Sektor disku - Disk sector
- Dráha
- Geometrický sektor
- Sektor disku
- Shluk
V diskovém úložišti počítače je sektor subdivizí stopy na magnetickém disku nebo optickém disku . Každý sektor ukládá pevné množství uživatelsky přístupných dat, tradičně 512 bajtů pro pevné disky (HDD) a 2048 bajtů pro disky CD-ROM a DVD-ROM . Novější pevné disky používají sektory 4096 bajtů (4 KiB ), které jsou známé jako Advanced Format (AF).
Sektor je minimální úložnou jednotkou pevného disku. Většina schémat rozdělení disku je navržena tak, aby soubory zabíraly integrální počet sektorů bez ohledu na skutečnou velikost souboru. Soubory, které nevyplňují celý sektor, budou mít zbytek posledního sektoru vyplněny nulami. V praxi operační systémy obvykle fungují na blocích dat , které mohou zahrnovat více sektorů.
Geometricky slovo sektor znamená část disku mezi středem, dvěma poloměry a odpovídajícím obloukem (viz obrázek 1, položka B), která má tvar plátu koláče. To znamená, že sektor disku (obrázek 1, bod C) se odkazuje na průsečíku dráhy a geometrického sektoru .
V moderních diskových jednotkách se každý fyzický sektor skládá ze dvou základních částí, oblasti záhlaví sektoru (obvykle nazývané „ID“) a datové oblasti. Záhlaví sektoru obsahuje informace používané pohonem a řadičem; tyto informace zahrnují synchronizační bajty, identifikaci adresy , příznak chyby a informace o detekci a opravě chyb. Záhlaví může také obsahovat alternativní adresu, která se použije v případě, že datová oblast není spolehlivá. Identifikace adresy slouží k zajištění toho, aby mechanika pohonu umístila čtecí/zapisovací hlavu na správné místo. Datová oblast obsahuje synchronizační bajty, uživatelská data a kód pro opravu chyb (ECC), který se používá ke kontrole a případně opravě chyb, které mohly být do dat zavedeny.
Dějiny
První disková jednotka, diskové úložiště IBM 350 z roku 1957 , mělo na stopu deset sektorů se 100 znaky; každá postava měla šest bitů a zahrnovala paritní bit. Počet sektorů na stopu byl stejný na všech záznamových plochách. S každým sektorem nebylo spojeno žádné zaznamenané pole identifikátoru (ID).
Úložiště disků IBM 1301 z roku 1961 zavedlo sektory s proměnnou délkou, označované IBM jako záznamy, a přidalo do každého záznamu pole adresy záznamu oddělené od dat v záznamu (sektoru). Všechny moderní diskové jednotky mají pole adresy sektoru, nazývaná pole ID, oddělená od dat v sektoru.
Také v roce 1961 představil Bryant se svou sérií 4000 koncept zónového záznamu, který umožňoval měnit počet sektorů na stopu v závislosti na průměru stopy - na vnější dráze je více sektorů než na vnitřní dráze. V devadesátých letech se to stalo průmyslovou praxí a dnes je to standardní.
Tyto disky ohlášeny s IBM System / 360 v roce 1964 odhalil chyby ve všech oblastech svých sektorech (záznamů) s kontrolou cyklickým kódem (CRC) nahrazuje paritu za odhalování charakteru dřívějších generací. Sektory (záznamy) IBM v tuto chvíli přidaly do fyzického sektoru třetí pole, klíčové pole pro pomoc při vyhledávání dat. Tyto fyzické sektory IBM, nazývané záznamy, mají tři základní části, pole Count, které funguje jako pole ID, pole Key, které se ve většině sektorů diskových jednotek nenachází, a datové pole, které se pro záznam často nazývá formát CKD .
Diskové úložiště IBM 3330 z roku 1970 nahradilo CRC v datovém poli každého sektoru kódem ECC (Opravný kód chyby), aby se zlepšila integrita dat detekcí většiny chyb a umožněním opravy mnoha chyb. Nakonec všechna pole sektorů disku měla ECC.
