Trocha teorie o pevných discích (HDD)

A - problémové hranice při zprovozňování velkých disků
B - přenosové rychlosti pro HDD
C - trochu teorie o parametrech a rozhraních pevných disků
D - off-topic ale užitečné tabulky ;o) (např. Chyby LCD)

Technologické informace velmi rychle zastarávají, což je vidět na článcích jako je toto. Takže vemte prosím na vědomí, že tento článek vzniká průběžně od roku 2005 a datum poslední změny na konci stránky vypovídá jen o dílčích změnách textu.


A - Problémové hranice

1. hranice - 512 MB [BIOS]
Je dána logickým adresováním prostoru na disku pomocí CHS (Cylinder/Head/Sector). Protože dle formátu ATA bylo možné adresovat max 16 hlav, 64 sektorů a 1024 cylindrů; 16*64*1024*0,5/1024=512MB (512B na sektor a 1024 převádí KB na MB). Nedostatek CHS byl překonán nejdřív tzv. DiskManagery a od roku 1994 je zajištěn BIOSem.

2. hranice - 2 a 4 GB (dle operačního systému) [omezení FAT16]
Problém je (kromě obligátního starého BIOSu) v tom, že starý dobrý DOS a Win 3.1x a Win95 (do verze OSR1) podporují jen FAT16, která umí spravovat jen 2^16, tj. 65 536 alokačních jednotek (clustrů). Jestliže tyto OS umí spravovat jen 32kB veliké clustery, tak 32x65536=2GB. Windows NT a 2000 umožňují na FAT16 použít 64kB clustery, to odpovídá přibližně 4GB. Řešením je rozdělit disk na více menších logických jednotek nebo přejít na FAT32.

3. hranice - 8 GB [BIOS]
Problém opět v BIOSu a adresování. Uměl pro CHS maximálně nastavit 1024 cylindrů, 256 hlav a 63 sektorů. Takže 1024*256*63*512B=8GB. 32bitové operační systémy obcházejí 16bitový ROM BIOSu a komunikují přímo s řadičem disku. Umí to W98, Windows NT SP3 a výš, W2000, WXP.

4. hranice - 32GB [Windows & FAT32]
Hranice je dána OS, některá Windows neumí vytvořit partition větší než 32 GB, takže musíte disk rozdělit. Takže problém není ani tak úplně ve FAT32 jako v OS. Dle specifikace FAT32 je maximální partition 2TB a maximální velikost souboru 4GB (neplést s hranicí 2GB u AVI souborů).
MS-DOS, původní verze Microsoft Windows 95 a Microsoft Windows NT 4.0 (či starší) neumí pracovat se svazky ve formátu FAT32 a nemohou z nich ani nastartovat (nabootovat). Systém Windows NT neumí FAT32 vůbec a Windows 2000 neumí VYTVOŘIT FAT32 oddíly větší jak 32GB, ale je-li vytvořen jiným OS, tak je umí používat (díky ovladači FastFAT32).
Další informace o možnostech a omezení FAT32 [Microsoft] nebo Windows 95 nepodporují HDD nad 32 GB [Microsoft].

64 GB [FDISK pro W98]
Původní nástroj FDISK, kterým většinou disk rozdělujeme, má chybku a neumí pracovat s velkými disky (resp. blbě zobrazuje velikost)!! Umí nejvíce 64GB disky. O problému se píše třeba tady a řešením je stáhnutí patche. Bohužel to M$ nevyřešil tím, že by uvolnil nový FDISK, ale musíte ve fčních oknech spustit patch a pak použít aktualizovaný soubor nebo si vytvořit bootovací disketu. Opravený FDISK také najdete ve Windows ME nebo tady ;-)

5. hranice - 137 GB (někdy též uváděno jako 128, 130 či 132 GB limit) [Windows]
Logické adresování LBA (Logical Block Addressing) používá pro sektory 28bit adresu. 2^28 sektorů při velikosti clusteru 512B dává maximálně 137,4 GB (přesně 137 438 953 472 B). Jde o problém adresování ATA zařízení (pro BIOS) a následně pak i u operačních systémů Windows. Nicméně před čtením následujících řádků se ujistěte, že váš disk není limitován nastavením speciálního jumperu.

