IEEE 1394

IEEE 1394, він же FireWire (як його назвала Apple), він же iLink (як його назвала Sony), реально стає стандартом для передачі цифрового відео, але також може використовуватися для підключення жорстких дисків, сканерів, мережного устаткування, цифрових камер і всього, що вимагає високої пропускної здатності Сьогодні FireWire залишається досить дорогим рішенням (принаймні, для рядового користувача), але стандарт дедалі більше проникає в усі сфери комп'ютерної периферії і постійно дешевшає.

FireWire здатний підтримувати до 63 пристроїв на одному каналі 400 МБ/с. A IEEE 1394b, перша спроба серйозного перегляду FireWire, підтримуватиме пропускну здатність у 800 МБ/с на канал. FireWire забезпечує велику продуктивність, але зовнішні пристрої з цим інтерфейсом потребують окремого зовнішнього джерела живлення.

Перші жорсткі диски FireWire уже починають з'являтися, і вже досить давно існують моделі, які використовують транслятор IDE/FireWire. А от для відеокамер, сканерів і принтерів цей інтерфейс використовується вже дуже широко. Також на базі FireWire можна будувати продуктивні локальні мережі. Багато моделей комп'ютерів Apple мають один або два FireWire-порти, однак на PC пей стандарт поки такого визнання не одержав.

Найприємнішою особливістю FireWire є можливість «гарячого» підключення. Тобто можна підключати й відключати FireWire-пристрої, не вимикаючи комп'ютер. Але якщо таким пристроєм є жорсткий диск, то операційна система повинна вміти монтувати нові жорсткі диски «на льоту».

Майбутнє IEEE 1394 виглядає досить оптимістично, з огляду на молодість Цього стандарту і вже майже готову специфікацію 1394b, що дозволяє подвоїти пропускну здатність. А визнання цього стандарту — справа недалекого майбутнього, популярність його зростає з кожним днем, а ціни, відповідно, падають.

USB

USB (Universal Serial Bus — універсальна послідовна шина) — стандарт, що одержав за останні кілька років дуже широке поширення. Складно знайти комп'ютер, на якому б не було підтримки USB. Цей інтерфейс має два швидкісні 1 режими. Перший — «високошвидкісний» — забезпечує пропускну здатність у 1 12 МБ/с і довжину з'єднувальних кабелів до 5 м. Другий — низькошвидкісний — J пропускну здатність 1.5 МБ/с і довжину кабелів до 3 м. Зрозуміло, що для і жорстких дисків цей стандарт непридатний через свою повільність, а от для І усіляких пристроїв резервного копіювання, CD-R, сканерів, мережних пристроїв 1 і пристроїв введення цілком підходить.

На одному каналі USB може бути до 127 пристроїв, для чого можуть використовуватися-пристрої, що пропускають через себе сигнал, або USB-концентра- і тори. USB має так званий майстер-контролер, так що будь-який сигнал, переданий, скажімо, від USB- жорсткого диска до USB CDR, повинен пройти через контролер, а вже потім надійти до необхідного пристрою. Це дуже знижує пропускну здатність при використанні декількох USB-пристроїв. Крім того, USB-пристрої не можуть використовуватися кількома комп'ютерами одночасно (у і мережі, наприклад), хоча два комп'ютери можна з'єднати між собою USB-мережею через USB-міст.

Зате при усіх своїх мінусах USB дозволяє «гаряче» підключення. Правда, І операційна система все одно зажадає від вас драйвер нового пристрою, але пере-завантажувати комп'ютер не доведеться.

Сьогодні великого поширення набуває стандарт USB 2.O. Він піднімає планку пропускної здатності з 12 до 480 МБ/с. Це дозволяє використовувати USB 2.0 для підключення зовнішніх жорстких дисків, і такі диски вже з'явилися.

Який інтерфейс вибрати

Насправді вибір уже визначений вашою метою. Якщо ви збираєте домашній комп'ютер для ігор або для офісної роботи, то IDE-диск дасть вам найкращу комбінацію ціна/продуктивність. USB добре підійде для зовнішнього CDR або стрічкового накопичувача для резервного копіювання (якщо копіювати не занадто багато). Якщо вам потрібен швидкий зовнішній диск для підключення до ноутбука або для регулярного перенесення між декількома комп'ютерами і основною вимогою, крім мобільності, є продуктивність, то ваш вибір — IEEE 1394. Якщо йдеться про оснащення серйозної робочої станції або сервера, де критичними є надійність і продуктивність, то кращий вибір — SCSI, особливо у формі RAID, хоча це й коштує досить дорого. Якщо ви формуєте кластер автоматизованих робочих місць, яким необхідний високошвидкісний доступ до великого масиву даних, то Fibre channel забезпечить вам швидкість; віддаленість робочих місць від масиву інформації практично не має значення. Інша можливість полягає в створенні мережі Gigabit Ethernet, а для сервера, як правило, вибирають рішення RAID SCSI; для некритичних серверів — IDE RAID.

