RU2757659C1 - Magnetic drive with divided areas - Google Patents
Magnetic drive with divided areas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757659C1 RU2757659C1 RU2020120632A RU2020120632A RU2757659C1 RU 2757659 C1 RU2757659 C1 RU 2757659C1 RU 2020120632 A RU2020120632 A RU 2020120632A RU 2020120632 A RU2020120632 A RU 2020120632A RU 2757659 C1 RU2757659 C1 RU 2757659C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ssd
- drive
- mft
- log
- file
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Накопитель магнитный с разделенными областями относится к вычислительной технике, а именно к дисковым энергонезависимым цифровым запоминающим устройствам (ЦЗУ) и предназначен для многократной перезаписи, хранения и чтения массива информации в цифровом коде, например на сервере или в компьютере.The magnetic drive with separated areas refers to computer technology, namely to disk non-volatile digital storage devices (CDS) and is intended for repeated rewriting, storage and reading of an array of information in a digital code, for example, on a server or in a computer.
Уровень техникиState of the art
ЦЗУ можно условно разделить:TsZU can be roughly divided:
- по возможности записи на:- if possible, record on:
• ЗУ, запись в которые производится только заводом-изготовителем (например, масочные микросхемы ПЗУ, CD-ROM).• memory devices, which are written only by the manufacturer (for example, masked ROM chips, CD-ROM).
• ЗУ, запись в которые может осуществить пользователь с помощью отдельного устройства (например, EPROM с ультрафиолетовым стиранием, использовавшиеся в ранних микросхемах BIOS).• memory devices that can be written to by the user using a separate device (for example, the UV erasable EPROM used in early BIOS chips).
• ЗУ, запись в которое осуществляется конечным пользователем в том же устройстве, которое его использует (например, большинство видов памяти в современных компьютерах).• memory, which is written by the end user in the same device that uses it (for example, most types of memory in modern computers).
- по возможности перезаписи:- if possible rewriting:
• С однократной записью без возможности перезаписи (ПЗУ) (например, CD-ROM, CD-R, масочные микросхемы ПЗУ).• Write-once, non-rewritable (ROM) (eg CD-ROM, CD-R, masked ROM chips).
• Полупостоянные, перепрограммируемые ЗУ (ПППЗУ) - запоминающие устройства с возможностью многократной перезаписи, затрудненной долгим временем записи или ограниченным числом циклов записи (например, CD-RW, микросхемы EPROM).• Semi-permanent, reprogrammable memory (EPROM) - memory devices with the possibility of multiple rewriting, complicated by long write times or a limited number of write cycles (for example, CD-RW, EPROM chips).
• Устройства со свободной многократной перезаписью (например, жесткие магнитные диски HDD, микросхемы оперативной памяти). Между этим и предыдущим классом нет четкой границы.• Devices with free multiple rewriting (for example, hard magnetic disks HDD, memory chips). There is no clear line between this and the previous class.
- по назначению:- by appointment:
• Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - память, в которой размещаются данные, над которыми непосредственно производятся операции процессора. Оперативная память может иметь несколько иерархических уровней. Примеры: SRAM, DRAM.• Random access memory (RAM) - memory in which data is located, on which the processor's operations are directly performed. Random access memory can have several hierarchical levels. Examples: SRAM, DRAM.
• Внутренние устройства для долговременного хранения информации (например, CMOS-память, магнитный HDD-накопитель, твердотельный SSD-накопитель).• Internal long-term storage devices (eg CMOS memory, magnetic HDD, solid state SSD).
• Внешние носители, предназначенные для резервного хранения либо переноса информации от одного устройства к другому (например, дискеты, флэш-памяти).• External media intended for backup storage or transfer of information from one device to another (eg floppy disks, flash memory).
• Запоминающие устройства для идентификации и платежей (например, магнитные карты, метки RFID).• Storage devices for identification and payments (eg magnetic cards, RFID tags).
- по энергозависимости:- by volatility:
• энергонезависимые, записи в которых не стираются при снятии электропитания;• non-volatile, records in which are not erased when the power supply is removed;
• энергозависимые, записи в которых стираются при снятии электропитания:• volatile, records in which are erased when the power supply is removed:
статические, которым для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения; static, for which it is enough to maintain the supply voltage to store information;
динамические, в которых информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить ее периодическое восстановление (регенерацию). dynamic, in which information is destroyed (degrades) over time, and, in addition to supplying power, it is necessary to periodically restore it (regenerate).
- по типу доступа:- by type of access:
• с последовательным доступом (например, магнитные ленты).• sequential access (eg magnetic tapes).
• с произвольным доступом (RAM; например, оперативная память).• random access (RAM; for example, random access memory).
• с прямым доступом (например, жесткие диски HDD).• with direct access (for example, hard drives HDD).
• с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности баз данных).• with associative access (special devices to improve database performance).
- по геометрическому исполнению:- by geometric design:
• дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);• disk (magnetic disks, optical, magneto-optical);
• ленточные (магнитные ленты, перфоленты);• tape (magnetic tapes, punched tapes);
• барабанные (магнитные барабаны);• drum (magnetic drums);
• карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.);• card (magnetic cards, punched cards, flash cards, etc.);
• печатные платы (карты DRAM, картриджи).• printed circuit boards (DRAM cards, cartridges).
- по физическому принципу:- according to the physical principle:
• с магнитной записью• with magnetic recording
магнитные сердечники (пластины, стержни, кольца, биаксы) magnetic cores (plates, rods, rings, biaxes)
магнитные барабаны magnetic drums
жесткий магнитный диск (HDD) hard magnetic disk (HDD)
гибкий магнитный диск (Floppy) floppy disk
магнитные ленты (Streamer) magnetic tapes (Streamer)
магнитные карты (банковские кредитные карты) magnetic cards (bank credit cards)
• оптические о CD• optical about CD
DVD DVD
HD-DVD HD-DVD
Blu-ray Disc Blu-ray Disc
• магнитооптические:• magneto-optical:
CD-МО CD-MO
• использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);• using the accumulation of electrostatic charge in dielectrics (capacitor chargers, memorizing cathode-ray tubes);
• использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память, SSD)• using effects in semiconductors (EEPROM, flash memory, SSD)
• звуковые и ультразвуковые (линии задержки);• sound and ultrasonic (delay lines);
• использующие сверхпроводимость (криогенные элементы);• using superconductivity (cryogenic elements);
- по количеству устойчивых состояний:- by the number of stable states:
• двоичные• binary
• троичные• ternary
• десятичные• decimal
Информационная емкость двоичных ЦЗУ измеряется в битах, а троичных ЦЗУ измеряется в тритах.The information capacity of binary CPUs is measured in bits, and ternary CPUs are measured in trites.
К основным параметрам цифровых ЗУ относятся информационная емкость, потребляемая мощность, время хранения информации, быстродействие.The main parameters of digital memory include information capacity, power consumption, storage time, and performance.