1) Stará Windows 95, NT - Použití speciálních diskových ovladačů (viz níže)
2) Windows 98, 98SE, ME - Našel jsem neoficiální utilitku (nezkoušel jsem), ale lze použít i speciální diskové ovladače (viz níže).
3) Windows 2000 - do verze s SP2 nepodporují velké disky, od SP3 ano po úpravě dle KB305098.
4) Windows XP - záleží na konkrétní verzi:
XP bez SP - nedoporučuje se na těchto Windows velké disky používat, můžete (bez záruky) zkusit úpravu registru dle Winguides. Také viz KB303013 (viz níže).
XP SP1 a SP2 - měly(!) by velké disky již umět, pokud ne, přečtěte si KB303013 (How to enable 48-bit Logical Block Addressing support for ATAPI disk drives in Windows XP). Protože standardní diskový ovladač je v XP (do verze SP1) chybný, můžete mít problémy při režimu spánku (Hard disk may become corrupted when entering standby or hibernation or when writing a memory dump), na to existuje patch popsaný na KB331958.
5) Windows 2003 velké disky podporují bez problémů.

Pokud výše uvedené nezabere nebo máte starý operační systém, zkuste speciální nemicrosoftí diskový ovladač od Intelu či VIA. Odkaz najdete na mé stránce rad (bod 2).
Rozsáhlé info o této hranici najdete na 48bitLBA.com nebo také v Chipu 4/2005.

6. hranice - 2 TB [omezení MBR]
Master Boot Record (MBR) nás provází již mnoho let. Nyní, v roce 2009, mu však zvoní hrana, protože se objevují pevné disky nad 2TB, což je hranice, do které umí adresovat prostor pevných disků. Náhradou se stane GPT (GUID Partition Table), kterou podporují všechny 64bitové systémy (možná tohle nás přinutí přejít na 64bit;). GUID zvládne adresovat disky až do 18 exabajtů (exabajt = cca tisíc petabajtů = milion TB) a rozdělit je až na 128 oddílů. GUID je součásti standardu EFI od firmy Intel, který nahradí klasický BIOS.

7. hranice: 2-8 TB [omezení FAT32]
Teoreticky FAT32 (od W95 OSR2 a výš) umí spravovat 2^32 clusterů. Pak by byla hranice použitelnosti až na 128 TB (2^32*32kB = 1.374389535 * 10^11 kB a pak dělíme 1024 na řád). Jenže efektivně se k adresaci používá jen 28bitů, takže lze spravovat jen 2^28*32kB = 8 TB. Windows 2000 neumí vytvořit FAT32 partition větší než 32GB, ale umí větší používat (pokud je vytvoříte v jiném OS). Takže problém není ani tak ve FAT32 jako v OS. Dle specifikace FAT32 je však maximální partition omezena na 2TB a maximální velikost souboru 4GB. Prakticky se těchto velikostí nedosáhne, protože zapůsobí jiné limity (viz výše).

8. hranice - PB (petabytes)
Ehm, zatím jen teoreticky - NTFS umí "jen" 2 na 64 clusterů... 536 870 912 PB (petabytes)

Rady jak hranici překonat (není-li uvedeno přímo zde)

Za opravy a doplnění děkuji Paolovi. Přesto text není vyčerpávající protože stále narážím na nové problémy s velkými disky. Pište mi proto své zkušenosti a návody!
Další zdroje k tématu: OC Guru nebo zkuste podobně přehledně zpracovaný text na adminxp.cz.