RAID

RAID розшифровується як Redundant Array of Inexpensive Disks, або по-українськи — надлишковий масив недорогих дисків. RAID переслідує дві основні мети: підвищити швидкість і/або надійність. Існує досить багато типів RAID, але основні — це RAID 0, 1 і 0+1. RAID 0 дозволяє об'єднати обсяг двох дисків у єдине ціле, так що операційна система буде бачити їх і використовувати як один фізичний диск RAID 1 дозволяє створювати «дзеркало», тобто інформація пишеться відразу як на один, так і на другий диск, і у випадку, якщо перший, основний, диск вийде з ладу, то всі дані на другому будуть збережені повністю. Ну і, нарешті, RAID 0+1 використовує одночасно два описані вище режими (не забувайте, що при цьому потрібно, як мінімум, чотири жорсткі диски, два зливаються в масив і два використовуються для «дзеркала»). Є ще інші варіанти RAID для підвищення надійності зберігання інформації, типу парності, для перевірки цілісності даних.

Зберігання інформації

Зберігання і читання даних з диска вимагає взаємодії між операційною системою, контролером жорсткого диска й електронними й механічними компонентами самого нагромаджувача. Операційна система поміщає дані на зберігання й обслуговує каталог секторів диска,, закріплених за файлами. Коли ви даєте системі команду зберегти файл або прочитати його з диска, вона передає її у контролер жорсткого диска, який переміщає магнітні головки до таблиці розташування файлів відповідного логічного диска. Потім операційна система зчитує цю таблицю, здійснюючи в залежності від команди пошук вільного сектора диска, у якому можна зберегти новий створений файл, або початок призначеного для зчитування файла.

Інформація таблиці розміщення файлів надходить з електронної схеми нагромаджувача в контролер жорсткого диска і повертається операційній системі, після чого ОС генерує команду установки магнітних головок над відповідною доріжкою диска для запису або зчитування потрібного сектора. Записавши новий файл на вільні сектори диска, ОС повертає магнітні головки в зону розташування таблиці і вносить у неї зміни, послідовно перераховуючи всі сектори, на яких записаний файл.

Адресація секторів

Жорсткий диск, як і будь-який інший блоковий пристрій, зберігає інформацію фіксованими порціями, що називаються блоками. Блок є найменшою порцією даних, що має унікальну адресу на жорсткому диску. Для того щоб прочитати або записати необхідну інформацію в потрібне місце, треба представити адресу блока як параметр команди, що видається контролеру жорсткого диска. Розмір блока вже віддавна є стандартним для усіх жорстких дисків — 512 байт. На жаль, досить часто відбувається плутанина між такими поняттями, як «сектор», «кластер» і «блок». Фактично між «блоком» і «сектором» різниці немає. Правда, одне поняття логічне, а друге топологічне. «Кластер» — це кілька секторів, які операційна система розглядає як одне ціле.

Чому ж відмовилися від простої роботи із секторами? Перехід до кластерів відбувся тому, що розмір таблиці розміщення файлів був обмежений, а розмір Диска збільшувався. Наприклад, у файловій системі FAT16 для диска об'ємом 512 МБ кластер буде складати 8 КБ, до 1 ГБ — 16 КБ, до 2 ГБ — 32 КБ і так Далі. Для того щоб однозначно адресувати блок даних, необхідно вказати всі три числа (номер циліндра, номер сектора на доріжці, номер головки). Такий спосіб адресації диска був широко розповсюджений і одержав згодом позначення абревіатурою CHS (cylinder, head, sector). Саме цей спосіб був спочатку реалізований у BIOS, тому згодом виникли обмеження, пов'язані з ним. Справа в тому, що BIOS визначив розрядну сітку адрес на 63 сектори, 1024 циліндри і 255 головок. Однак розвиток жорстких дисків у той час обмежувався використанням лише 16 головок у зв'язку зі складністю виготовлення. Звідси з'явилося перше обмеження на максимально припустиму для адресації ємність жорсткого диска: 1024x16x63x512 = 504 Мб.

Згодом виробники почали випускати HDD більшого розміру. Відповідно кількість циліндрів на них перевищила 1024, максимально допустиму кількість циліндрів (із погляду старих BIOS). Однак адресована частина диска продовжувала дорівнювати 504 Мб, за умови, що звертання до диска велося засобами BIOS. Це обмеження згодом було зняте введенням так званого механізму трансляції адрес.

