Как вычислить число цилиндров жесткого диска формула (3 видео)

Содержание

Методика расчета емкости жестких дисков, размер видеокадра
Методика расчета емкости жестких дисков
Размер кадра в разрешении 704×576 пикселей при разных степенях сжатия, кодек H.264
Размер кадра при разных степенях сжатия, кодек JPEG2000
Основные характеристики
Операционные системы (архив ИПМ специалисты, бакалавры 2001г — 2021г, Богомолов)
🌟 Видео

Видео:Как узнать GPT или MBR диск на компьютере или ноутбукеСкачать

Методика расчета емкости жестких дисков, размер видеокадра

Расчет необходимой емкости жестких дисков сводится к определению таких параметров как размер видеокадра изображения (далее — кадр) в требуемом разрешении, темп записи на каждую камеру (количество кадров в секунду), необходимое количество часов записи в сутки, количество видеокамер устанавливаемых на объекте и необходимое количество суток записи.

Зная приведенные выше параметры можем рассчитать необходимую емкость жестких дисков.

Наибольшую проблему при расчете вызывает параметр — размер кадра изображения в требуемом разрешении.

Пока допускаем, что размер кадра изображения мы знаем, вернемся к нему в конце статьи (приведу размер кадра изображения для разрешений 704х576, 1280х720, 1920х1080, 2048х1536, 2592х1944, 4872×3248).

Видео:VICTORIA 4.47 - ИНСТРУКЦИЯ по ПРОВЕРКЕ ДИСКА И ИСПРАВЛЕНИЮ БИТЫХ СЕКТОРОВСкачать

Методика расчета емкости жестких дисков

Таблица — Расчет емкости жестких дисков

* синим выделены формулы в соответствии с которыми выполняется расчет, (1) – ссылка на номер строки со значением вставляемым в формулу

С расчетом думаю все понятно, теперь данные о размере кадра изображения:

Видео:Как узнать, какой в компьютере или ноутбуке жёсткий диск (HDD) – имя, марка, характеристики и т.д.Скачать

Размер кадра в разрешении 704×576 пикселей при разных степенях сжатия, кодек H.264

* размеры видеокадров приведены на основании рекомендаций эксплуатирующих организаций, интернет-источников

Видео:Как вылечить жесткий диск HDDСкачать

Размер кадра при разных степенях сжатия, кодек JPEG2000

* размеры видеокадров приведены на основании методики расчета систем видеонаблюдения от Avigilon (не учитывает тип сцены)

Ознакомится с тем как расчитывается размер несжатого кадра, коэффициентами сжатия для кодеков можно в уроке — Расчет архива системы видеонаблюдения

Файл Расчет необходимой емкости жестких дисков, оформленный в виде приложения к пояснительной записке предоставлю по запросу.

Вид приложения по расчету емкости жестких дисков (таблица Excel вставлена в документ Word):

Расчет емкости жестких дисков, также можно выполнить посредством ONLINE калькулятора.

Денис Маркевич – проектирую слаботочные системы более 12 лет. Хобби – блогинг, бег, велосипед. В блоге делюсь опытом, отвечаю на вопросы.

В записи расчет времени автономной работы системы видеонаблюдения показал как выбрать источник.

Всем привет! Со вторым уроком затянул, т.к. был в отпуске, осваивал самостоятельный отдых в Европе. Теперь.

Настольная книга для переписке с экспертизой, подготовки ответов на письма – Большой строительный.

Все правильно… единственный вопрос как вы получили, что объем 1 кадра изображения в разрешении – 704х576 равен 43,6 Кбайт?
По моим расчетам: при цветном изображении 16 млн. цветов (т.е. все современные вк все цвета)получается 24 бита в пиксле, умножаем на 704х576/8/1024 получается 1188 Кбайт (а не 43)??