B - Přenosové režimy pro HDD

Jde o teoretické maximální přenosové rychlosti. PIO módy používaly staré disky a CD mechaniky. Dnes jižvšechny disky a snad i CD mechaniky podporují přímý přístup do paměti (DMA), což je rychlejší, protože to nezatěžuje procesor. /Bavíme se o IDE zařízeních, ne o dražších a výkonějších na rozhraní SCSI! - o těch jen trošičku ;-)/
 

Režim

Přenosová rychlost MB/s

PIO 0 (IDE-ATAPI)

3,3

PIO 1 (IDE-ATAPI)

5,22

PIO 2 (IDE-ATAPI)

8,33

PIO 3 (ATA2)

11,1

PIO 4 (ATA2)

16,6

SW DMA 0 (ATA) 2,1
SW DMA 1 (ATA) 4,2
SW DMA 2 (ATA) 8,3
MW DMA 0 (ATA) 4,2
MW DMA 1 (ATA-2) 13,3
MW DMA 2 (ATA-2) 16,7

UDMA 0 (ATA2)

16,6

UDMA 1 (ATA/ATAPI-4)

25

UDMA 2 (ATA33; ATA/ATAPI-4)

33,3

UDMA 3 (ATA/ATAPI-5)

44,4

UDMA 4 (ATA66; ATA/ATAPI-5)

66,6

UDMA 5 (ATA100; ATA/ATAPI-6)

100

?UDMA6? (ATA133)

133

Serial ATA 1500 (1x)

1500

Serial ATA 3000 (2x)

3000

Serial ATA 6000 (4x)

6000 (od 5/2009)

Zkratky: ATA - Advanced Technology Attachment, EIDE (Enhanced IDE = Fast ATA-2) přineslo možnost připojení až 4 zařízení. U-ATA = Ultra ATA, UDMA = Ultra DMA (Direct Memory Access), SW DMA = singleword DMA, MW DMA - multiword DMA.
Kurzívou uvedené módy se moc nevyužívaly.

C - Trocha teorie o parametrech, rozhraních a technologiích obecně

Přenosovou rychlost musí podporovat jak řadič disků na desce (motherboardu), tak samotný disk. Všechny současné desky podporují protokol ATA66 (poslední čipset, který uměl jen ATA33 je BX čipset), většina i ATA100 a pár nejnovějších ATA133 (info k 7/2002). Nové disky podporují ATA66 I ATA100, poslední Maxtory i ATA133 (resp. ATA133 je z dílny Maxtoru). Faktem je, že zatímco mezi ATA33 a ATA66 je znatelný rozdíl, mezi ATA66 a dalšími takový rozdíl není. Každopádně potřebujete disk s 7200 rmp (otáčky za minutu), jinak protokol ATA66 je velké koryto na malý potůček - disk nestíhá dodat data. Vyrábí se i 10000 a 15000 rpm disky, ale jsou drahé, topí a často jen pro SCSI.
Další veličinou je přístupová doba - musí být co nejmenší, nejlépe pod 8ms. Poslední veličinou ovlivňující výkon je cache disku, řádově v MB, minimem je 2MB, lepší je 8 MB (až 16MB u SCSI).

Rozhraní a technologie
Paralelní ATA je bez diskuzí pomalu vytlačováno sériovou verzí - Serial ATA - viz lákavé hodnoty přenosové rychlosti v tabulce. Navíc lepší kabeláž (tenoučká), žádné dipy (master/slave). Podporuje výměnu disků za chodu, režim přenosu je poloduplexní (v jeden okamžik jen jedním směrem). Serial ATA II navíc přichází ve stejnou dobu jako technologie NCQ - Native Command Queuing (obšlehnuté z TCQ, kterou mají rozhraní SCSI; více viz níže).
Jak rozhodit SATA? (zatím jen poznámky)
Disky Hitachi Desktar - je třeba (SATA2) zapnout ručně pomocí utility Future Tool. Výrobci (nejen Hitachi) se tímto pojišťují, aby disk běžel i na starších BIOSech.
Další info o SerialATA třeba v Computeru 5/02, 15-16/02, 11/03 apod.

