Контроль и управление работой жёсткого диска

 

Управление работой жёсткого диска осуществляется платой, прикреплённой к гермоблоку. Управляющая электроника в современных винчестерах сложнее, чем первые персональные компьютеры. Контролировать работу винчестера пользователь может при помощи светодиода, выводимого на переднюю панель системного блока.

Светодиод

Жёсткие диски используют светодиод, чтобы показывать свою активность. Этот очень полезный индикатор показывает пользователю персонального компьютера, есть ли обращение к винчестеру или, говоря по-другому, происходит ли в данный момент активная работа винчестера. Первые жёсткие диски для ПК производились с лицевой панелью и встраивались на специальные места, предназначенные в настоящее время для дисководов и приводов на компакт-дисках. На эту лицевую панель был вынесен светодиод, и пользователь без труда, только взглянув на неё, мог узнать, есть ли обращение к жёсткому диску.

Производители винчестеров со временем пришли к выводу, что иметь жёсткие диски, встраиваемые внутри системного блока более разумно, чем винчестеры, у которых лицевая панель выходит наружу системного блока. Для того чтобы пользователь и в этом случае мог увидеть работу накопителя, на управляющей плате винчестера был сделан разъём для подключения светодиода, который уже монтировался на лицевой панели компьютера и соединялся с жёстким диском с помощью пары проводов. Такая система работала хорошо до того времени, когда появилась необходимость использовать более одного накопителя. Выход из этой ситуации — подключение светодиода к контроллеру жёстких дисков. Таким образом можно было увидеть работу всех винчестеров, подключенных к контроллеру.

Современные ПК имеют интегрированные в материнскую плату IDE/ATA или AID/SATA контроллеры. Светодиод теперь подключается к специальному разъёму на материнской плате. В системах, которые используют отдельные контроллеры, светодиод подключается к разъему на контроллере. С течением времени, производители IDE/ATA винчестеров перестали делать разъём для светодиода на управляющей плате, т.к. интегрированные в материнскую плату контроллеры стали стандартом де-факто. Тем не менее, многие самые современные SCSI винчестеры до сих пор имеют выход на светодиод. Это сделано потому, что существует очень малое количество материнских плат, в которых интегрированы SCSI контроллеры.

Управляющая плата жесткого диска

Все современные жесткие диски изготавливаются с достаточно сложной платой управления, прикрепленной к гермоблоку. Первые жесткие диски для ПК были достаточно несовершенны, в плане управляющей логики. Все управляющая логика была размещена на контроллере, вставляемом в компьютер. Контроллер выдавал точные и простые команды жёсткому диску, описывающие как произвести то или иное действие. Данный вариант стыковки винчестера с ПК имел один очень большой минус: такой контроллер должен был выдавать команды, общие для разных накопителей разных производителей, то есть не было никакой привязки контроллера к конкретному накопителю. Таким образом, не было точной настройки контроллера под данный накопитель. С развитием технологий, электронные микросхемы стали уменьшаться в размерах, что дало возможность переноса большей части управляющей электроники на накопитель.

Наиболее часто встречаемый тип интерфейса жестких дисков для ПК это IDE (Integrated Drive Electronics — накопитель с интегрированной электроникой). Сейчас такое название выглядит смешным, но в своё время это был большой шаг вперед. Более правильное имя для этого интерфейса IDE это ATA — AT attachment или подключение к АТ. Термином IBM "АТ" назывались компьютеры конца 80-ых годов, отсюда пошло и название.

Современные накопители имеют платы управления даже более сложные, чем первые компьютеры! Большинство из них превосходят персональные компьютеры начала девяностых по количеству памяти и скорости управляющих микропроцессоров. Современные управляющие платы выполняют множество вспомогательных функций, включающих в себя мониторинг состояния накопителя, буферизацию процессов чтения-записи, управление шпиндельным двигателем, управление головками, контроль правильности считываемой информации, поддержка современных высокоскоростных интерфейсов и многое, многое другое.

Управляющая электроника

Схема управляющей платы жёсткого диска состоит из микропроцессора, внутренней памяти, а также различных электронных устройств, которые управляют и контролируют все процессы, происходящие в винчестере. Можно сказать, что в винчестере есть свой маленький встроенный ПК, который отвечает за следующие функции:

  • Управление шпиндельным двигателем, включая постоянную проверку скорости вращения и корректировку.
  • Управление передвижением магнитных головок.
  • Управление и контроль над процессами чтения-записи.
  • Предоставление возможности энергосбережения.
  • Обеспечение процесса трансляции из физических адресов в логические и обратно.
  • Управление и контроль над процессами кэширования, включая упреждающее чтение данных.
  • Выполнение других функций, не упомянутые выше, включая весь процесс движения данных от интерфейса к магнитной поверхности и обратно, оптимизируя множественные запросы и т.д.

Управляющая электроника выполняет много различных функций, и даже очень продвинутые пользователи редко представляют себе, что и как происходит в накопителе. Взяв, например, два винчестера, по взгляду на управляющую плату накопителя нельзя сказать какой из них будет работать лучше. Очень большое значение для производительности двух аналогичных винчестеров с одинаковой физической организацией гермоблока, но с разными управляющими платами, будет иметь качественно написанное внутреннее программное обеспечение, выполняющееся в микропроцессоре накопителя. Если взять одну и туже модель накопителя, но произведенного в разное время, например, с разницей в полгода, то можно обнаружить, что микропрограммы у них разные. Многие производители все время корректируют микропрограмму, улучшая её функциональные параметры. Этот процесс непрерывен, и происходит в течение всего времени, пока выпускается определенная модель накопителя. Очень часто встречается ситуация, когда два разных накопителя, имеющие немного разные скорости чтения, разные времена среднего доступа и т.д., для пользователя работают одинаково быстро. И, даже накопитель с худшими параметрами, в реальной работе обгоняет накопитель, имеющий лучшие параметры. Это происходит из-за более качественного программного обеспечения, выполняющегося в микропроцессоре жесткого диска.

Интерфейсная электроника

В то время как вся обслуживающая винчестер схема перенесена на плату жесткого диска, всё равно остается проблема общения винчестера с контроллером или материнской платой. Разработаны несколько интерфейсов, позволяющих осуществлять передачу данных между винчестером и контроллером или материнской платой. Наиболее популярные из них: PATA, SATA, SCSI (во всех исполнениях), IEEE1394, USB, fibre channel и др. В настоящее время на всех PATA винчестерах интерфейс интегрирован в управляющий микропроцессор, в то время как большинство новых SATA винчестеров довольствуются внешними интерфейсными микросхемами. Наиболее простые интерфейсы это SATA и PATA. Один из интеллектуальных интерфейсов это интерфейс SCSI.

 

04 43 1

На рисунке представлена управляющая плата жёсткого диска Cheetah 10000RPM 36 гигабайт фирмы Seagate. С правой стороны видны разъёмы питания и интерфейса, снизу и слева — необязательные для подключения разъемы и конфигурационные джамперы. Справа вверху виден управляющий микропроцессор. Также видно, что в данной модели подшипник шпиндельного двигателя выступает за гермоблок — и в управляющей плате сделано специальное отверстие.

Статьи

© ООО «Спас-Инфо», 2000-2006

Rambler's Top100