Значение полученное в вашем расчете, Алексей, совершенно правильное. Вы считаете размер кадра не сжатого кодеком.
Например, коэффициент сжатия «без потерь» для кодека JPEG2000 равен 20 (Avigilon использует, что-то около 17) и тогда на выходе получаем 1188/20=59,4.

Для того, чтоб уменьшить объем изображения и используются кодеки для сжатия информации: H264, MJPG, JPEG2000 и другие. Как и писал в примечаниях к таблицам — размеры кадров приведил на основании рекомендаций эксплуатирующих организаций и интернет-источников.

В текущий момент для определения размера одного кадра изображения использую калькулятор из программы — IP Video System Design Tool. Ниже фрагмент из калькулятора расчета емкости жесткого диска и пропускной способности канала программы:

Видео:Как понять, что жесткий диск выходит из строя?Скачать

Основные характеристики

Основными характеристиками накопителей на жестких дисках, которые следует принимать во внимание при выборе устройства, являются емкость, быстродействие и время безотказной работы.

Емкость винчестера определяется максимальным объемом данных, которые можно записать на носитель. Реальная величина ёмкости винчестера достигает сотни гигабайт. Прогресс в области создания и производства накопителей на жестких дисках приводит к тому, что ежегодно плотность записи (и соответственно емкость) увеличивается примерно на 60%.

Среднее время доступа к различным объектам на HDD определяет фактическую производительность накопителя. Время, необходимое винчестеру для поиска любой информации на диске, измеряется миллисекундами. Среднее время доступа винчестеров составляет 7 — 9 мс.

Размер кэш-памяти (быстрой буферной памяти) винчестеров колеблется в диапазоне от 512 Кбайт до 2 Мбайт.

Скорость передачи данных Читайте также: Задний тормозной цилиндр прадо 120

Число дисков, головок и дорожек винчестера изменить невозможно, поскольку они определяются изготовителем в соответствии с заданными свойствами и качеством дисков. Число секторов на диске зависит от метода записи, а плотность — от носителя: чем выше качество материала диска, тем плотнее могут быть записаны на нем данные. Винчестеры содержат до 150 секторов на дорожке.

Общий объем памяти HDD рассчитывается по формуле

где С — число цилиндров; Я — число головок; S — число секторов.

Форматирование винчестера подобно форматированию дискеты. При этом нужно принимать во внимание, что в процессе форматирования все данные на винчестере теряются, поэтому при переформатировании винчестера следует сохранить необходимые данные на другом носителе.

На корпусе винчестера имеется этикетка с номером модели. В номере закодирована основная информация о характеристиках винчестера. На рис. 3.6 представлен пример маркировки винчестеров компании Western Digital.

Видео:Проверяем жесткий диск Victoria HDD/SSDСкачать

Операционные системы (архив ИПМ специалисты, бакалавры 2001г — 2021г, Богомолов)

1.1 Аппаратная часть дисков

Демонстрация работы жесткого диска

Устройство жесткого диска с IDE разъемом

Головка (Head) — электромагнит, скользящий над поверхностью диска, для каждой поверхности используется своя головка. Нумерация начинается с 0.

Продольная (верхний рисунок) и перпендикулярная (нижний рисунок) запись информации на диске

Примерно с 2005 года идет переход с продольной на перпендикулярную запись информации на диске, что обеспечивает большую плотность записи данных.

С 2011-2013 планируется переход на «тепловую магнитную запись», место записи будет предварительно нагреваться лазером, что уменьшит размер домена и повысит надежность хранения. Предположительная максимальная емкость от 30 до 50 ТБ.

Дорожка (Track) — концентрическая окружность, которое может прочитать головка в одной позиции. Нумерация дорожек начинается с внешней (первая имеет номер — 0).

Цилиндр (Cylinder) — совокупность всех дорожек с одинаковым номером на всех дисках, т.к. дисков может быть много и на каждом диске запись может быть с двух сторон.

Маркер — от него начинается нумерация дорожек, есть на каждом диске.

