Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Рисунок 1: Дисковые структуры:
  1. Отслеживать
  2. Геометрический сектор
  3. Сектор диска
  4. Кластер

В компьютерном дисковом хранилище сектор - это часть дорожки на магнитном диске или оптическом диске . В каждом секторе хранится фиксированный объем данных, доступных пользователю, обычно 512 байтов для жестких дисков (HDD) и 2048 байтов для CD-ROM и DVD-ROM . Новые жесткие диски используют секторы размером 4096 байт (4  КиБ ), которые известны как расширенный формат (AF).

Сектор - это минимальная единица хранения жесткого диска. [1] Большинство схем разбиения диска рассчитаны на то, чтобы файлы занимали целое число секторов независимо от фактического размера файла. Файлы, которые не заполняют весь сектор, будут иметь остаток от их последнего сектора, заполненного нулями. На практике операционные системы обычно работают с блоками данных , которые могут охватывать несколько секторов. [2]

Геометрически слово сектор означает часть диска между центром, двумя радиусами и соответствующей дугой (см. Рис. 1, пункт B), которая имеет форму ломтика пирога. Таким образом, сектор диска (рисунок 1, пункт C) относится к пересечению дорожки и геометрического сектора .

В современных дисковых накопителях каждый физический сектор состоит из двух основных частей: области заголовка сектора (обычно называемой «ID») и области данных. Заголовок сектора содержит информацию, используемую накопителем и контроллером; эта информация включает в себя байты синхронизации, идентификацию адреса , флаг дефекта и информацию об обнаружении и исправлении ошибок. Заголовок может также включать альтернативный адрес, который будет использоваться, если область данных ненадежна. Идентификация адреса используется, чтобы гарантировать, что механика привода разместила головку чтения / записи в правильном месте. Область данных содержит байты синхронизации, пользовательские данные и код исправления ошибок. (ECC), который используется для проверки и, возможно, исправления ошибок, которые могли быть внесены в данные.

История [ править ]

Первый дисковод, дисковое хранилище IBM 350 1957 года, имел десять 100-символьных секторов на дорожку; каждый символ состоял из шести бит и включал бит четности. Количество секторов на дорожку было одинаковым на всех записывающих поверхностях. Не было записанного поля идентификатора (ID), связанного с каждым сектором. [3]

Дисковое хранилище IBM 1301 1961 года представило секторы переменной длины, названные IBM записями, и добавило к каждой записи поле адреса записи, отдельное от данных в записи (секторе). [4] [5] Все современные дисковые накопители имеют поля адреса сектора, называемые полями идентификатора, отдельно от данных в секторе.

Также в 1961 году Bryant в своей серии 4000 представил концепцию зонированной записи, которая позволяла изменять количество секторов на дорожку в зависимости от диаметра дорожки - на внешней дорожке больше секторов, чем на внутренней. [6] Это стало отраслевой практикой в ​​1990-х годах и сегодня является стандартом.

На дисках , объявленные с IBM System / 360 в 1964 году обнаружены ошибки во всех областях их сектора (записи) с циклическим избыточным кодом (CRC) , заменяющая четность за обнаружение символов предыдущих поколений. Секторы (записи) IBM в это время добавили третье поле к физическому сектору, ключевое поле для помощи в поиске данных. Эти физические секторы IBM, называемые записями, состоят из трех основных частей: поля счетчика, которое действует как поле идентификатора, поля ключа, отсутствующего в большинстве секторов дисковода, и поля данных, часто называемого форматом CKD для записи.

Дисковое хранилище IBM 3330 1970 года заменило CRC в поле данных каждого сектора на код исправления ошибок (ECC), чтобы улучшить целостность данных, обнаруживая большинство ошибок и позволяя исправлять многие ошибки. [7] В конечном итоге все поля секторов диска имели коды ECC.

До 1980-х годов стандартизация размеров секторов была незначительной; дисковые накопители имели максимальное количество бит на дорожку, и различные производители систем подразделяли дорожку на сектора разного размера в соответствии с их ОС и приложениями. Популярность ПК с 1980-х годов и появление интерфейса IDE в конце 1980-х привели к тому, что сектор размером 512 байт стал отраслевым стандартом для жестких дисков и аналогичных устройств хранения.

В 1970-х годах IBM добавила к своей линейке CKD DASD устройства хранения с прямым доступом с фиксированной блочной архитектурой (FBA DASD). CKD DASD поддерживает несколько секторов переменной длины, в то время как IBM FBA DASD поддерживает размеры секторов 512, 1024, 2048 или 4096 байт.

В 2000 году отраслевая торговая организация, Международная ассоциация дискового оборудования и материалов ( IDEMA ), начала работу по определению реализации и стандартов, которые будут регулировать форматы секторов, превышающих 512 байт, с учетом будущего увеличения емкости хранения данных. [8] К концу 2007 года в ожидании будущего стандарта IDEMA Samsung и Toshiba начали поставки 1,8-дюймовых жестких дисков с 4096-байтовыми секторами. В 2010 году IDEMA завершила разработку стандарта Advanced Format для дисков с 4096 секторами [8], установив дату перехода с 512 на 4096 байтовых секторов как январь 2011 года для всех производителей [9], и диски с расширенным форматом вскоре стали преобладающими.