К наиболее применяемым энергонезависимым ЦЗУ с прямым доступом относятся «Накопитель на жестких магнитных дисках» и «Твердотельный накопитель», а так же «Гибридный жесткий диск»:The most commonly used non-volatile direct-access memory devices include "Hard Disk Drive" and "Solid State Drive", as well as "Hybrid Hard Drive":
--- «Накопитель на жестких магнитных дисках» (далее HDD-накопитель), называемый также жестким диском, НЖМД, НЖД, HMDD, HDD, hard (magnetic) disk drive или на сленге «винчестером». Его принцип работы основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной магнитной головки и тонкого слоя ферромагнетика, который смещается, как в магнитофоне, относительно магнитной головки.--- "Hard disk drive" (hereinafter referred to as HDD-drive), also called a hard disk, HDD, HDD, HMDD, HDD, hard (magnetic) disk drive or in slang "hard drive". Its principle of operation is based on the interaction of the magnetic field of a stationary magnetic head and a thin layer of ferromagnet, which is displaced, like in a tape recorder, relative to the magnetic head.
Конструкция HDD-накопителя приведена на фиг. 1 и включает в себя:The design of the HDD is shown in Fig. 1 and includes:
• шпиндель вентильного мотора 1•
• вращающийся физический диск 2, который закреплен на шпинделе вентильного мотора 1 и покрыт тонким слоем ферромагнетика. Ферромагнетик защищается от механического воздействия магнитной головки слоем углерода и слоем полимера. Общая толщина слоев около 12 нм. Обычно на шпинделе закрепляются несколько жестких физических дисков.• rotating
• коромысло 3, которое поворачивается на оси коромысла 4 и на концах рычагов которого закрепляются:•
звуковая катушка коромысла 5, которой осуществляется дискретное поворачивание коромысла в необходимое положение за счет ее взаимодействия с постоянным магнитом 6 the voice coil of the
слайдер 7 - деталь с особой аэродинамической формой, которая закрепляется на рычаге коромысла около магнитной головки 8. Поток воздуха от вращающегося физического диска 2 создает в слайдере подъемную силу, которая поднимает магнитную головку 8 на высоту около 10 Нм относительно слоя ферромагнетика.
магнитная головка 8 записи/чтения данных, например, на основе туннельного магниторезистивного эффекта с оксидом магния. Магнитные головки находятся над каждой стороной всего пакета вращающихся физических дисков 2
коммутатор-предусилитель 9, который закреплен на коромысле 3 около магнитной головки 8. Создаваемый магнитной головкой 8 сигнал очень слаб и для его повышения должен усиливаться до уровня цифровых сигналов switch-
• печатную плату 10 фиг 2, в которую впаяны микросхемы, например:• printed
основной контроллер 11, который обрабатывает инструкции, транслирует потоки данных внутрь и наружу, корректирует ошибки, управляет током звуковой катушки коромысла 5 и т.п., например, LSI В64002 the
КЭШ-память 12 (или буферная память) - это особая разновидность энергозависимой оперативной памяти, своеобразная «прослойка» между магнитным диском и другими компонентами компьютера, в которой временно хранятся и обрабатываются часть данных HDD-накопителя. Предназначена для более плавного считывания информации и хранения данных, к которым на текущий момент чаще всего обращается пользователь или операционная система. Например, микросхема Samsung К4Т51163QJ: 64 МБ DDR2 SDRAM с тактовой частотой 800 МГц. Cache memory 12 (or buffer memory) is a special type of volatile random access memory, a kind of "layer" between the magnetic disk and other computer components, which temporarily stores and processes part of the data from the HDD. Designed for smoother reading of information and storage of data, which at the moment is most often accessed by the user or the operating system. For example, the Samsung K4T51163QJ chip: 64 MB DDR2 SDRAM with a clock frequency of 800 MHz.
микросхема управления вентильным мотором 14, например Smooth MCKXL valve
последовательная флеш-память 15, которая используется для хранения встроенного программного обеспечения HDD-накопителя (немного похожего на BIOS компьютера), например, Winbond 25Q40BWS05 объемом 500 КБ 15 serial flash memory, which is used to store the firmware of an HDD drive (a bit like a computer's BIOS), such as a 500KB Winbond 25Q40BWS05
разъемы для подключения питания 16 и информационного кабеля 17, например, интерфейса SATA. connectors for connecting
Для работы с дисками используются несколько уровней:Several levels are used to work with disks:
• физический уровень доступа к данным на диске с помощью контроллера диска• physical layer of access to data on the disk using the disk controller
• доступ к данным с использованием BIOS (прерывание 13h)• access to data using BIOS (interrupt 13h)
• доступ к данным с использованием средств операционных систем• access to data using the means of operating systems
• доступ к данным с использованием средств языков высокого уровня.• access to data using the means of high-level languages.
Во время заводского низкоуровневого форматирования диска в ферромагнетике поверхности диска формируются магнитной головкой 8 концентрические дорожки (track).During the factory low-level formatting of the disk in a ferromagnet, the surface of the disk is formed by the
Каждая дорожка состоит из набора секторов. Стандартная емкость одного сектора равна 512 байт (4 096 бит) и не подлежит логическому или физическому разделению.Each track consists of a set of sectors. The standard capacity of one sector is 512 bytes (4096 bits) and cannot be logically or physically split.
Дорожки нумеруются по направлению от края диска к его центру, начиная с номера 0. Секторы нумеруются в пределах одной дорожки, начиная с номера 1. Стороны нумеруются, начиная с 0.Tracks are numbered from the edge to the center of the disc, starting at 0. Sectors are numbered within one track, starting at 1. Sides are numbered starting at 0.
Принято несколько секторов логически объединять в кластер (cluster). Количество секторов в одном кластере зависит от общего объема HDD-накопителя. В один кластер невозможно записать информацию из разных файлов. Кластер не подлежит логическому разделению.It is accepted to logically combine several sectors into a cluster (cluster). The number of sectors in one cluster depends on the total size of the HDD. It is impossible to write information from different files into one cluster. The cluster is not subject to logical separation.
Все дорожки, расположенные на разных физических дисках, но на одинаковом расстоянии от центра, называются цилиндром (cylinder). Номер цилиндра соответствует номерам дорожек, входящих в этот цилиндр. По мере записи информации цилиндры постепенно заполняются по направлению к центру диска. В пределах цилиндра переход от одной дорожки текущего диска к дорожке другого диска не требует перемещения головок чтения/записи. Таким образом, за счет оптимизации перемещения головок достигается уменьшение времени на смещение головок от одного сектора к другому.All tracks located on different physical disks, but at the same distance from the center, are called a cylinder. The cylinder number corresponds to the numbers of the tracks included in this cylinder. As information is recorded, the cylinders gradually fill towards the center of the disc. Within a cylinder, the transition from one track of the current disc to a track of another disc does not require moving the read / write heads. Thus, by optimizing the movement of the heads, a decrease in the time for moving the heads from one sector to another is achieved.
