Arhitektura računara
Visoka tehnička škola strukovnih studija Kragujevac
Milica Alempijević
1 |
P a g e
Seminarski rad
Škola:
Visoka tehnička škola strukovnih studija Kragujevac
Smer:
Informatika
Predmet:
Arhitektura računara
Profesor:
Ivan Petrović
Student:
Milica Alempijević 084/2015
Tema:
Hard disk standardi, zapisivanje podataka, dalji razvoj
Uvod
Disk je medijum za
trajno
skladištenje, tj. Čuvanje podataka ( engl.
nonvolatile storage
). Šta god
je smešteno na disk, ostaje na njemu i nakon što se isključi računar. Trajno skladištenje naziva se
još i
sekundarno
skladištenje ( engl.
secondary storage
). Postoje dva osnovna tipa diskova na
kojima se čuvaju podaci, a to su
magnetni
( engl.
magnetic
) i optički ( engl.
optical
).
Tvrdi
ili
čvrsti disk
(
hard disk
) spada u magnetne diskove. Naziv „Čvrsti disk“ je dobio zato što su
njegove ploče krute i prilično debele. Napravljene su od aluminijuma ili stakla i imaju specijalan
sloj od finih čestica gvožđa. Na diskovima sa više ploča, te ploče su naslagane na osovinu unutar
kasete čvrstog diska. Svaka ploča može da uskladišti milijarde bitova podataka na 5cm
2
. Motor
povezan osovinom vrti sve ploče velikom brzinom (uglavnom između 5400 i 7200 obrtaja u
minutu.
Sve ploče naslagane na osovinu su istog prečnika. Većina ploča u čvrstim diskovima PC računara
je prečnika 3.5 inča, dok se u većini prenosnih računara nalaze ploče prečnika 2.5 inča.
Mikrodiskovi kompanije IBM imaju još manje ploče – od 1 inča.
Ploče su trajno smeštene u hermetički zatvoreno metalno kućište. Zatvoreno kućište sprečava
ulaz spoljnih nečistoća kao što su čestice prašine, otisci prstiju ili druge čestice koje bi uticale na
razne delove diska i njegov rad u celini. To je bitno, jer glave za čitanje/pisanje rade vrlo blizu
površine diska i bilo koja čestica bi mogla da izazove sudar glave diska ( engl.
head crash
), do
kojeg dolazi kada glava dodirne površinu diska ili česticu na toj površini.
Arhitektura računara
Visoka tehnička škola strukovnih studija Kragujevac
Milica Alempijević
2 |
P a g e
slika 1
Hard disk standardi
Vrste čvrstih diskova
Čvrsti diskovi mogu biti
interni
(
unutrašnji
) ili
eksterni
(
spoljašnji
).
Spoljašnji čvrsti diskovi se uglavnom povezuju preko
USB
-a. Varijanta USB 2.0 interfejsa
generalno ima sporiji prenos podataka kada se uporedi sa unutrašnjim hard diskom povezanim
preko SATA. Od marta 2015. Godine kapacitet eksternih hard diskova se sa 500GB povećao na
8TB. Eksterni hard diskovi su često dostupni kao prethodno montirani integrisani proizvodi, ali
takođe mogu biti montirani kombinovanjem spoljnog kućišta sa USB-om ili drugim interfejsom i
posebno kupljenog diska. Dostupni su u veličinama od 2.5 i 3.5 inča. Varijanta od 2.5 inča se
tipično naziva
prenosiv eksterni disk,
dok se varijanta od 3.5 inča podrazumeva kao
desktop
eksterni disk.
„Prenosivi“ diskovi se pakuju u manja i svetlija kućišta nego „desktop“ diskovi.
„Prenosivi“ diskovi se napajaju pomoću USB veze, dok „desktop“ diskovi koriste punjače.
Karakteristike kao što su biometrijska bezbednost ili mogućnost više interfejsa (kao npr.
Firewire) su dostupne po višim cenama. Postoje prethodno montirani eksterni diskovi koji, kada
ih izvadimo iz kućišta, ne mogu imati unutrašnju upotrebu u laptop ili desktop računaru zbog
ugrađenog USB interfejsa na njihovim pločama i zbog nedostatka SATA (ili Parallel ATA)
interfejsa.
Arhitektura računara
Visoka tehnička škola strukovnih studija Kragujevac
Milica Alempijević
4 |
P a g e
sistem datoteka i operativni sistem računara, ili se dodatno koristi za ispravljanje grešaka ili
oporavak.
Fizička geometrija
se odnosi na organizaciju bilo koje vrste diska – stvarni, fizički broj glava,
cilindara, staza i sektora.