Проблеми, що виникли з обмеженістю BIOS щодо частини фізичної геометрії дисків, призвели, зрештою, до появи нового способу адресації блоків на диску. Цей спосіб досить простий. Блоки на диску описуються одним параметром — лінійною адресою блока. Адресація диска лінійно одержала абревіатуру LBA (logical block addressing). Лінійна адреса блока однозначно пов'язана з його CHS-адресою:

Іbа = (Циліндр х Всього Головок + Головка) х Секторів + (Сектор-1). Введення підтримки лінійної адресації у контролери жорстких дисків дало можливість BIOS зайнятися трансляцією адрес. Суть цього методу полягає в тому, що якщо в наведеній вище формулі збільшити параметр Всього Головок, то буде потрібно менше циліндрів, щоб адресувати ту ж саму кількість блоків диска. Але зате буде потрібно більше головок. Однак головок використовувалося всього 16 з 255. Тому BIOS почали переводити надлишкові циліндри в головки, зменшуючи кількість одних і збільшуючи кількість інших. Це дозволило їм використовувати розрядну сітку головок повністю і відсунуло межу адресованого BIOS дискового простору до 8 ГБ.

Не можна не сказати кілька слів і про Large Mode. Цей режим роботи призначений для роботи жорстких дисків обсягом до 1 ГБ. У Large Mode кількість логічних головок збільшується до 32, а кількість логічних циліндрів зменшується вдвічі. При цьому звертання до логічних головок 0 F транслюються в парні фізичні циліндри, а звертання до головок 10 IF — у непарні. Вінчестер, розмічений у режимі LBA, несумісний з режимом Large, і навпаки.

Подальше збільшення адресованих об'ємів диска з використанням колишніх сервісів BIOS стало принципово неможливим. Справді, всі параметри задіяні за максимальною «планкою» (63 сектори, 1024 циліндри і 255 головок). Тоді був розроблений новий розширений інтерфейс BIOS, що враховує можливість дуже великих адрес блоків. Однак цей інтерфейс уже не сумісний з колишнім, унаслідок чого старі операційні системи, такі як DOS, що користуються старими інтерфейсами BIOS, не змогли і не зможуть переступити межу в 8 ГБ.

Практично всі сучасні системи вже не користуються BIOS, а використовують власні драйвери для роботи з дисками. Тому це обмеження на них не поширюється. Але слід розуміти, що, перш ніж система зможе використовувати власний драйвер, вона повинна, як мінімум, його завантажити. У зв'язку з цим на етапі початкового завантаження будь-яка система змушена користуватися BIOS. Це викликає обмеження на розміщення багатьох систем за межами 8 ГБ, вони не можуть звідтіля завантажуватися, але можуть читати й писати інформацію (наприклад DOS, який працює з диском через BIOS).

Розділи

Розглянемо розміщення операційних систем на жорстких дисках. Для організації систем дисковий адресний простір блоків ділиться на частини, що називаються розділами (partitions) Розділи повністю подібні до цілого диску в тому, що вони складаються із суміжних блоків. Завдяки такій організації для опису розділу досить указати початок розділу і його довжину в блоках Жорсткий диск може містити чотири первинні розділи.

Під час завантаження комп'ютера BIOS завантажує перший сектор головного розділу (завантажувальний сектор) і передає йому управління. На початку цього сектора розташований завантажник (завантажувальний код), що прочитує таблицю розділів і визначає завантажувальний розділ (активний). А далі все повторюється Тобто він завантажує завантажувальний сектор цього розділу на цю ж адресу і знову передає йому управління.

Розділи є контейнерами усього свого вмісту. Цим вмістом є. як правило, файлова система Під файловою системою, з точки зору диска, мається на увазі система розмічання блоків для зберігання файлів. Після того як на розділі створена файлова система й у ній розміщені файли операційної системи, розділ може стати завантажувальним Такий розділ має у своєму першому блоці невелику програму, що здійснює завантаження операційної системи. Однак для завантаження певної системи потрібно запустити її завантажувальну програму з першого блоку

Розділи з файловими системами не повинні перетинатися. Це пов'язано з тим, що дві різні файлові системи мають кожна своє уявлення про розміщення файлів, але коли це розміщення припадає на одне й те фізичне місце на диску, між файловими системами виникає конфлікт. Цей конфлікт виникає не відразу, а лише в міру того, як файли починають розміщатися в тому місці диска, де розділи перетинаються Тому треба уважно ставитися до розмічання диска на розділи.

Само по собі перетинання розділів нічим не загрожує. Але небезпечним є саме розміщення декількох файлових систем на перехресних розділах. Розмічання диска на розділи ще не означає створення файлових систем. Однак уже сама спроба створення порожньої файлової системи (тобто форматування) на одному з перехресних розділів може призвести до виникнення помилок у файловій системі іншого розділу Усе сказане стосується однаковою мірою всіх операційних систем, а не тільки найпопулярніших.

Диск розбивається на розділи за програмою, тобто ви можете створити довільну конфігурацію розділів Інформація про розмічання диска зберігається в першому блоці жорсткого диска, який називається головним завантажувальним записом (Master Boot Record (MBR))