Для того чтобы однозначно указывать адреса блока данных, необходимо определить три числа:In order to unambiguously indicate the addresses of the data block, it is necessary to define three numbers:
• номер цилиндра (определяется дорожка)• cylinder number (track is determined)
• номер магнитной головки (определяется номер физического диска и его стороны)• number of the magnetic head (the number of the physical disk and its side is determined)
• номер сектора на дорожке.• sector number on the track.
Здесь используется так называемая абсолютная нумерация дискаThe so-called absolute disc numbering is used here.
Однако операционная система рассматривает все секторы диска, как один непрерывный массив, элементы которого нумеруются подряд, начиная с 0, поэтому каждый сектор, кроме абсолютной нумерации, имеет свой логический или относительный номер.However, the operating system considers all sectors of the disk as one contiguous array, the elements of which are numbered in a row, starting from 0, therefore, each sector, except for the absolute numbering, has its own logical or relative number.
Дорожки группируются по одному (например, диск С) или нескольким разделам (логическим дискам).Tracks are grouped one by one (for example, drive C) or several partitions (logical drives).
Организация нескольких разделов предоставляет возможность устанавливать на каждый из них свою операционную инфраструктуру с отдельным томом и логическими дисками.The organization of several partitions provides the ability to install on each of them its own operating infrastructure with a separate volume and logical disks.
Все логические диски снабжаются загрузочным сектором тома, двумя копиями таблицы размещения файлов и корневым каталогом. Посредствам вышеуказанных структур, операционной системе удается производить распределение дискового пространства, отслеживание расположения файлов, а также обход поврежденных участков на диске.All logical drives are provided with a volume boot sector, two copies of the file allocation table, and a root directory. Through the above structures, the operating system manages to allocate disk space, track the location of files, and bypass damaged areas on the disk.
Форматирование высокого уровня сводится к созданию разделов, оглавлений диска и файловой системы (FAT, NTFS и т.п.). Посредством DOS-команды FORMAT гибкий диск подвергается сразу обоим типам форматирования, тогда как жесткий - лишь форматированию высокого уровня.High-level formatting comes down to creating partitions, disk tables of contents and file system (FAT, NTFS, etc.). With the DOS FORMAT command, a floppy disk undergoes both types of formatting at once, while a hard disk only undergoes high-level formatting.
Дорожки и сектора вращающегося физического диска 2 фиг. 1 разбиты на:The tracks and sectors of the rotating
• зону парковки магнитных головок 20, где магнитная головка 8 «приземляется» перед выключением HDD-накопителя, что исключает повреждение магнитными головками слоя ферромагнетика вращающегося физического диска 2.• the parking area of the
• область загрузочных секторов 21 с адресом «сторона 0, дорожка 0 и сектор 1». В общем случае данный сектор содержит адрес начала области специальных секторов, но может содержать программу начальной загрузки. Содержит так же таблицу описания разделов (Partition Table), где один из четырех разделов помечается как активный, в каталог которого программой начальной загрузки передается управление. Partition Table указывает на расположение блоков секторов логических устройств• area of
• область специальных секторов, в которой размещается файловая система, например:• the area of special sectors in which the file system is located, for example:
область специальных секторов FAT32 22 фиг. 1, которая применялась в Windows до 1993 года. Поддерживает диски размером до 128 Гб, а размер отдельных файлов - в пределах 4 Гб. Область специальных секторов файловой системы FAT32 располагается в начале вращающегося физического диска, сразу после области загрузочных секторов 21. FAT32
область специальных секторов 23 фиг. 1 ОС NTFS - применяется в начиная с серверов NT и Windows Vista. Поддерживает диски размером до 16 Тб. the area of
Область специальных секторов 23 файловой системы NTFS располагается на дорожках в середине вращающегося физического диска и содержит, например:The area of
корневой каталог root directory
MFT (Master File Table). NTFS резервирует первые 16 записей таблицы размером около 1 Мб для специальной информации MFT (Master File Table). NTFS reserves the first 16 records of the table, about 1 MB in size, for special information
Зеркальную запись MFT. Если первая запись MFT разрушена, NTFS считывает вторую запись Mirror record MFT. If the first MFT record is corrupted, NTFS reads the second record
Семнадцатая и последующие записи главной файловой таблицы используются собственно файлами и каталогами на томе The seventeenth and subsequent records of the master file table are used by the actual files and directories on the volume
Файл битовой карты (bitmap file), где хранится схема распределения пространства на томе. Атрибут данных этого файла содержит битовую карту, каждый бит которой представляет один кластер тома и указывает, свободен ли данный кластер или занят некоторым файлом A bitmap file that stores the allocation of space on a volume. The data attribute of this file contains a bitmap, each bit of which represents one cluster of the volume and indicates whether the given cluster is free or occupied by some file
Файл плохих кластеров (bad cluster file) для регистрации поврежденных участков на томе Bad cluster file for registering bad sections on a volume
Файл тома (volume file), содержащий имя тома, версию NTFS и бит, который устанавливается при повреждении тома Volume file containing the volume name, NTFS version and bit that is set when the volume is damaged
Файл (attribute definition table), содержащий таблицу определения атрибутов, которая задает типы атрибутов, поддерживаемые на томе, и указывает можно ли их индексировать, восстанавливать операцией восстановления системы и т.д. An attribute definition table file that contains an attribute definition table that specifies the types of attributes supported on the volume and whether they can be indexed, restored by a system restore, and so on.
exFAT (FAT64) - поддерживает все актуальные системы, в том числе Мас и Linux. Работает с файлами размером более 4 Гб и рассчитана на использование в съемных устройствах. exFAT (FAT64) - Supports all current systems, including Mac and Linux. Works with files larger than 4 GB and is designed for use in removable devices.
HFS+ -поддерживает исключительно устройства Apple HFS + - only supports Apple devices
• область секторов данных 24 фиг. 1, в которой располагаются файлы хранимой на HDD-накопителе информации•
• область журнала транзакций 25 фиг. 1, в которой в системе NTFS регистрируются все операции, влияющие на структуру тома, включая создание файла и любые команды, изменяющие структуру каталогов. В области журнала транзакций записывается «Журнал транзакций», который используется для восстановления тома NTFS после сбоя системы. Журнал транзакций - это обычный файл (log file) нефиксированной длины, который записывается в произвольное место в область секторов данных 24 фиг. 1.•
В кластеры области секторов данных 24 фиг. 1 записываются файлы в соответствии с таблицей MFT файловой системы, например:In the clusters of the
• Файлы драйверов• Driver files
• Файлы операционной системы• Operating system files
• Файл подкачки, который используется при недостаточности оперативной памяти• Paging file, which is used when there is insufficient RAM
• Файлы прикладных программ• Application files
Разделением информации на файлы обеспечивается возможность машине и человеку отличать один набор данных от другого при их поиске, изменении, удалении или выполнении с ними других операций.By dividing information into files, it is possible for a machine and a person to distinguish one set of data from another when searching for, changing, deleting or performing other operations with them.