Секторы против блоков [ править ]

В то время как сектор конкретно означает область физического диска, термин « блок » используется в широком смысле для обозначения небольшого фрагмента данных. Блок имеет несколько значений в зависимости от контекста. В контексте хранения данных блок файловой системы - это абстракция по дисковым секторам, которые, возможно, охватывают несколько секторов. В других контекстах это может быть единица потока данных или единица операции для полезности. [10] Например, программа dd для Unix позволяет установить размер блока, который будет использоваться во время выполнения, с помощью параметра . Он определяет размер блоков данных, доставленных dd, и не связан с секторами или блоками файловой системы. bs=bytes

В Linux размер сектора диска можно определить с помощью, fdisk -l | grep "Sector size"а размер блока - с помощью blockdev --getbsz /dev/sda. [11]

Битовая запись зоны [ править ]

Основная статья: Зона битовой записи

Если сектор определяется как пересечение между радиусом и дорожкой, как это было в случае с ранними жесткими дисками и большинством гибких дисков, секторы по направлению к внешней стороне диска физически длиннее, чем те, которые находятся ближе к шпинделю. Поскольку каждый сектор по-прежнему содержит одинаковое количество байтов, внешние секторы имеют более низкую битовую плотность, чем внутренние, что является неэффективным использованием магнитной поверхности. Решением является зонная битовая запись, при которой диск разделен на зоны, каждая из которых включает небольшое количество смежных дорожек. Затем каждая зона делится на секторы, так что каждый сектор имеет одинаковый физический размер. Поскольку внешние зоны имеют большую окружность, чем внутренние зоны, им выделяется больше секторов. Это называется зонированной битовой записью . [12]

Следствием записи битов зоны является то, что непрерывные операции чтения и записи на внешних дорожках (соответствующих младшим адресам блоков) заметно быстрее, чем на внутренних дорожках, поскольку при каждом повороте под головкой проходит больше битов; эта разница может составлять 25% и более.

Расширенный формат [ править ]

Основная статья: Расширенный формат

В 1998 году традиционный размер сектора 512 байт был определен как одно из препятствий на пути увеличения емкости, которая в то время росла со скоростью, превышающей закон Мура . Увеличение длины поля данных за счет реализации расширенного формата с использованием 4096-байтовых секторов устранило это препятствие; он увеличил эффективность области обработки данных на пять-тринадцать процентов, одновременно увеличив силу ECC, что, в свою очередь, позволило увеличить пропускную способность. Формат был стандартизирован отраслевым консорциумом в 2005 году и к 2011 году включен во все новые продукты всех производителей жестких дисков.

См. Также [ править ]

  • Формат CD-ROM
  • Подсчитайте ключевые данные
  • Сектор головки цилиндров
  • Форматирование диска
  • Дисковое хранилище
  • Таблица размещения файлов (FAT)
  • Разбиение жесткого диска на разделы
  • Сектор сползает

Ссылки [ править ]

  1. ^ Hamington, Сьюзи (2004-01-01). Компьютерные науки . Lotus Press. п. 42. ISBN 9788189093242.
  2. ^ Такер, Аллен Б. (2004-06-28). Справочник по информатике, второе издание . CRC Press. п. 86. ISBN 9780203494455.
  3. ^ 305 RAMAC Метод произвольного доступа к учету и контролю Руководство по эксплуатации (PDF) . IBM . 1957 г.
  4. ^ IBM 1301, модели 1 и 2, дисковое хранилище и IBM 1302, модели 1 и 2, дисковое хранилище с системами обработки данных IBM 7090, 7094 и 7094 II (PDF) . IBM. A22-6785.
  5. ^ IBM 1301, модели 1 и 2, дисковое хранилище и IBM 1302, модели 1 и 2, дисковое хранилище с системами обработки данных IBM 1410 и 7010 (PDF) . IBM. A22-6788.
  6. ^ Технические данные - Дисковый файл Series 4000 (PDF) . Bryant Computer Products. 1963 г.
  7. ^ Справочное руководство для IBM 3330 Series Disk Storage (PDF) . IBM. Март 1974 г. GA26-1615-3.
  8. ^ а б «Пришествие расширенного формата» . ИДЕМА . Проверено 18 ноября 2013 .
  9. ↑ Скиннер, Хизер (29 июня 2010 г.). «IDEMA запускает кампанию« Готовы ли вы? »Для подготовки отрасли к изменению формата сектора жесткого диска» (PDF) . www.idema.org . Архивировано 14 декабря 2020 года . Проверено 14 декабря 2020 года .
  10. ^ «Разница между размером блока и размером кластера» . unix.stackexchange.com . Проверено 13 декабря 2015 .
  11. ^ «Дисковый сектор и размещение блоков для файла» . stackoverflow.com . Проверено 13 декабря 2015 .
  12. ^ Kern Вонг (январь 1989), DP8459 Zoned Bit Recording (PDF) , National Semiconductor, архивируются с оригинала (PDF) на 2011-06-15 , извлекаются 2010-03-10