Высокие технологии современных HDD

Алексей Шуваев

Xakep Железо, номер #007, стр. 007-068-6

Точка кипения

С ростом скоростей винчестеров возникает проблема температурного режима. Достаточно вспомнить печальную историю с винчестерами IBM, серии DTLA, в которых использовались «стеклянные» пластины, имевшие тенденцию к сильному разогреву. Много данных было тогда потеряно, но умельцы, которые озаботились хорошим охлаждением, отзывались о хорошем качестве винтов. Все это в прошлом, но все больше актуально охлаждение всех винчестеров, имеющих скорости вращения шпинделя от 7200 об/мин и более. Это совсем не значит, что надо разоряться на системы охлаждения, в большинстве случаев достаточно грамотно организовать воздушные потоки внутри корпуса.

Кстати, с тех пор компания IBM (Hitachi) проработала систему термоконтроля в своих винчестерах, и сейчас стеклянные пластины можно встретить в винчестерах серии 120GXP. Seagate тоже использует стеклянные пластины в сериях Barracuda 7200.7 и Barracuda ATA IV.

В этой области производители также ведут разработки. В частности, применение жидкостных подшипников помогло заметно снизить рабочую температуру винчестера. Кроме того, применяются теплоемкие материалы, способные распределить тепло от двигателя и подшипника по всему корпусу. На данный момент практически не возникает необходимости в активном охлаждении винчестеров. Зачастую хватает отвода тепла и на блок корпуса. На рынке представлены винчестеры, корпус которых имеет специальные ребра для увеличения теплоотдачи. Но все же температурный режим надо соблюдать, ведь при повышенных температурах начинают изменяться физические свойства магнитной поверхности, и перегрев грозит потерей данных.

Электроника

Одним из важных параметров винчестера является производительность. В это понятие можно включить все: и считывание данных с пластины, и обработку данных логикой винчестера и передачу данных процессору. На данный момент производительность контроллеров очень важна. С ростом скорости вращения пластин возникает необходимость быстро позиционировать головки чтения/записи, быстро считывать и анализировать полученные данные. Так как скорость передачи данных ушла далеко от скорости чтения с пластин, начали применять буферизацию. При подаче команды чтения сектора логика винчестера считывает и последующие секторы, и при необходимости выдает их из буфера. За счет этого на реальных приложениях скорость чтения и записи повышается до 20%. Наиболее используемы сейчас буферы 2-8 Мб.

Также оптимизируются методы записи и чтения данных. При наличии в накопителе нескольких дисков головка над каждым из них находится параллельно остальным и движется синхронно. Запись происходит последовательно. На одном цилиндре сначала пишет информацию одна головка, при заполнении на одной поверхности диска - пишет вторая и так далее. Преимуществом данного метода является скорость записи и чтения, так как данные записаны линейно и на одном цилиндре, позиционеру нет необходимости многократно перемещать головку по всему диску. Но при сильной фрагментации данных, для того чтобы прочесть небольшой файл, диск порой затрачивает достаточно много времени. Логика современных HDD позволяет избежать сильной фрагментации данных.