Сектор — на сектора разбивается каждая дорожка, сектор содержит минимальный блок информации. Нумерация секторов начинается от маркера.

Дорожки, цилиндры, сектора, головки

Геометрия жесткого диска — набор параметров диска, количество головок, количество цилиндров и количество секторов.

У современных жестких дисков контроллер встроен в само устройство, и берет на себя большую часть работы, которую не видит ОС.

Например, скрывают физическую геометрию диска, предоставляя виртуальную геометрии.

Физическая и виртуальная геометрия диска

На внешних дорожках число секторов делают больше, а на внутренних меньше. На реальных дисках таких зон может быть несколько десятков.

1.1.2 RAID (Redundant Array of Independent Disk — массив независимых дисков с избыточностью)

Для увеличения производительности или надежности операций ввода-вывода с диском был разработан стандарт для распараллеливания или дублирования этих операций

Основные шесть уровней RAID:

RAID 0 — чередующий набор, соединение нескольких дисков в один большой логический диск, но логический диск разбит так, что запись и чтение происходит сразу с несколько дисков. Например, записываем блок 1, 2, 3, 4, 5, каждый блок будет записываться на свой диск.
Преимущества
— удобство одного диска
— увеличивает скорость записи и чтения
Недостатки
— уменьшает надежность (в случае выхода одного диска, массив будет разрушен), избыточность не предусмотрена.

RAID 1 — зеркальный набор, параллельная запись и чтение на несколько дисков с дублированием (избыточность).
Преимущества
— дублирование записей
— увеличивает скорость чтения (но не записи)
Недостатки
— требует в два раза больше дисковых накопителей

RAID 2 — работает на уровне слов и даже байт. Например, берется полбайта (4 бита) и прибавляется 3 бита четности (1, 2, 4 — рассчитанные по Хэммингу), образуется 7-битовое слово. В случае семи дисков слово записывается побитно на каждый диск. Так как слово пишется сразу на все диски, они должны быть синхронизированы.
Преимущества
— надежность
— увеличивает скорость записи и чтения (при потоке, но при отдельных запросах не увеличивает)
Недостатки
— нужна синхронизация дисков.

RAID 3 — упрощенная версия RAID 2, для каждого слова считается только один бит четности.
Преимущества
— надежность
— увеличивает скорость записи и чтения (при потоке, но при отдельных запросах не увеличивает)
Недостатки
— нужна синхронизация дисков.

RAID 4 — аналогичен уровню RAID 0, но с добавлением диска четности. Если любой из дисков выйдет из строя, его можно восстановить с помощью диска четности.
Преимущества
— надежность
— не нужна синхронизация дисков
Недостатки
— не дает увеличения производительности, узким местом становится диск четности при постоянных пересчетах контрольных сумм.

RAID 5 — аналогичен уровню RAID 4, но биты четности равномерно распределены по дискам.

На практике, как правило, используют RAID 0, 1 и 5.

Системы RAID уровней от 0 до 5.

Фото устройства для работы с дисками

Демонстрация работы CD-drive

Запись на CD-ROM диски производятся с помощью штамповки.

CD-ROM под электронным микроскопом.
Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм

Сначала CD-диски использовались только для записи звука, стандарт которого был описан ISO 10149 («Красная книга«).

Читайте также: Цилиндры для двигателя чери фора

Пит — единица записи информации (впадина при штамповке, темное пятно, прожженное в слое краски в CD-R, область фазового перехода)

Запись на CD-ROM производится спирально

В 1984 году была опубликована «Желтая книга«, в которой описан следующий стандарт.

Для записи данных было необходимо повысить надежность, для этого каждый байт (8 бит) стали кодировать в 14 разрядное число (по размеру почти дублирование записи, но за счет кодирования эффективность может быть, как при тройной записи), чтобы можно было восстановить потерянные биты.