Следует отметить важность сохранения целостности кластеров области специальных секторов 23 (или 22) фиг. 1. Ее повреждение часто приводит к потери всей информации HDD-накопителя.It should be noted that it is important to maintain the integrity of the clusters of the special sector area 23 (or 22) of FIG. 1. Its damage often leads to the loss of all information on the HDD.
В тоже время повреждение одного сектора в области данных 25 фиг. 1 приводит к разрушению только одного информационного файла.At the same time, damage to one sector in the
Если кластеры, содержащие файл, расположены не подряд, то данные файла оказываются фрагментированными. Сильно фрагментированные файлы значительно снижают эффективность работы HDD-накопителя, так как головка чтения/записи при поиске очередного кластера файла должна прерывисто перемещаться между дорожками и ожидать «подлета» необходимого сектора.If the clusters containing the file are not in a row, then the file data is fragmented. Heavily fragmented files significantly reduce the efficiency of the HDD-drive, since the read / write head, when searching for the next file cluster, must intermittently move between tracks and wait for the necessary sector to "approach".
Очевидно, во время записи/считывания информации магнитные головки постоянно челночно перемещаются между областью специальных секторов, областью журнала транзакций и областью секторов данных. Например, магнитная головка от зоны парковки 20 фиг. 1 смещается к области загрузочных секторов 21, далее в область специальные секторов 23 фиг. 1, где считываются файлы и таблицы NTFS, и, с учетом данных файла плохих кластеров (bad cluster file), свободных кластеров цилиндров, которые зарегистрированы в файле битовой карты (bitmap file), магнитная головка смещается сначала в область журнала транзакций 25 фиг. 1, где записываются планируемые изменения в файл log file, а потом смещается в область секторов данных 24 фиг. 1, в дорожках которой записывается сохраняемая информация. В итоге на запись/чтение каждого сектора HDD-накопителя тратится существенно много микросекунд.Obviously, during the writing / reading of information, the magnetic heads are constantly shuttling between the special sector area, the transaction log area and the data sector area. For example, the magnetic head from the
Если произошел сбой транзакции, например отключалась энергосеть, то с использованием записей журнала транзакций (log file) происходит автоматическое возращение HDD-накопителя в исходное состояние.If a transaction has failed, for example, the power grid is disconnected, then using the records of the transaction log (log file), the HDD will automatically return to its original state.
При определенных обстоятельствах сама область загрузочных секторов может оказаться фрагментированной, чем дополнительно снижается производительность HDD-накопителя.Under certain circumstances, the boot sector area itself may become fragmented, which further reduces the performance of the HDD.
Челночные механические перемещения магнитных головок HDD-накопителя между областями и ожидание, когда необходимый сектор каждой области «довернется» до головки, ограничивают общую скорость работы компьютера, как единого устройства.Shuttle mechanical movement of the magnetic heads of the HDD-drive between areas and the waiting for the necessary sector of each area to "fit" to the head, limit the overall speed of the computer as a single device.
При этом, небольшая по емкости область специальных секторов является наиболее часто читаемой и наиболее часто перезаписываемой, что вызывает усиленный износ соответствующих ферромагнитных дорожек вращающегося физического диска. Разрушение ферромагнитной поверхности в области специальных секторов приводит к необратимой потере информации всего диска.At the same time, the area of special sectors, small in capacity, is the most frequently read and most frequently rewritten, which causes increased wear of the corresponding ferromagnetic tracks of the rotating physical disk. The destruction of the ferromagnetic surface in the area of special sectors leads to the irreversible loss of information of the entire disk.
На протяжении десятилетий магнитные способы записи доминировали в сегменте хранения данных. Изобретенный в 1956 году HDD-накопитель из-за своей относительно медленной скорости стали «узким местом» ЦВУ.For decades, magnetic recording methods have dominated the data storage segment. The HDD, invented in 1956, has become the bottleneck of the DCU due to its relatively slow speed.
--- «Твердотельный накопитель» (далее SSD-накопитель),--- "Solid State Drive" (hereinafter referred to as SSD-drive),
Проблема в компьютере или на сервере с магнитным HDD-накопителем устраняется его заменой на SSD-накопитель (solid state drive), который обеспечивает намного большую скорость работы с данными.The problem in a computer or server with a magnetic HDD-drive is eliminated by replacing it with an SSD-drive (solid state drive), which provides much faster data processing speed.
Первые образцы имели емкость 128 Мб, ну а сейчас стали доступными по цене модели до 480 Гб.The first samples had a capacity of 128 MB, but now they have become affordable models up to 480 GB.
SSD-накопитель представляют собой технологически законченные постоянные запоминающие устройства, хранящие данные в микросхемах. Отличается от флеш-памяти прежде всего большой информационной емкостью. Наиболее распространенный вид твердотельных накопителей использует для хранения информации энергонезависимую память типа NAND, однако существуют варианты, в которых накопитель создается на базе DRAM-памяти, снабженной дополнительным источником питания - аккумулятором.SSD-drives are technologically complete read-only memory devices that store data in microcircuits. It differs from flash memory primarily in its large information capacity. The most common type of solid-state drives uses non-volatile memory such as NAND to store information, but there are options in which the drive is created on the basis of DRAM memory, equipped with an additional power source - a battery.
С целью оптимизации использования SSD-накопителя в 2011 году разработан логический интерфейс NVMe (Non-Volatile Memory Express), поддержка которого добавлена в Windows, начиная с версии 8.1.In order to optimize the use of SSD-drive in 2011, the logical interface NVMe (Non-Volatile Memory Express) was developed, support for which was added to Windows, starting with version 8.1.
В отличие от HDD-накопителя, цена SSD-накопителя очень сильно зависит от доступной емкости, что связано с ограниченной плотностью размещения ячеек памяти и ограничением размера кристалла в микросхеме.Unlike an HDD, the price of an SSD is highly dependent on the available capacity, due to the limited density of memory cells and the limitation of the size of the crystal in the microcircuit.
В настоящее время, SSD-накопители разделяются по четырем технологиям изготовления, которые отличаются плотностью хранения данных и ресурсом:Currently, SSDs are divided into four manufacturing technologies, which differ in storage density and resource:
• SLC (Single Level Cell-одноуровневые ячейки памяти) - один бит на ячейку• SLC (Single Level Cell) - one bit per cell
• MLC «Multi Level Cell» - два бита на ячейку• MLC "Multi Level Cell" - two bits per cell
• TLC «Triple Level Cell» - три бита на ячейку• TLC "Triple Level Cell" - three bits per cell
• QLC «Quad Level Cell» - 4 бита данных в ячейке. Самый бюджетный диск со стоимость 1 Тб около $100-120.• QLC "Quad Level Cell" - 4 data bits per cell. The most budgetary drive with a cost of 1 TB is about $ 100-120.
