Производительность жесткого диска
Производительность дисковой системы зависит от быстродействия кинематики жесткого диска. Механические движущиеся детали пока остаются самым медленным звеном в цепи передачи данных от магнитной поверхности диска в оперативную память компьютера. Наиболее длительными фазами в операциях чтения/записи данных являются:
- Поиск дорожки и считывание нескольких сервометок для точного позиционирования магнитной головки на дорожке, содержащей требуемый сектор.
- Ожидание поворота диска на угол, необходимый для доступа к сектору идентифицированной дорожки (среднестатистически - половина оборота магнитного диска).
- Среднее время доступа (результат деления времени, потребовавшегося для серии чтений случайного сектора, на количество считанных секторов).
- Средняя скорость чтения (количество секторов, последовательно считанных с поверхности магнитного диска за определенный промежуток времени).
Однако часто используются и дополнительные параметры, позволяющие более точно определить производительность дисковой системы в целом:
- Буферизированная скорость чтения (скорость обмена информацией между контроллером материнской платы и контроллером жесткого диска).
- Устойчивая скорость чтения (наиболее часто повторяющаяся скорость при последовательном чтении одинаковых блоков информации).
Повышение скорости перемещения магнитных головок ограничивается инерционностью достаточно массивной системы позиционирования и разрушительной вибрацией, возникающей при быстрых хаотичных (несбалансированных) возвратно-поступательных движениях механических компонентов жесткого диска. Поэтому в эволюции жестких дисков основным путем увеличения производительности стало увеличение скорости вращения магнитного диска, что уменьшает время ожидания сектора и увеличивает скорость линейного чтения. Скорость линейного чтения увеличивается и при повышении плотности записи и удаления дорожки от центра вращения магнитного диска. Использование реализованной в жестких дисках технологии управления акустическим шумом (AAM) позволяет управлять скоростью позиционирования магнитных головок, т.е. регулировать среднее время доступа.
Переключение на другую дорожку в пределах одного цилиндра занимает в среднем порядка одной миллисекунды. Это время складывается из ничтожно малого времени переключения головок, производящегося электроникой жесткого диска, и времени позиционирования головки. Дорожки в цилиндре в силу погрешностей изготовления находятся не строго друг под другом, а с некоторым разбросом. Для того, чтобы установить головку точно на дорожку, требуется считать определенное количество сервометок, а на это уходит дополнительное время. Однако за миллисекунду шпиндель накопителя с частотой вращения 7200 об/мин успевает повернуться почти на одну восьмую оборота. Поэтому первый сектор следующей дорожки в цилиндре смещен относительно предыдущей примерно на 45 градусов, что позволяет избежать "холостого" оборота магнитного диска.
Переход к соседнему цилиндру также требует времени (типовое значение 2-4 мс). С учетом этого первый сектор первой дорожки следующего цилиндра сдвинут относительно последнего сектора последней дорожки предыдущего цилиндра. Это позволяет снизить потери времени на ожидание того момента, когда нужный сектор окажется под головкой в режиме непрерывного чтения файлов. Наиболее эффективным с точки зрения скорости чтения является линейное расположение секторов, принадлежащих одному файлу, поэтому необходимо периодически делать дефрагментацию файловой системы, чтобы полностью реализовать заложенный в накопителе потенциал.