Nicméně pořádný výkon si můžete dopřát dávno - pomocí rozhraní SCSI, kde se data řítí rychlostí 320 MB/s (SCSI Ultra 320) nebo dokonce 640 MB/s (SCSI Ultra 640). Podrobné tabulky vývoje rychlostí (a dalších parametrů) SCSI najdete v časopise Connect! 4/2005.

Novinkou je rozhraní SAS (Serial Attached SCSI). Hardwarově vychází ze Serial ATA , ale protokol vychází z ověřeného SCSI. SAS podporuje rychlost 150 nebo 300 MB/s na jeden kanál, přičemž obsahuje kanály dva. Umí plný duplex; lze připojit 2,5" i 3,5" disky. Toto rozhraní je prý budoucností pro připojování veškerých pevných disků. Očekává se zreychlení na 600MB/s v roce 2007 a dvojnásobek o tři roky později.

Podrobněji o NCQ: Native Command Queuing (přirozené čtení požadavků) je inovace, která přináší vylepšené řízení pořadí čtení dat. Lze tím dosáhnout kratších přístupových dob, protože pro vykonání požadavku je třeba méně otáček ploten disku. Často se trochu chybně zaměňuje NCQ s rozhraním SATA2. Faktem je, že můžete mít technologii NCQ na disku se SATA1 a SATA2 disk bez NCQ (nicméně nejčastější varianta časem bude SATA2+NCQ). A výkon? Dle testů (Chip 11/05) se zlepšení projevuje v jednotkách procent. Výrazné zlepšení je znát jen v umělých testech typu PCMark. Zajímavé to bude spíš pro stroje s vysokým zatížením. Ostatně, jelikož náklady na zavedení jsou téměř nulové, NCQ se nakonec prosadí všude.
Nasazení NCQ do praktického používání nebude pro stávající uživatele tak jednoduché, protože intelovské počítače s čipsety i9xx potřebují AHCI ovladač, který je blízko jádra systému, takže jej budete muset přeinstalovat (více viz Chip 11/05) nebo zkusit nějaký fígl (viz níže). S čipsety od nVidie (nForce) to je mnohem jednodušší, instalace proběhne s ovladačem čipsetu automaticky a stačí jen ve Správci zařízení NCQ povolit.
Update: Rada - jak aktivovat NCQ.

AAM (Automatic Acoustic Management)
Jde o technologii, která umožňuje snížit hlučnost pohybu hlaviček při prohledávání disku. Zapíná se pomocí specializovaných programů a výrazně prodlužuje přístupovou dobu. Zapnout vám AAM pomůže třeba HD Tune.

Disková revoluce (Zdroj: Chip 08/06)
Přestože technologie ukládání dat na magnetická média se stále zlepšuje, trh je stále náročnější. Možná slovo "trh" není nejlepší, protože nové trendy přišly z armády. Armádní výpočetní technika vyžaduje odolnost a rychlost, což jsou atributy běžným diskům docela vzdálené. Proto vznikly např. Solid State Disky (SSD) a Hybrid Harddrives (HHD).