Логическое расположение данных на CD-ROM для режима 1

Первые 12-ть байт заголовка содержат 00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00, чтобы считывающее устройство могло распознать начало сектора.

Следующие три байта содержат номер сектора.

Последний байт содержит код режима

ECC (Error Correction Code) — код исправления ошибок.

В режиме 2 поле данных объединено с полем ECC в 2336-байтное поле данных. Этот режим можно использовать, если не требуется коррекция ошибок, например, видео и аудио запись.

Коррекция ошибок осуществляется на трех уровнях:

Поэтому 7203 байта содержат только 2048 байта полезной нагрузки, около 28%.

В 1986 году была выпущена «Зеленая книга«, к стандарту была добавлена графика, и возможность совмещения в одном секторе аудио, видео и данных.

Файловая система для CD-ROM называется High Sierra , которая оформлена в стандарт ISO 9660.

Файловая система имеет три уровня:

1 уровень — файлы имеют имена формата, схожего с MS-DOS — 8 символов имя файла плюс до трех символов расширения, файлы должны быть непрерывными. Глубина вложенности каталогов ограничена восемью. Этот уровень понимают почти все операционные системы.

2 уровень — имена файлов могут быть до 31 символов, файлы должны быть непрерывными.

3 уровень — позволяет использовать сегментированные файлы.

Для этого стандарта существуют расширения:

Rock Ridge — позволяет использовать длинные файлы, а также UID, GID и символические ссылки.

1.1.3.1 Компакт-диски с возможностью записи CD-R

Запись на CD-R диски производятся с помощью локального прожигания нанесенного слоя красителя.

Используются лазеры с двумя уровнями разной мощности, для записи 8-16 мВт, для чтения 0.5 мВт.

В 1989 году была выпущена «Оранжевая книга«, это документ определяет формат CD-R, а также новый формат CD-ROM XA , который позволяет посекторно дописывать информацию на CD-R.

CD-R-дорожка — последовательно записанные за один раз секторы. Для каждой такой дорожки создается свой VTOC (Volume Table of Contents — таблица содержания тома), в котором перечисляются записанные файлы.

Каждая запись производится за одну непрерывную операцию, поэтому если у вас будет слишком загружен компьютер (мало памяти или медленный диск), то вы можете испортить диск, т.к. данные не будут поспевать поступать на CD-ROM.

1.1.3.2 Многократно перезаписываемые компакт-диски CD-RW

Запись на CD-RW диски производятся локального перевода слоя из кристаллического в аморфное состояние.

Используются лазеры с тремя уровнями разной мощности.

Эти диски можно отформатировать (UDF), использовать их в место дискет и дисков.

1.1.3.3 Универсальный цифровой диск DVD (Digital Versatile Disk)

Были сделаны следующие изменения:

Размер пита уменьшили в два раза (с 0.8 мкм до 0.4мкм)

Более тугая спираль (0.74 мкм между дорожками, вместо 1.6 у компакт-дисков)

Уменьшение длины волны лазера (650 нм вместо 780 нм)

Это позволило увеличить объем с 650 Мбайт до 4.7 Гбайт.

Определены четыре следующих формата:

Односторонний, одноуровневый (4.7 Гбайт)

Односторонний, двухуровневый (8.5 Гбайт), размеры пита второго уровня приходится делать больше, иначе не будут считаны, т.к. первый полуотражающий слой половину потока отразит и частично рассеет.

Двухсторонний, одноуровневый (9.4 Гбайт)

Двухсторонний, двухуровневый (17 Гбайт)

1.1.3.4 Универсальный цифровой диск Blu-ray (blue ray — синий)

Были сделаны следующие изменения:

Более тугая спираль ( 0,32 мкм между дорожками, вместо 0.72 у DVD)

Уменьшение длины волны лазера (405 нм вместо 650 нм в DVD), «синего» (технически сине-фиолетового) лазера, отсюда и название

Определены следующие формата:

однослойный диск 23,3/25/27 или 33 Гб

двухслойный диск 46,6/50/54 или 66 Гб

1.1.4 Твердотельные накопители (Flash, SSD, . )

Устройство ячейки памяти:

Используются полевые транзисторы с плавающим затвором.