Osamdesetih godina fizička i logička geometrija diskova bile su istovetne. Kako su diskovi
postajali veći, pojavili su se izvesni problemi, pa se i
zonski zapis bitova
ZBR
( engl.
zone bit
recording
) nametnuo kao rešenje.
Jedan od načina da se poveća kapacitet diska bio je dodavanje još jedne ili dve ploče. Veći broj
ploča podrazumevao je upotrebu teških motora i znatnu snagu usled čega je disk postajao
nezgrapan. Uzimajući u obzir veličinu i potrošnju energije, činilo se da je idealno da disk ima tri
ploče. Korišćenje ZBR-a bio je drugi način da se poveća kapacitet diska. To je podrazumevalo
više sektora na spoljnim ivicama ploča, ali
BIOS
1
(
Basic Input-Output System
) nije mogao da
shvati princip rada pojedinih cilindara s različitim brojem sektora.
Da bi se podesili veći diskovi bez povećanja broja ploča i da bi se opravdalo korišćenje ZBR-a,
uvedena je
logička geometrija
. Tako je omogućeno da disk ima dve geometrije: fizičku i logičku.
Proizvođač određuje logičku geometriju, koja predstavlja skup lažnih vrednosti za broj cilindara,
glava i sektora na disku. Kontroler diska prijavljuje te lažne vrednosti BIOS-u. Isti kontroler
automatski prevodi podatke logičke geometrije u fizičku i obratno.
Danas se bruto kapacitet čvrstih diskova računa tako što se broj bkokova pomnoži veličinom
blokova. Kod starijih čvrstih diskova bruto kapacitet je predstavljao proizvod broja cilindara po
zonskom zapisu bitova, broja bajtova po sektoru (uglavnom 512) i ukupnog broja zona u disku.
Kod nekih savremenih SATA diskova kapacitet se takođe računa na principu
CHS
(
cylinder-head-
sector
).
Postoji i
Prošireni
CHS (
ECHS
) metod koji podrazumeva da se broj cilindara podeli celim brojem,
a broj glava pomnoži istim tim brojem i to je obično broj dva. Kada se disk podesi da koristi
ECHS, za svaku interakciju s računarom postoje dve vrste translacije. Prvo se fizička geomtrija
diska prevodi u logičku geometriju preko kontrolera samog diska. Zatim se vrednosti prosleđene
u BIOS izvršavaju preko drugog translatora da bi se zahtev uskladio sa ograničenjima BIOS-a.
Logical Block Addressing
(
LBA
) napušta celu koncepciju CHS adresiranja zarad šeme uzastopnih
rednih brojeva koja se primenjuje na sve sektore, bez obzira na položaj njihove glave ili cilindra.
Takva šema adresiranja sektora naziva se
šema linearnog adresiranja
(engl.
linear addressing
scheme
).
LBA svakom sektoru dodeljuje jedinstven broj, počevši od nule, pa sve do ukupnog broja sektora
na disku manje jedan (ako stvarno postoji 18 sektora, LBA bi ih brojao kao sektore 0-17). To
1
Upravljački softver koji je ugrađen u računar i prvi se izvršava prilikom uključivanja računara.
Arhitektura računara
Visoka tehnička škola strukovnih studija Kragujevac
Milica Alempijević
5 |
P a g e
transliranje je slično ECHS transliranju, ali umesto da prevodi na logičku geometriju (koja se
posle toga prevodi na stvarnu geometriju), LBA prevodi direktno na broj sektora (bloka).
LBA je savremenija metoda translacije koja je preporučljivija i većina savremenih diskova i BIOS-
a prihvatiće je kao podrazumevanu.
Kod savremenih diskova rezervni kapacitet za upravljanje manama nije uračunat u zvanično
naveden kapacitet čvrstog diska. Međutim, kod mnogih diskova je određen deo kapaciteta
rezervisan kao rezervni kapacitet, čime se smanjuje dostupnost kapaciteta operativnom
sistemu.
Trenutno najveći kapacitet ima
Samsungov
čvrsti disk, čiji je kapacitet
15,35TB
.
slika 4
Performanse diska podrazumevaju
vreme traženja
i
vreme kašnjenja
.
Vreme pristupa
delimično određuje koliko brzo možemo da pronađemo i pročitamo neki sektor
diska. Čitanje sektora podrazumeva dva koraka. Prvo se glava premešta na odgovarajuću stazu.
Zatim se, kada se glava nađe iznad te staze, čeka da odgovarajući sektor obrtanjem ploča diska