- SSD (Solid State Disks) je velkokapacitní paměťové zařízení složené jen z flash pamětí. Nejde o nic moc nového, flash karty ve foťácích a mobilech známe již dlouho. Výhodou je absence pomalých a poruchových mechanických částí, nevýhodou cena a nižší přenosová rychlost - tato nevýhoda se již odstraňuje simultánním přístupem na více čipů najednou (žeby zpět k paralelismu?;). Poměrně nečekanou nevýhodou je dále omezený počet zapisovacích cyklů do těchto pamětí (asi 250 milionů přístupů), což se řeší zajímavě a to jest softwarově (algoritmy pro rozvnoměrné využívání všech buněk čipu). Naopak výhodou jsou spotřeba, rozměry, váha a hlučnost, tedy spíš nehlučnost. Bohužel všechny tyto výhody převálcuje zatím obrovská cena, asi 8x vyšší než u HDD.
- Hybridní disky jsou normální disky s přídavnou flash pamětí. S kombinací rychlých flashí a levných magnetických ploten přišel Samsung s M$, protože potřebuje podporu operačních systémů. Potom se optimalizuje přístup k datům tak, aby nejčastěji používaná data ležela na flash části. Kromě rychlosti technologie přináší i menší hlučnost a spotřebu (pevný disk se netočí pořád).
Na flash discích jsou založeny i další nové vychytávky jako např. Flash-Speed přináší přídavnou systémovou paměť (External Memory Device dle názvosloví M$) nebo Robson od Intelu, kde je flash na motherboardu (obdoba starodávných cache karet?;) Je vidět, že je stále se na co těšit.
Update: dle testů v Chipu 11/07 je tato technologie použita např. u Seagate Momentus 5400, ale nepřináší měřitelný výkonový efekt.

Další infozdroje o pevných discích:

Podrobněji o NCQ v Chipu 11/2005 (str. 60)
SCSI, SATA, SAS podrobně v časopise Connect! 4/2005
Technologie současných pevných disků (Computer 11/05; str. 76)
Konstrukce pevného disku (ComputerWorld 19/2005; str. 27)
Dux Computer Digest - FAQ o HDD (10/2004)
Živě o HDD (4/2003)
HDD - o rozhraní (4/2003)

D - Off-topic tabulky

Následující tabulky nejsou nutně o HDD, ale mohou se často hodit :)

Srovnání souborových systémů Windows
FAT_srovnani
Zdroj: Chip 6/08

Rychlosti rozhraní v PC
Poznámka: Sledujte vždy verzi rozhraní jak na základní desce, tak i na zařízení, které do něj pořizujete, rozdíly kromě vedení signálu bývají zejména v podporovaném napětí.

Typ sběrnice

Rychlost

Takt

Napětí

ISA

16,7 MB/s

8,3 MHz (16 bitů)

?

PCI obecně

132 - 533 MB/s

33 - 66 MHz (32-64 bitů)

3,3V

PCI 2.2 a 2.3

-

-

3,3V i 5V (specifikace 2.3 odstraňuje karty s napájením 5V)

AGP 1x 

266 MB/s (AGP 1.0)

66 MHz (32 bitů)

3,3V

AGP 2x (AGP 1.0)

533 MB/s

113 MHz (32 bitů)

3,3V a 1,5V

AGP 4x (AGP 2.0)

1066 MB/s

266 MHz (32 bitů)

3,3V a 1,5V

AGP 8x (AGP 3.0)

2133 MB/s

532 MHz (32 bitů)

1,5V a 0,8V

PCI Express 1x

500 MB/s

2,5 GHz (2 bity)

?

PCI Express 16x

8 GB/s

2,5 GHz (32 bitů)

?

Intel QuickPath Interconnect

až 32 GB/s

2,4 a 3,2 GHz (20b)

zatím jen součást procesoru

AMD HyperTransport

až 51,2 GB/s

800MHz až 3,2 GHz (16-32 párů)

zatím jen součást procesoru

 
Rychlosti USB

USB Low speed (1.1, 2.0)

1,5 Mbit/s (187 kB/s)

USB Full speed (1.1, 2.0)

12 Mbit/s (1.5 MB/s)

USB High speed (2.0)

480 Mbit/s (60 MB/s)

Napájení: 100mA-500mA

USB Super-Speed (3.0);
zpětná kompatibilita

4.8 Gbit/s (600 MB/s); směrování dat

Napájení: 150mA-900mA


Jak poznat, mám-li v počítači USB 1.0 či 2.0?
USB na Wikipedi

 

