторонах (слоях) дисков — это сдвиг нумерации секторов, расположенных на соседних дорожках одного и того же цилиндра. Благодаря этому создается запас времени, в течение которого осуществляется переключение головок и выполняются вспомогательные операции в контроллере. Можно представить себе это так, как будто каждая рабочая поверхность каждого диска повернута на определенный угол относительно предыдущей. (Напомним, что рабочие поверхности нумеруются косвенно — по номерам головок. Поэтому предыдущая поверхность в данном случае — это та, с которой "работает" головка с предыдущим номером, и вообще термины головка и сторона можно в логическом смысле считать синонима) При такой разметке дисков операции считывания и записи не прерываются на длительное время при коммутации головок (диски не совершают лишних оборотов), что позволяет добиться максимальной скорости обмена данными. Чтобы понять, что такое послойное смещение, необходимо сначала выяснить, в каком порядке считываются секторы и дорожки. Представьте себе накопитель, в котором установлен единственный диск (и, соответственно, две головки), разбитый на 10 цилиндров по 17 секторов в каждом. Договоримся для краткости обозначать "координаты" секторов тремя цифрами, заключенными в скобки, например, (0,0,1), где первая цифра обозначает номер цилиндра (дорожки), вторая — номер головки (стороны диска, рабочей поверхности или слоя), а третья — номер сектора на дорожке. Итак, в первую очередь данные будут считываться из сектора (0,0,1). После этого будут обработаны все остальные секторы нулевой дорожки, последним из них будет сектор (0,0,17). Теперь возможны два варианта последующих действий накопителя: 1) переместить головки и продолжать считывание данных со следующей дорожки на той же стороне, или 2) переключиться на другую головку и считывать данные с дорожки на обратной стороне диска. Поскольку для перемещения головок требуется гораздо больше времени, чем для их электронной коммутации, во всех накопителях используется второй способ — для продолжения считывания (и, естественно, записи) сначала осуществляется переключение головок в пределах одного и того же цилиндра, и лишь затем их физическое перемещение на следующий цилиндр. Таким образом, следующим по порядку будет обработан сектор (0,1,1), затем (0,1,2) и так далее — до сектора (0,1,17). После этого в рассматриваемом нами примере (предполагается, что в накопителе установлен один единственный диск) головки будут передвинуты на следующий цилиндр. Вышеперечисленные операции будут выполняться до тех пор, пока не будут считаны данные из последнего сектора на последней дорожке, его "координаты" — (9,1,17).

Если "развернуть" обе дорожки нулевого цилиндра и расположить их одну над другой, то получится следующая картина: Квалификация нарушителей и их уровень технической оснащенности. По уровню квалификации всех нарушителей можно классифицировать по четырем классификационным признакам

цилиндр 0, головка 0: 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9-10-11-12-13-14-15-16-17

цилиндр 0, головка 1: 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9-10-11-12-13-14-15-16-17

После того как заканчивается считывание всех секторов нулевой головкой, контроллер переключает в режим воспроизведения 1-ю головку, и процесс чтения данных продолжается (диск к этому моменту совершает полный оборот и обе головки возвращаются в начало дорожек). В приведенном примере секторы на разных сторонах диска (обрабатываемые разными головками) не смещены и располагаются строго один над другим.

Диски в нашем примере вращаются со скоростью 3600 об/мин, поэтому на считывание данных из каждого сектора затрачивается около 980 мкс. Это временное "окошко" довольно узкое. На переключение головок обычно затрачивается около 15 мкс, учтем еще и задержку, возникающую в контроллере при формировании команды переключения головок. Одним словом, к моменту окончания процесса переключения головок и готовности к считыванию следующей дорожки ее 1-й сектор уже "уедет" вперед. Данная ситуация аналогична той, что возникает при слишком маленьком коэффициенте чередования. Накопитель вынужден простаивать, ожидая, пока диски совершат полный оборот, и под включенной головкой окажется начало 1-го сектора новой дорожки.

Эту проблему решить достаточно просто: нужно сдвинуть нумерацию секторов на последующих дорожках относительно предшествующих, создав тем самым запас времени для переключения головок и осуществления необходимых операций в контроллере. Тогда после окончания считывания данных из сектора (0,0,17) и переключения головок "на подходе" окажется нужный сектор (0,1,1). Выглядеть это будет примерно следующим образом:

цилиндр 0, головка 0:

1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9-10-11- 12-13-14-15-16-17

цилиндр 0, головка 1:

16-17- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9- 10-11-12-13-14-15

Благодаря сдвигу секторов на первой дорожке на две позиции относительно нулевой создается достаточный запас времени для переключения головок; в приведенном примере говорят, что коэффициент послойного смещения (head-skew factor) равен 2. При обычной работе головки переключаются намного чаще, чем происходит их перемещение от цилиндра к цилиндру, поэтому выбор оптимального коэффициента послойного смещения играет большую роль, чем установка аналогичного по своей сути коэффициента концентрического смещения (cylinder-skew factor, см. ниже). Разница в скоростях передачи данных между накопителями с одинаковыми количествами секторов на дорожках и коэффициентами чередования обычно бывает связана именно с различиями в упомянутом параметре.

Например, у накопителя с кодировкой данных по методу MFM без смещения секторов скорость передачи данных составляет 380 Кбайт/с, а с коэффициентом послойного смещения, равным 2, — 425 Кбайт/с. Заметим, что у разных контроллеров и накопителей задержки разные, поэтому эффект от введения послойного смещения в каждом случае будет разным. В большинстве случаев время переключения головок намного меньше, чем задержка в контроллере. Как и при выборе коэффициента чередования, в данном случае лучше установить коэффициент послойного смещения с некоторым запасом, чтобы наверняка исключить дополнительные обороты дисков.

На главную