Устройство ячейки памяти

Считывание информации:

Если ток через npn-переход идет, то «считывается 0».

Ток идет за счет туннельного эффекта, который возникает под действием управляющего затвора, на который подается «+».

Если ток через npn-переход не идет, то «считывается 1».

Ток не идет за счет «экранирования» управляющего затвора плавающим затвором, на котором накоплен «-«.

Запись информации:

«Запись» делается накоплением электронов в плавающем затворе, за счет повышенного напряжения на управляющем затворе и стоке.

Затирание информации:

«Затирание» делается «изъятием» электронов из плавающего затворе, за счет положительного напряжения на истоке и отрицательного на управляющем затворе, но стоке 0В.

1.2 Форматирование дисков (программная часть)

1.2.1 Низкоуровневое форматирование

Низкоуровневое форматирование — разбивка диска на сектора, производится производителями дисков.

Заголовка (Prefix portion) — по которому определяется начало (последовательность определенных битов) сектора и его номер, и номер цилиндра.

Область данных (как правило, 512 байт, планируют перейти на 4 Кб (к 2010г.))

Конец сектора (Suffix portion) — содержит контрольную сумму ECC (Error Correction Code — код корректировки ошибок). Позволяет обнаружить или даже исправить ошибки чтения. Размер зависит от производителя, и показывает, как производитель относится к надежности работы диска.

На диске могут быть запасные сектора, которые могут быть использованы для замены секторов с дефектами (а они почти всегда есть). За счет этого обеспечивается одинаковая емкость на выходе.

При низкоуровневом форматировании часть полезного объема уменьшается, примерно до 80%.

Перекос цилиндров — сдвиг 0-го сектора каждой последующей дорожки, относительно предыдущей. служит для увеличения скорости. Головка тратит, какое то время на смену дорожки, и если 0-й сектор будет начинаться в том же месте, что и предыдущий, то головка уже проскочит его, и будет ждать целый круг.

Читайте также: Ява 634 не поступает бензин в цилиндр

Перекос цилиндров делают разным в зависимости скоростей вращения и перемещения головок.

Перекос головок — приходится применять, т.к. на переключение с головки на головку тратится время..

Если, например, один сектор прочитан, а для второго нет в буфере места, пока данные копируются из буфера в память, второй сектор уже проскочит головку.

Чтобы этого не случилось, применяют чередование секторов.

Если копирование очень медленное, может применяться двукратное чередование, или больше.

После низкоуровневого форматирования диск разбивается на разделы, эти разделы воспринимаются ОС как отдельные диски.

Для чего можно использовать разделы:

Отделить системные файлы от пользовательских (например, своп-файлы)

Более эффективно использовать пространство (например, для администрирования).

На разные разделы можно установить разные ОС.

Первичный (Primary partition) — некоторые ОС могут загружаться только с первичного раздела. (В MBR под таблицу разделов выделено 64 байта. Каждая запись занимает 16 байт. Таким образом, всего на жестком диске может быть создано не более 4 разделов. Раньше это считалось достаточным.)

Расширенный (Extended partition) — непосредственно данные не содержит, служит для создания логических дисков (создается, что бы обойти ограничение в 4-ре раздела).

Логический (Logical partition) — может быть любое количество.

Информация о разделах записывается в 0-м секторе 0-го цилиндра, головка 0. И называется таблицей разделов.

Таблица разделов (Partition Table) — содержит информацию о разделах, номер начальных секторов и размеры разделов. На Pentium-компьютерах в таблице есть место только для четырех записей, т.е. может быть только 4 раздела (к логическим это не относится, их может быть не ограниченное количество).

Этот сектор называется главной загрузочной записью.