По сравнению с HDD-накопителем, SSD-накопитель имеет преимущество в исключении механических движущихся частей, отсюда:Compared to HDDs, SSDs have the advantage of eliminating mechanical moving parts, hence:
• стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации• stability of the reading time of files, regardless of their location or fragmentation
• высокая скорость чтения/записи, вплоть до нескольких гигабайт в секунду для произвольно расположенных данных, близка к пропускной способности интерфейсов (SAS/SATA II 300 МБ/с, SAS/SATA III 600 МБ/с)• high read / write speed, up to several gigabytes per second for randomly located data, close to the throughput of interfaces (SAS / SATA II 300 MB / s, SAS / SATA III 600 MB / s)
• количество произвольных операций ввода-вывода в секунду (IOPS) у SSD-накопителя на порядок выше, чем у жестких дисков, за счет возможности одновременного запуска множества операций и более низкой латентности каждой операции (нет необходимости ожидать оборота диска перед доступом, а также ожидать наведения головки диска на нужный цилиндр);• the number of random input-output operations per second (IOPS) of an SSD-drive is an order of magnitude higher than that of hard drives, due to the possibility of simultaneous launching of many operations and lower latency of each operation (there is no need to wait for a disk revolution before accessing, and also to wait pointing the disk head to the desired cylinder);
• намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям;• much lower sensitivity to external electromagnetic fields;
• высокая механическая стойкость (кратковременно выдерживают порядка 1500 g);• high mechanical resistance (withstand for a short time about 1500 g);
• малые габариты и вес. Для твердотельных накопителей были разработаны более компактные типовые размеры, например mSATA, NGFF (М.2).• small dimensions and weight. For solid-state drives, more compact standard sizes have been developed, for example, mSATA, NGFF (M.2).
• отсутствие шума;• lack of noise;
• низкое энергопотребление;• low power consumption;
Но главными недостатками SSD-накопителя считаются в несколько раз большая стоимость в расчете на Гб и ограниченное количество циклов перезаписи, например:But the main disadvantages of an SSD drive are considered several times higher cost per GB and a limited number of rewriting cycles, for example:
• Дешевые накопители (SB, SD, uSD типа TLC) имеют ресурс порядка 1000 циклов или менее.• Cheap drives (SB, SD, uSD type TLC) have a life on the order of 1000 cycles or less.
• Обычная MLC, например флэш-память (flash memory), позволяет записывать данные примерно 3000-10 000 раз (гарантированный ресурс);• Ordinary MLC, such as flash memory (flash memory), allows you to write data about 3000-10,000 times (guaranteed resource);
• Более дорогостоящие виды памяти SLC имеют ресурс порядка сотен тысяч циклов перезаписи.• More expensive types of SLC memory have a resource of the order of hundreds of thousands of rewriting cycles.
Для борьбы с неравномерным износом в высокопроизводительных (SATA и PCIe) SSD-накопителях применяются схемы балансирования нагрузки ячеек: основной контроллер хранит информацию о том, сколько раз какие блоки перезаписывались, и при необходимости производит запись в менее изношенные блоки. При выработке реального ресурса банков памяти накопитель может перейти в режим «только для чтения», что позволяет сохранить и скопировать данные.To combat uneven wear in high-performance (SATA and PCIe) SSDs, cell load balancing schemes are used: the main controller stores information about how many times which blocks have been overwritten, and, if necessary, writes to less worn blocks. When the real resource of memory banks is used up, the drive can switch to read-only mode, which allows you to save and copy data.
При дальнейшем бурном развитии технологий SSD-накопителей низкий ресурс по количеству перезаписей, несомненно, будет устранен, например, путем изготовления носителя информации по другим физическим принципам, типа FeRam, ReRAM (resistive random-access memory) и др.With the further rapid development of SSD technologies, the low resource in the number of rewrites will undoubtedly be eliminated, for example, by making an information carrier according to other physical principles, such as FeRam, ReRAM (resistive random-access memory), etc.
Но уже сейчас производители SSD-накопителей по технологии 3D TLC дают гарантию не менее 3 лет.But now manufacturers of SSD-drives using 3D TLC technology give a guarantee of at least 3 years.
--- «Гибридный жесткий диск» (далее SSHD-накопитель).--- "Hybrid hard disk" (hereinafter referred to as SSHD-drive).
Первый в мире гибридный жесткий диск (solid-state hybrid drive) разработала компания Seagate в 2007 году.The world's first solid-state hybrid drive was developed by Seagate in 2007.
В SSHD-накопителе сочетаются технологии параллельного хранения данных на магнитном HDD-накопителе и в твердотельном SSD-накопителе. Отдельный твердотельный SSD-накопитель ограниченной емкости используется в качестве большого буфера (кэша) информации, хранимой на магнитном HDD-накопителе. Контроллер устройства копирует из области секторов данных HDD-накопителя в быстрый SSD-накопитель наиболее часто используемые файлы.The SSHD is a combination of magnetic HDD and solid-state SSD parallel storage technologies. A separate solid state SSD with limited capacity is used as a large buffer (cache) of the information stored in the magnetic HDD. The device controller copies the most frequently used files from the data sector area of the HDD to the fast SSD.
В основе технологии гибридных накопителей лежит принятие решения о том, какие элементы данных являются приоритетными для SSD-накопителя, а какие нет. Поэтому SSHD-накопители могут работать в двух основных режимах:At the heart of hybrid drive technology is deciding which data items are prioritized by an SSD and which are not. Therefore, SSHD drives can operate in two main modes:
• Автоматический режим или self-optimized. В этом режиме гибридный винчестер самостоятельно принимает все решения, относящиеся к распределению данных и не зависит от операционной системы• Automatic mode or self-optimized. In this mode, the hybrid hard drive independently makes all decisions related to the distribution of data and does not depend on the operating system
• Хост-Оптимизированный режим или host-hinted. В этом режиме работы, гибридный SSHD-накопитель включает расширенный набор команд SATA «Hybrid Information)). На основе этих команд, операционная система и драйвер устройства, учитывая структуру файловой системы, принимает решение о том, какие элементы данных размещать в SSD-накопитель.• Host-Optimized Mode or host-hinted. In this mode of operation, the SSHD hybrid drive includes an extended SATA command set (Hybrid Information)). Based on these commands, the operating system and device driver, taking into account the structure of the file system, decides which data items to place in the SSD.
Некоторые специфические особенности SSHD-накопителя, такие как host-hinted режим, требуют программной поддержки в операционной системе. Поддержка host-hinted операции появилась только в Windows 8.1, в то время как патчи для ядра Linux доступны с конца 2014 года.Some specific features of an SSHD drive, such as host-hinted mode, require software support in the operating system. Support for host-hinted operation only appeared in Windows 8.1, while patches for the Linux kernel have been available since late 2014.
За счет увеличенного кэша, удалось уменьшить количество обращений к магнитному диску, что отразилось на уменьшении энергопотребления и тепловыделения, долговечности и уменьшении шума при работе. Все это делает их на порядок производительнее и практичнее HDD, но в несколько раз дешевле SSD-накопителя.Due to the increased cache, it was possible to reduce the number of requests to the magnetic disk, which was reflected in a decrease in power consumption and heat dissipation, durability and a decrease in noise during operation. All this makes them an order of magnitude more productive and more practical than an HDD, but several times cheaper than an SSD drive.
