Программы кэширования и кэш-контроллер

Быстродействие дискового накопителя можно существенно повысить, если воспользоваться специальными программами кэширования, например SMARTDRV (DOS) или VCASHE (Windows 9х, Windows NT и Windows 2000). Эти программы "подключаются" к прерыванию жесткого диска на уровне BIOS (перехватывают прерывание BIOS) и обрабатывают запросы на считывание и запись, направляемые приложениями и драйверами устройств в BIOS.

Если приложению понадобилось считать порцию данных с жесткого диска, кэш-программа перехватывает соответствующий запрос, проверяет наличие определенных условий (о которых будет сказано ниже) и, если они не удовлетворяются, передает запрос в неизменном виде контроллеру накопителя. Считанные в накопителе данные не только передаются приложению, но и сохраняются в специальном буфере (кэше). В зависимости от размера кэша, в нем могут храниться данные из достаточно большого количества секторов.

Если приложению нужно считать дополнительные данные, кэш-программа вновь перехватывает запрос и проверяет, не хранятся ли запрошенные данные в буфере. Если это так, то они немедленно передаются приложению, без непосредственного обращения к диску. Можете представить себе, насколько этот прием ускоряет доступ к диску (и заодно сказывается на результатах измерений быстродействия накопителя)!

Большинство современных контроллеров включают встроенный кэш той или иной разновидности, которому не нужно перехватывать и использовать прерывания BIOS. Кэширование осуществляется на аппаратном уровне, и обычные программы измерения быстродействия накопителей его «не замечают». Первыми из подобного рода устройств в накопителях были буферы опережающего считывания дорожки (read-ahead buffer), благодаря которым удалось получить коэффициент чередования 1:1. В одних современных контроллерах просто увеличен размер этих буферов, а в других используются более интеллектуальные устройства, по своим возможностям близкие к кэш-программам.

Многие накопители IDE и SCSI имеют встроенную кэш-память. Именно благодаря использованию кэш-памяти накопители IDE и SCSI от­личаются столь высоким быстродействием.

Несмотря на то что программное и аппаратное кэширование данных позволяет существенно повысить производительность накопителей при обычных операциях считывания и записи, реальная (физическая) скорость передачи данных определяется только конструкцией самого устройства.

Коэффициент чередования

Говоря о быстродействии накопителей, нельзя обойти вопрос о чередовании секторов. Эта тема традиционно рассматривается в разделах, посвященных быстродействию контроллеров, а не накопителей, однако в большинстве современных устройств (IDE и SCSI) встроены контроллеры, обрабатывающие данные с той же скоростью, с которой они поступают из накопителей. Это означает, в частности, что практически все современные накопители IDE и SCSI форматируются без чередования секторов (иногда говорят о коэффициенте чередования 1:1). Почти во всех современных комбинациях «накопитель-контроллер» коэффициент чередования по умолчанию устанавливается равным 1:1, и менять его нет никакого смысла.

Емкость

В параметрах накопителя может фигурировать одна из четырех цифр:

- неформатированная емкость в миллионах байтов;

- форматированная емкость в миллионах байтов;

- неформатированная емкость в мегабайтах (Мбайт);

- форматированная емкость в мегабайтах (Мбайт).

В настоящее время большинство производителей накопителей IDE и SCSI указывают для своих изделий только форматированную емкость, поскольку жесткие диски выпускаются уже отформатированными. Форматированную и неформатированную емкости в рекламных проспектах обычно указывают в миллионах байтов, поскольку цифры при этом получаются более впечатляющими, чем при использовании в качестве единицы измерения мегабайта.

Контрольные вопросы

1 Принципы работы накопителей на жестких дисках.

2 Понятие дорожки, сектора, цилиндра.

3 Виды форматирования.

4 Основные блоки накопителей на жестких дисках.

5 Типы магнитных дисков и их устройство.

6 Головки записи/чтения и их устройство.

7 Механизмы привода головок.

8 Способы построения петли обратной связи.

9 Системы реализации сервокодов со специализированным диском.

10 Парковка головок.

11Воздушные фильтры и их назначение.

12 Для чего необходима акклиматизация жестких дисков.

13 Кабели и разъемы накопителей.

14 Основные характеристики накопителей на жестких дисках.

Лабораторная работа №10

Накопители на оптических дисках

Цель работы: Изучить принцип работы накопителей на оптических дисках., их устройство и основные характеристики.

Задание на лабораторную работу:

изучить:

- принцип работы иустройство накопителей на оптических дисках (CD-ROM);

- технология производства CD-ROM;

- устройство дисков:

а) сверхплотной магнитооптики;

б) многослойных оптических дисков.

Ход работы