Chybné pixely u LCD
Kvalita LCD panelů je určena normou ISO 13406-2. Vzhledem k technologické náročnosti výroby LCD byly definovány čtyři kvalitativní třídy, kde je uveden maximální možný počet vadných (sub)pixelů v dané třídě, kdy nelze LCD reklamovat.
Pixel je složený ze tří subpixelů (jednotlivé složky barev RGB); existují tři druhy závad: typ 1 - trvale vysvícený pixel, typ 2 - trvale zhasnutý pixel a typ 3 - vadný subpixel.
Zmíněné maximální hodnoty ukazuje následující tabulka:
Třída kvalityTyp vady1Typ vady2Typ vady3
I000
II225
III51550
IV50150500

Pro zajímavost: u panelů s TN maticí je vadný subpixel vždy bílý, u IPS/PVA/MVA matic je vadný pixel vždy černý. Toho lze hezky marketingově byužít, když například prodejce tvrdí, že "LCD nemá žádný vadný světlý pixel" - což je u všech matic kromě TN pravda.. a pokud objevíte např. červenou tečku, máte smůlu také, jelikož jde jen o vadný subpixel..

Zdroj: CW 11/2007 a CW 11/2005.


Připojení a frekvenční pásma
Typ připojení, standardFrekvenční pásmoRychlost
Wi-Fi 802.11b2,4 GHz11 Mb/s (reálně 5-6Mb/s)
Wi-Fi 802.11g2,4 GHz54 Mb/s (reálně 25-30Mb/s)
Wi-Fi 802.11a5 GHz54 Mb/s (v Evropě provoz omezen)
Wi-Fi 802.11e2,4 i 5 GHzRozšiřuje standard b/g o QoS (zejména pro multimédia)
CDMA 3G450 MHz (400,800,900,1700,1800,1900,2100MHz)do 2.4Mb/s (reulně 300-600kb/s) obvykle 1,6-8km
EDGE900, 1800 MHz
UMTS 3G872 MHz (1800,1900,2100MHz)do 2Mb/s (do 10Mb/s HSDPA) obvykle 1,6-8km
BreezeNET2,4 GHz
UWB 802.15.3a7,5 GHz11-480Mb/s do 10m
WiMAX 802.16ddo 11 GHzdo 75Mb/s; 6-10km
WiMAX 802.16e2-6 GHzdo 30Mb/s; 1.6-5km
Bluetooth 802.15.12,4 GHzdo 720kb/s do 10m
Zdroj: C 15-16/2005, C 1/06, CH 3/05. Údaje ve zdrojích se někdy liší.


Rychlost mobilních sítí u různých standardů

Typ připojení, standardRokDownload (kb/s)Upload (kb/s)
GSM1992 9.6 9.6
GPRS199953.638.4
HSCSD19995638.4
EDGE200520056
UMTS200138464
HSDPA20061800384
HSDPA&HSUPA200736001800
HSDPA&HSUPA200972003600
HSDPA&HSUPA2011144007200
Zdroj: Chip 12/06


Telefonní předvolby
Chcete vědět víc o tom, co znamenají různá telefonní čísla začínající devítkou? Tady je nějaké info.
971 - běžný vytáčený internet (cca 18 Kč/hod)
976 - datové a internetové služby se zvláštním tarifem (4-99 Kč/min)
90x - hlasové služby se zvláštním tarifem (4-99 Kč/min)
__900 - odborné služby
__906 - soutěže, loterie
__909 - erotické služby
Syntaxe čísla XXX XXX XXX:
Například u čísla 906 500 900 (Chcete být milionářem) jednotlivá čísla znamenají:
906 - soutěž, 50x - první dvě cifry říkají taxu za minutu! (50Kč/min), 9xx - poskytovatel služby, operátor.
Zajímavé informace najdete také na stránkách Českého telekomunikačního úřadu tady.
Zdroj: Chip 4/2005, ČTÚ.

Co znamenají údaje na Vašich pneu?
Dozvíte se tady na Automix.cz