В результате увеличивается производительность накопителя. Подобное объединение позволяет воспользоваться преимуществом (по количеству произвольных операций ввода-вывода в секунду (IOPS)) недорого SSD-накопителя с небольшой емкостью при сохранении малой стоимости хранения 1 Гб данных на HDD-накопителе.As a result, the performance of the drive is increased. This combination allows you to take advantage (in terms of random IOPS) of an inexpensive SSD with a small capacity while maintaining the low cost of storing 1 GB of data on the HDD.
Существуют две основные конструкции, используемые для реализации гибридных накопителей:There are two main designs used to implement hybrid drives:
• с независимыми корпусами HDD-накопителя и SSD-накопителя, например, по технология Hyper Duo, Adaptec MaxIQ, каждый из которых подключаются к компьютеру по отдельному интерфейсному кабелю• with independent HDD and SSD enclosures, for example, Hyper Duo technology, Adaptec MaxIQ, each of which is connected to the computer via a separate interface cable
• в одном корпусе смонтированы HDD-накопитель, SSD-накопитель и контроллер, например, по технологии Intel Smart Response. Корпус подключается к компьютеру одним интерфейсным кабелем. Конструктивно SSD-накопитель размещается на печатной плате SSHD-накопителя как обычная микросхема. Можно сказать, что это одно из направлений эволюционного развития HDD-накопителей.• HDD-drive, SSD-drive and controller are mounted in one case, for example, using Intel Smart Response technology. The case is connected to the computer with one interface cable. Structurally, the SSD is placed on the printed circuit board of the SSHD drive like a conventional microcircuit. We can say that this is one of the directions of the evolutionary development of HDD-drives.
К технической проблеме гибридных SSHD-накопителей относится противоречие между производительностью и стоимостью. Заметный выигрыш по производительности происходит при копировании из HDD-накопителя в SSD-накопитель всех наиболее часто используемых файлов. Но для это надо увеличивать емкость SSD-накопителя, что увеличивает стоимость SSHD-накопителя и себестоимость хранения 1 Гб информации. С другой стороны, если нет постоянно используемых файлов, то промежуточное копирование файлов из HDD-накопителя в SSD-накопитель отрицательно сказывается на общей производительности SSHD-накопителя, в том числе на количестве операций ввода-вывода в секунду (IOPS). Устанавливать в гибридный диск SSD-накопитель больше 32 Гб не имеет смысла, так как будет дешевле приобрести обычный SSD-накопитель на 64 Гб.The technical issue with SSHD hybrid drives is the tension between performance and cost. A noticeable performance gain occurs when copying all the most frequently used files from HDD to SSD. But for this it is necessary to increase the capacity of the SSD-drive, which increases the cost of the SSHD-drive and the cost of storing 1 GB of information. On the other hand, if there are no constantly used files, then intermediate copying of files from HDD to SSD will negatively affect the overall performance of the SSHD, including the number of input / output operations per second (IOPS). It does not make sense to install an SSD drive larger than 32 GB in a hybrid drive, since it will be cheaper to purchase a regular 64 GB SSD drive.
По совокупности существенных признаков изобретения наиболее близким аналогом является HDD-накопитель.By the totality of the essential features of the invention, the closest analogue is the HDD-drive.
К основной технической проблеме накопителей на жестком магнитном диске относится низкое быстродействие. При дальнейшем увеличении емкости HDD-накопителя постоянное челночное перемещение магнитной головки между дорожками области специальных секторов, области секторов данных и области журнала транзакций существенно влияет на количество произвольных операций ввода-вывода в секунду (IOPS). Низкая скорость записи/чтения HDD-накопителя стала «узким местом» в современных компьютерах.The main technical problem of hard disk drives is low performance. With a further increase in the capacity of the HDD-drive, the constant shuttle movement of the magnetic head between the tracks of the special sector area, the data sector area and the transaction log area significantly affects the number of random input-output operations per second (IOPS). The low read / write speed of the HDD has become a bottleneck in modern computers.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Накопитель магнитный с разделенными областями (далее НМРО) представляет собой новый вид ЦЗУ, в котором область специальных секторов 8 рис. 1 и область журнала транзакций 25 фиг. 1 вынесены с ферромагнитной поверхности вращающегося физического диска 2 фиг. 1 HDD-накопителя в соответствующие твердотельные накопители SSD-mft 27 фиг. 4 и SSD-log 29 фиг. 4. Твердотельные накопители 27 и 29 размещаются, например, на печатной плате 10 фиг. 4 контроллера НМРО. Соответственно, всю площадь ферромагнетика вращающегося физического диска занимает исключительно область секторов данных 24 фиг. 3. В итоге:A magnetic storage device with divided areas (hereinafter NMRO) is a new type of CZU, in which the area of
• на вращающийся физический диск 2 фиг. 3 в область секторов данных 24• on the rotating
фиг. 3 записывается основной объем информации, например:fig. 3 the main amount of information is recorded, for example:
файлы операционной системы operating system files
файлы драйверов, например, для работы с принтером или монитором о файл подкачки, который используется при недостаточности оперативной памяти driver files, for example, for working with a printer or monitor o paging file, which is used when there is insufficient RAM
файлы прикладных программ application files
другая информация для постоянного хранения other information for permanent storage
• в небольшую по емкости SSD-mft 27 фиг. 4 записывается и хранится область специальных секторов системы NTFS, например, область загрузочных секторов, таблица MFT (Master File Table), bitmap file, bad cluster file и т.д. файловой системы NTFS• into a small SSD-
• в небольшую по емкости SSD-log 29 фиг. 4 записывается и хранится область журнала транзакций системы NTFS, которая содержит «файл журнала транзакций» (log file), а также копии области загрузочных секторов, файла тома (volume file), зеркальной таблицы Master File Table, файла плохих кластеров (bad cluster file). Эти файлы просто сохраняются, но используются при откате транзакций или для восстановления НМРО при катастрофическом отказе SSD-mft.• into a small SSD-
Считывание информации с НМРО происходит следующим образом, например:Reading information from NMRO is as follows, for example:
• по названию файла основной контроллер 11 фиг. 4 находит в таблице MFT твердотельной памяти SSD-mft 27 фиг. 4 соответствующие номера кластеров• by the name of the file, the
• сектора кластеров последовательно считываются магнитной головкой 8 фиг. 3 с вращающегося физического диска 2 фиг. 3• sectors of the clusters are sequentially read by the
• информация направляется напрямую к центральному процессору• information is sent directly to the central processor
• при необходимости, части считанной информации временно хранятся в Кэш-памяти (буферной памяти) 12 фиг. 4.• if necessary, portions of the read information are temporarily stored in the Cache memory (buffer memory) 12 of FIG. 4.