Před 80. léty existovala malá standardizace velikostí sektorů; diskové jednotky měly maximální počet bitů na stopu a různí výrobci systémů rozdělili stopu do různých velikostí sektorů, aby vyhovovaly jejich OS a aplikacím. Popularita PC počínaje osmdesátými léty a nástup rozhraní IDE na konci osmdesátých let vedly k tomu, že se sektor o velikosti 512 bajtů stal standardní velikostí sektoru pro pevné disky a podobná paměťová zařízení.
V 70. letech IBM přidala do své řady CKD DASD architekturu pevných bloků s přímým přístupem (FBA DASD). CKD DASD podporoval více sektorů s proměnnou délkou, zatímco IBM FBA DASD podporoval velikosti sektorů 512, 1024, 2048 nebo 4096 bajtů.
V roce 2000 zahájila průmyslová obchodní organizace International Disk Drive Equipment and Materials Association ( IDEMA ) práce na definování implementace a standardů, které by řídily formáty sektorů přesahující 512 bajtů, aby se přizpůsobily budoucímu nárůstu kapacit pro ukládání dat. Do konce roku 2007 v očekávání budoucího standardu IDEMA zahájily společnosti Samsung a Toshiba dodávky 1,8palcových pevných disků se 4096 bajtovými sektory. V roce 2010 IDEMA dokončila standard Advanced Format pro 4096 sektorových jednotek, přičemž pro všechny výrobce stanovila datum přechodu z 512 na 4096 bajtových sektorů na leden 2011 a brzy se rozšířily jednotky Advanced Format.
Sektory versus bloky
Zatímco sektor konkrétně znamená oblast fyzického disku, termín blok byl volně použit k označení malého množství dat. Blok má více významů v závislosti na kontextu. V souvislosti s ukládáním dat je blok systému souborů abstrakcí přes diskové sektory, které mohou zahrnovat více sektorů. V jiných kontextech to může být jednotka datového proudu nebo jednotka operace pro obslužný program. Například Unix programu dd umožňuje, aby jeden nastavit velikost bloku, který bude použit při provedení s parametrem bs=bytes. Toto určuje velikost datových bloků doručovaných dd a nesouvisí se sektory nebo bloky souborového systému.
V Linuxu lze velikost sektoru disku určit pomocí fdisk -l | grep "Sector size"a velikost bloku lze určit pomocí blockdev --getbsz /dev/sda.
Zónové bitové nahrávání
Pokud je sektor definován jako průsečík mezi poloměrem a stopou, jako tomu bylo u raných pevných disků a většiny disket, jsou sektory směrem k vnější straně disku fyzicky delší než ty, které jsou blíže vřetenu. Protože každý sektor stále obsahuje stejný počet bytů, vnější sektory mají nižší bitovou hustotu než vnitřní, což je neefektivní využití magnetického povrchu. Řešením je zónové bitové nahrávání, kde je disk rozdělen na zóny, z nichž každá zahrnuje malý počet souvislých stop. Každá zóna je poté rozdělena do sektorů tak, aby každý sektor měl podobnou fyzickou velikost. Protože vnější zóny mají větší obvod než vnitřní zóny, je jim přiděleno více sektorů. Toto je známé jako záznam zónových bitů .
Důsledkem zónového bitového záznamu je, že souvislé čtení a zápisy jsou znatelně rychlejší na vnějších stopách (odpovídajících nižším adresám bloků) než na vnitřních stopách, protože při každé rotaci prochází pod hlavou více bitů; tento rozdíl může být 25% nebo více.
Pokročilý formát
V roce 1998 byla tradiční velikost sektoru 512 bajtů identifikována jako jedna překážka zvyšování kapacity, která v té době rostla rychlostí převyšující Mooreův zákon . Zvětšení délky datového pole implementací Advanced Format pomocí 4096 bajtů sektorů odstranilo tuto překážku; zvýšilo účinnost datového povrchu o pět až třináct procent a současně zvýšilo sílu ECC, což zase umožnilo vyšší kapacitu. Formát byl standardizován průmyslovým konsorciem v roce 2005 a do roku 2011 začleněn do všech nových produktů všech výrobců pevných disků.