Накопители на жёстких дисках

Несколько слов о наглядных сравнениях

Подробности

Родительская категория: Накопители на жестких дисках

Категория: Принципы работы накопителей на жестких дисках

Вам, возможно, приходилось читать книги или статьи, в которых для описания взаимодействия головки и диска используется аналогия с Боингом-747, летящим в нескольких метрах над землей со скоростью 850 км/ч. Я сам в течение нескольких лет частенько к ней прибегал на упомянутых семинарах, но никогда не задумывался над тем, точно ли это соответствует современным накопителям.

Не скрою, сравнение головки с летящим самолетом всегда казалось мне некорректным. Она ведь никуда не летит, а плавает на воздушной подушке, которая создается над поверхностью вращающегося диска.

Правильнее было бы сравнить ее с судном на воздушной подушке. Благодаря специальному профилю головки толщина создающейся воздушной подушки автоматически поддерживается постоянной. Иногда такой способ взаимодействия двух подвижных объектов называют воздушной подвеской.

Пришло время прибегнуть к новым аналогиям, которые позволят получить более точное представление о размерах и скоростях, характерных для современного накопителя на жестких дисках. Для этого были взяты спецификации определенной модели накопителя, увеличенные затем более чем в 300000 раз. В качестве примера возьмем накопитель IBM Deskstar 75GXP с форматной емкостью 75 Гбайт, в котором используется 3,5-дюймовый дисковод ATA (интерфейс AT Atachment). Размеры ползунка головки (он столь миниатюрен, что называется пикоползунком) составляют 0,049 дюйма в длину, 0,039 дюйма в ширину и 0,012 дюйма в высоту. Ползунок с головкой плывут над поверхностью диска на воздушной подушке толщиной примерно 15 нм (нанометр — миллионная доля метра) со средней скоростью 53,55 мили в час (предполагается, что средний диаметр дорожки равен 2,5 дюйма). Эти головки читают и записывают биты данных, промежутки между которыми равны 2,56 микродюйма (одна миллионная дюйма). Биты данных расположены на дорожках, расстояние между которыми составляет всего 35,27 микродюйма. Среднее время позиционирования головок (т.е. перемещения с одной дорожки на другую) равно 8,5 мс.

Для создания аналогии масштаб был увеличен таким образом, чтобы получить величину зазора между плавающей головкой и поверхностью диска, равную 5 мм (примерно 0,2 дюйма). Так как 5 мм в 333333 раза больше, чем 15 нм, остальные размеры увеличены на ту же величину. Представьте себе эту головку: при таком увеличении ее длина составит около 410 м, ширина — 325 м, а высота — 100 м (это приблизительные размеры небоскреба Sears, положенного на бок). Перемещается она со скоростью 9187 км/с на расстоянии всего лишь 5 мм над землей (т.е. над диском) и считывает биты данных, промежутки между которыми равны 2,16 см. Эти биты данных расположены на дорожках, расстояние между которыми составляет всего лишь 29,9 см. Скорость перемещения этой гипотетической головки даже трудно себе представить, поэтому я приведу конкретный пример. Диаметр Земли составляет 12742 км, т.е. длина околоземной орбиты, проходящей на расстоянии одного дюйма от поверхности, будет равна приблизительно 40000 км. Таким образом, развивая скорость 9187 км/с, эта головка совершит виток вокруг Земли меньше чем за пять секунд. Кроме того, за один виток вокруг экватора головка сможет прочитать 231,33 Мбайт данных.

При этом изменятся и скоростные характеристики головки. Среднее время позиционирования, составляющее 8,5 мс, определяется как время, затрачиваемое для перемещения головки на одну треть от общего числа дорожек (в этом случае — примерно 9241-я дорожка), т.е. за столь короткое время головка проходит расстояние, равное 2,75 км. С учетом масштабного коэффициента скорость поиска составляет более 916665 км/ч или 254 км/с!

Не правда ли, хочется воскликнуть: “Видел чудеса техники, но такие!..” И действительно, современный жесткий диск — это настоящее чудо техники! Как видите, пример с авиалайнером оказался лишь жалким подобием того, что есть на самом деле (не говоря о его некорректности с точки зрения физики).

• < Назад
• Вперёд >