Запись информации в НМРО упрощенно происходит следующим образом, например:The recording of information in the NMRO is simplified as follows, for example:
• записываемый файл или его часть запоминается в КЭШ памяти 12 фиг. 4• the file being written or part of it is stored in the
• по таблице MFT из твердотельной памяти SSD-mft 27 фиг. 4 основной контроллер 11 фиг. 4 планирует номера кластеров на вращающимся физическом диске 2 фиг. 3 для записи в них файла• according to the MFT table from the solid-state memory SSD-
• основной контроллер 11 фиг. 4 производит последовательную запись файла из КЭШ-памяти 12 фиг. 4 в запланированные кластеры вращающегося физического диска 2 фиг. 3• the
• параллельно все планируемые изменения на вращающемся физическом диске 2 фиг. 3 фиксируются в твердотельной памяти SSD-log 29 фиг. 4• in parallel, all planned changes on the rotating
• в случае невозможности завершения транзакции, основным контроллером 11 фиг. 4 производится автоматическое восстановление исходного состояние кластеров вращающегося физического диска 2 фиг. 3 с использованием записей «журнала транзакций» в твердотельной памяти SSD-log 29 фиг. 4• if it is impossible to complete the transaction, the
• после успешного завершения транзакции измененная таблица MFT и bitmap file копируются из SSD-mft 27 фиг. 4 в SSD-log 29 фиг. 4• After successful completion of the transaction, the modified MFT and bitmap file are copied from SSD-
• в случае успешного завершения транзакции и по истечении заданного времени соответствующая запись в файле журнала транзакций log file твердотельной памяти SSD-log 29 фиг. 4 обнуляется.• in case of successful completion of the transaction and after a predetermined time has elapsed, the corresponding entry in the transaction log file log file of the SSD-
НМРО сохраняет большую информационную емкость и низкую себестоимость 1 Гб HDD-накопителя, но выгодно отличается от него более высокой надежностью хранения информации, меньшим временем произвольного доступа (random access time), более высоким количеством операций ввода-вывода в секунду (англ. IOPS) и меньшим механическим износом ферромагнитных поверхностей вращающегося физического диска 2 фиг. 3, за счет исключения челночного перемещения магнитной головки 8 коромыслом 3 фиг. 1 между дорожками области специальных секторов NTFS 23 фиг. 1, дорожками области секторов данных 24 фиг. 1 и дорожками области журнала транзакций NTFS 25 фиг. 1 вращающегося физического диска 2 фиг. 1, а также за счет на порядок более высокой скорости чтения/записи области специальных секторов системы NTFS в SSD-mft 27 фиг. 4 и области журнала транзакций системы NTFS в SSD-log 29 фиг. 4 НМРО.NMRO retains a large information capacity and low cost of 1 GB HDD-drive, but compares favorably with it in higher reliability of information storage, less random access time, higher number of input-output operations per second (IOPS) and less mechanical wear of the ferromagnetic surfaces of the rotating
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Фиг. 1 Накопитель на жестком магнитном диске (вид без крышки со стороны вращающегося физического диска), где 1 - шпиндель вентильного мотора, 2 - вращающийся физический диск (несъемный жесткий, покрытый ферромагнетиком), 3 - коромысло, 4 - ось коромысла, 5 - звуковая катушка коромысла, 6 - постоянный магнит, 7 - слайдер, 8 - магнитная головка, 9 - коммутатор-предусилитель, 20 - зона парковки магнитной головки, 21 - область загрузочных секторов, 22 - область специальных секторов устаревшей FAT32, 23 - область специальных секторов (современной NTFS), 24 - область секторов данных, 25 - область журнала транзакций.FIG. 1 Hard disk drive (view without a cover from the side of a rotating physical disk), where 1 is a valve motor spindle, 2 is a rotating physical disk (non-removable hard disk covered with a ferromagnet), 3 is a rocker arm, 4 is an axis of a rocker arm, 5 is a voice coil rocker arms, 6 - permanent magnet, 7 - slider, 8 - magnetic head, 9 - preamplifier switch, 20 - magnetic head parking area, 21 - boot sector area, 22 - obsolete FAT32 special sector area, 23 - special sector area (modern NTFS), 24 - data sectors area, 25 - transaction log area.
Фиг. 2 Контроллер HDD, где 10 - печатная плата, 11 - основной контроллер, 12 - КЭШ-память (буферная память), 14 - микросхема управления вентильным мотором, 15-последовательная флеш-память, 16 - разъем для подключения питания, 17 - разъем для подключения информационного кабеля.FIG. 2 HDD controller, where 10 is the printed circuit board, 11 is the main controller, 12 is the cache memory (buffer memory), 14 is the valve motor control chip, 15-serial flash memory, 16 is the power connector, 17 is the connector for data cable connection.
Фиг.3 Накопитель магнитный с распределенными областями (вид без крышки со стороны вращающегося физического диска), где 1 - шпиндель вентильного мотора, 2 - вращающийся физический диск (несъемный жесткий, покрытый ферромагнетиком), 3 - коромысло, 4 - ось коромысла, 5 - звуковая катушка коромысла, 6 - постоянный магнит, 7 - слайдер, 8 - магнитная головка, 9 - коммутатор-предусилитель, 20 - зона парковки магнитной головки, 24 - область секторов данных.Fig. 3 Magnetic drive with distributed areas (view without a cover from the side of a rotating physical disk), where 1 is a valve motor spindle, 2 is a rotating physical disk (non-removable hard, covered with a ferromagnet), 3 is a rocker arm, 4 is an axis of a rocker arm, 5 is rocker voice coil, 6 - permanent magnet, 7 - slider, 8 - magnetic head, 9 - switch-preamplifier, 20 - magnetic head parking area, 24 - data sectors area.
Фиг. 4 Контроллер НМРО, где 10 - печатная плата, 11 - основной контроллер, 12 - КЭШ-память (буферная память), 14 - микросхема управления вентильным мотором, 15 - последовательная флеш-память, 16 - разъем для подключения питания, 17 - разъем для подключения информационного кабеля, 27- твердотельный накопитель SSD-mft, 29 - твердотельный накопитель SSD-log, 30 - разъем (сокет) для установки твердотельной памяти.FIG. 4 NMRO controller, where 10 is a printed circuit board, 11 is the main controller, 12 is a cache memory (buffer memory), 14 is a valve motor control chip, 15 is a serial flash memory, 16 is a power connector, 17 is a connector for data cable connections, 27 - SSD-mft solid-state drive, 29 - SSD-log solid-state drive, 30 - connector (socket) for installing solid-state memory.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
В отличии от HDD-накопителя на печатной плате контроллера НМРО, дополнительно впаяны два SSD-накопителя существенно небольшой емкости и себестоимости.In contrast to the HDD-drive on the printed circuit board of the NMRO controller, two SSD-drives of significantly small capacity and cost are additionally soldered.
