Сектор диска - Disk sector

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

В дисковой памяти компьютера сектор является подразделением отслеживать на магнитный диск или же оптический диск. В каждом секторе хранится фиксированный объем данных, доступных пользователю, обычно 512 байты за жесткие диски (HDD) и 2048 байт для CD-ROM и DVD-диски. Новые жесткие диски используют 4096 байт (4KiB ) секторов, которые известны как Расширенный формат (AF).

Сектор - это минимальная единица хранения жесткого диска.[1] Большинство схем разбиения диска предназначены для того, 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 на блоки данных, который может охватывать несколько секторов.[2]

Геометрически слово сектор означает часть диск между центром, двумя радиусы и соответствующий дуга (см. рис. 1, пункт B), который имеет форму ломтика пирога. Таким образом сектор диска (Рисунок 1, пункт C) относится к пересечению отслеживать и геометрический сектор.

В современных дисковых накопителях каждый физический сектор состоит из двух основных частей: сектора заголовок область (обычно называемая «ID») и область данных. Заголовок сектора содержит информацию, используемую накопителем и контроллером; эта информация включает байты синхронизации, идентификация адреса, флаг дефекта и информация об обнаружении и исправлении ошибок. Заголовок может также включать альтернативный адрес, который будет использоваться, если область данных ненадежна. В идентификация адреса используется для обеспечения того, чтобы механика привода установила 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

Первый дисковод, 1957 г. Дисковое хранилище IBM 350 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]

1961 год Дисковое хранилище IBM 1301 введены секторы переменной длины, названные IBM записями, и добавлено 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.

В том же 1961 году компания Bryant в своей серии 4000 представила концепцию зонированная запись Это позволяло изменять количество секторов на дорожке в зависимости от диаметра дорожки - на внешней дорожке больше секторов, чем на внутренней.[6] Это стало отраслевой практикой в ​​1990-х годах и является стандартом сегодня.

В Дисковый привод объявлено с IBM System / 360 в 1964 г. обнаружены ошибки во всех полях своих секторов (записей) с циклическая проверка избыточности (CRC) заменяет четность на 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 сектора 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 CKD формат для записи.

1970 год Дисковое хранилище IBM 3330 заменил CRC в поле данных каждого сектора кодом исправления ошибок (ECC), чтобы улучшить целостность данных за счет обнаружения большинства ошибок и разрешения исправления многих ошибок.[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 секторы разного размера в соответствии с их ОС и приложениями. Популярность ПК начиная с 1980-х годов и с приходом IDE интерфейс В конце 80-х годов прошлого века сектор размером 512 байт стал отраслевым стандартом для жестких дисков и подобных устройств хранения.

В 1970-х годах IBM добавила архитектура с фиксированным блоком Устройства хранения с прямым доступом (FBA DASD) к своей линейке CKD 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 ) начал работу по определению реализации и стандартов, которые будут регулировать форматы размера сектора, превышающие 512 байт, с учетом будущего увеличения емкости хранилища 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 Расширенный формат стандарт для дисков с 4096 секторами,[8] установка даты перехода с 512 на 4096 байтовых секторов на январь 2011 года для всех производителей,[9] и диски расширенного формата вскоре стали преобладающими.

Секторы против блоков

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

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

Зональная битовая запись

Основная статья: Зональная битовая запись

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, что ближе к шпинделю. Поскольку каждый сектор по-прежнему содержит одинаковое количество байтов, внешние секторы имеют меньшее количество байтов. битовая плотность чем внутренние, что является неэффективным использованием магнитной поверхности. Решением является зонная битовая запись, в 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 известно как зонная скорость передачи данных.[12]

Следствием записи битов зоны является то, что непрерывные операции чтения и записи на внешних дорожках (соответствующих более низким 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

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 мощность 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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Хэмингтон, Сьюзи (2004-01-01). Информатика. Lotus Press. п. 42. ISBN  9788189093242.
  2. ^ Такер, Аллен Б. (28 июня 2004 г.). 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.
  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 дискового хранилища IBM 3330 Series (PDF). IBM. Март 1974 г. GA26-1615-3.
  8. ^ а б «Пришествие продвинутого формата». IDEMA. Получено 2013-11-18.
  9. ^ Скиннер, Хизер (29 июня 2010 г.). «IDEMA запускает кампанию« Готовы ли вы? », Чтобы подготовить промышленность к изменению формата сектора жесткого диска» (PDF). www.idema.org. В архиве из оригинала 14 декабря 2020 г.. Получено 14 декабря 2020.
  10. ^ «Разница между размером блока и размером кластера». unix.stackexchange.com. Получено 2015-12-13.
  11. ^ «Дисковый сектор и размещение блока для файла». stackoverflow.com. Получено 2015-12-13.
  12. ^ Керн Вонг (январь 1989 г.), DP8459 Зонированная битовая запись (PDF), National Semiconductor, архивировано с оригинал (PDF) на 2011-06-15, получено 2010-03-10