После форматирования НМРО:After formatting the NMRO:
• на всей площади магнитной памяти вращающегося физического диска 2 фиг. 3 размечаются и размещаются исключительно дорожки области секторов данных 24 фиг. 3• over the entire area of the magnetic memory of the rotating
• в SSD-mft 27 фиг. 4 записываются основная таблица MFT и другие файлы системы NTFS• in SSD-
• в SSD-log 29 фиг. 4 записываются журнал транзакций системы NTFS (log file), а так же копии файлов из SSD-mft, например, область загрузочных секторов, файл тома (volume file), зеркальной Master File Table, файла плохих кластеров (bad cluster file).• in SSD-
Низкая себестоимость SSD-mft и SSD-log достигается за счет их небольшой емкости, например 0.256 Гб, а также использования общего с вращающимся физическим диском основного контроллера 11 фиг. 4.The low cost of SSD-mft and SSD-log is achieved due to their small capacity, for example 0.256 GB, as well as the use of the
Высокая надежность SSD-mft и SSD-log достигается за счет применения схемы балансирования нагрузки ячеек и использования твердотельных накопителей, допускающих большое количество перезаписей ячеек, например, по технологии SLC.The high reliability of SSD-mft and SSD-log is achieved through the use of a cell load balancing scheme and the use of solid-state drives that allow a large number of cell rewrites, for example, using SLC technology.
Схемой балансирования нагрузки ячеек последовательно блокируются ячейки с выработанным ресурсом количества перезаписей. После почти полного использования свободных ячеек, НМРО автоматически переводится в режим «только чтение», чем обеспечивается сохранность и доступность информации на вращающемся физическом диске 2 фиг. 3.The cell load balancing scheme sequentially blocks cells with a depleted resource of the number of rewrites. After almost complete use of free cells, NMRO is automatically transferred to the "read-only" mode, which ensures the safety and availability of information on the rotating
SSD-mft и SSD-log размещаются в съемных корпусах, например, микро-SD (ранее известных как TransFlash, T-Flash или TF), которые вставлены в соответствующие разъемы (Socket) 30 фиг. 4 печатной платы 10, что позволяет переносить твердотельные накопители 27 и/или 29, которые выработали свой ресурс по количеству перезаписей, на отдельный стенд и профилактически копировать информацию с SSD-mft и/или SSD-log на новые SSD-накопители. Новые SSD-mft и/или SSD-log с перенесенными данными вставляются в соответствующие сокеты НМРО и его работа продолжается без утраты информации.SSD-mft and SSD-log are housed in removable enclosures such as micro-SD (formerly known as TransFlash, T-Flash or TF), which are inserted into the
Причем расположение разъема (сокета) 30 фиг. 4 на печатной плате допускает замену SSD-mft 27 и/или SSD-log 29 без разборки корпуса НМРО и корпуса компьютера, например, как в сотовом телефоне.Moreover, the location of the connector (socket) 30 of FIG. 4 on a printed circuit board allows the replacement of SSD-
Легкосъемные SSD-mft 27 и SSD-log 29 обладают функцией электронного ключа защиты. После их удаления из сокета контроллера НМРО, область секторов данных 24 фиг. 3 на вращающемся физическом диске 2 фиг. 3 представляет собой набор секторов актуальной и «удаленной» информации с примесью секторов файлов операционной системы, которые сопоставимы с крошечными кусочками документов измельченных в офисном шредере. Причем, в отличие от пароля, изъятие из НМРО SSD-mft и SSD-log активного диска делает операционную систему компьютера абсолютно недоступной, например, хакерам. При неконтролируемой транспортировке компьютера, например в багаже самолета, изъятые SSD-mft и SSD-log перемещаются по независимому каналу, например, пользователем компьютера или курьером.The easily removable SSD-
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120632A RU2757659C1 (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Magnetic drive with divided areas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120632A RU2757659C1 (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Magnetic drive with divided areas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757659C1 true RU2757659C1 (en) | 2021-10-19 |
Family
ID=78286496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020120632A RU2757659C1 (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Magnetic drive with divided areas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757659C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442211C2 (en) * | 2006-06-07 | 2012-02-10 | Майкрософт Корпорейшн | Hybrid memory device with a single interface |
US20160357452A1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | Seagate Technology Llc | Sector translation layer for hard disk drives |
US20190050353A1 (en) * | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Western Digital Technologies, Inc. | Hybrid data storage array |
US20190146913A1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-05-16 | Intel Corporation | On-device-copy for hybrid ssd |
US20190294363A1 (en) * | 2018-03-21 | 2019-09-26 | Micron Technology, Inc. | Hybrid memory system |
-
2020
- 2020-06-16 RU RU2020120632A patent/RU2757659C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442211C2 (en) * | 2006-06-07 | 2012-02-10 | Майкрософт Корпорейшн | Hybrid memory device with a single interface |
US20160357452A1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | Seagate Technology Llc | Sector translation layer for hard disk drives |
US20190050353A1 (en) * | 2017-08-11 | 2019-02-14 | Western Digital Technologies, Inc. | Hybrid data storage array |
US20190294363A1 (en) * | 2018-03-21 | 2019-09-26 | Micron Technology, Inc. | Hybrid memory system |
US20190146913A1 (en) * | 2019-01-10 | 2019-05-16 | Intel Corporation | On-device-copy for hybrid ssd |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102168838B1 (en) | Mapping tables for storage devices | |
US10282130B2 (en) | Coherency of data in data relocation | |
US9720616B2 (en) | Data-retention controller/driver for stand-alone or hosted card reader, solid-state-drive (SSD), or super-enhanced-endurance SSD (SEED) | |
US8930671B2 (en) | Logical address offset in response to detecting a memory formatting operation | |
EP2359252B1 (en) | Storage system snapshot assisted by ssd technology | |
US7302534B2 (en) | Dual media storage device | |
US9927999B1 (en) | Trim management in solid state drives | |
US9959058B1 (en) | Utilizing flash optimized layouts which minimize wear of internal flash memory of solid state drives | |
US8850128B2 (en) | Implementing data storage and dual port, dual-element storage device | |
Sanvido et al. | NAND flash memory and its role in storage architectures | |
CN108628542B (en) | File merging method and controller | |
US20200104047A1 (en) | Container key value store for data storage devices | |
US11543989B2 (en) | Storage system and control method thereof | |
WO2006122474A1 (en) | A circuit and method of enhancing the storage lifetime | |
US10929319B2 (en) | Data storage device with front end bus | |
KR20220103340A (en) | Data storage device and operating method thereof | |
RU2757659C1 (en) | Magnetic drive with divided areas | |
US10628051B2 (en) | Reducing a data storage device boot time | |
CN100409164C (en) | Storage device and storage system | |
US10268386B2 (en) | Data storage device including temporary storage locations | |
CN101176075A (en) | Circuit and method for improving service lifetime of memory device | |
TW201443647A (en) | Tiered data storage system with data management and method of operation thereof | |
CN101236478A (en) | Solid state disk machine | |
US20230152985A1 (en) | Memory system for backing up data in case of sudden power-off and operation method thereof | |
KR20230069800A (en) | Memory system for backing-up data in case of sudden power-off and method of operation thereof |