Главная загрузочная запись MBR (Master Boot Record) — содержит загрузочную программу и таблицу разделов.
Более подробная информация — http://ru.wikipedia.org/wiki/Главная_загрузочная_запись

Т.к. MBR может работать только с разделами до 2.2 ТБ (2.2 ? 1012 байт), насмену приходит GPT.

Таблица разделов GUID (GUID Partition Table — GPT) — позволяет создавать разделы диска размером до 9.4 ЗБ (9.4 ? 1021 байт).
Более подробная информация — http://ru.wikipedia.org/wiki/Таблица_разделов_GUID.

Активный раздел — раздел, с которого загружается ОС, может быть и логическим. В одном сеансе загрузки может быть только один активный раздел.

Пример структуры разделов

В Windows разделы будут называться (для пользователей) устройствами C:, D:, E: и т.д.

1.2.3 Высокоуровневое форматирование

Высокоуровневое форматирование (создание файловой системы) — проводится для каждого раздела в отдельности, и выполняет следующее:

Создает загрузочный сектор (Boot Sector)

Создает список свободных блоков (для UNIX) или таблицу (ы) размещения файлов (для FAT или NTFS)

Создает, пустую файловую систему

Указывает, какая файловая система

Помечает дефектные кластеры

Кластеры и блоки — единица хранения информации в файловых системах, файлы записываются на диск, разбитыми на блоки ли кластеры.

При загрузке системы, происходит следующее:

BIOS считывает главную загрузочную запись, и передает ей управление

Загрузочная программа определяет, какой раздел активный

Из этого раздела считывается и запускается загрузочный сектор

Программа загрузочного сектора находит в корневом каталоге определенный файл (загрузочный файл)

Этот файл загружается в память и запускается (ОС начинает загрузку)

1.3 Алгоритмы планирования перемещения головок

Факторы, влияющие на время считывания или записи на диск:

Время поиска (время перемещения головки на нужный цилиндр)

Время переключения головок

Задержка вращения (время, требуемое для поворота нужного сектора под головку)

Для большинства дисков самое большое, это время поиска. Поэтому, оптимизируя время поиска можно существенно повысить быстродействие.

Алгоритмы могут быть реализованы в контроллере, в драйверах, в самой ОС.

1.3.1 Алгоритм «первый пришел — первым обслужен» FCFS (First Come, First Served)

Рассмотрим пример. Пусть у нас на диске из 28 цилиндров (от 0 до 27) есть следующая очередь запросов:

и головки в начальный момент находятся на 1 цилиндре. Тогда положение головок будет меняться следующим образом:

Как видно алгоритм не очень эффективный, но простой в реализации.

1.3.2 Алгоритм короткое время поиска первым (или ближайший цилиндр первым) SSF (Shortest Seek First)

Для предыдущего примера алгоритм даст следующую последовательность положений головок:

Как видим, этот алгоритм более эффективен. Но у него есть не достаток, если будут поступать постоянно новые запросы, то головка будет всегда находиться в локальном месте, вероятнее всего в средней части диска, а крайние цилиндры могут быть не обслужены никогда.

1.3.3 Алгоритмы сканирования (SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK)

SCAN – головки постоянно перемещаются от одного края диска до его другого края, по ходу дела обслуживая все встречающиеся запросы. Просто, но не всегда эффективно.

LOOK — если мы знаем, что обслужили последний попутный запрос в направлении движения головок, то мы можем не доходить до края диска, а сразу изменить направление движения на обратное

C-SCAN — циклическое сканирование. Когда головка достигает одного из краев диска, она без чтения попутных запросов перемещается на 0-й цилиндр, откуда вновь начинает свое движение.

C-LOOK — по аналогии с предыдущим.

Т.к. создать диск без дефектов сложно, а вовремя использования появляются новые дефекты.

Поэтому системе приходится контролировать и исправлять ошибки.

Ошибки могут быть обнаружены на трех уровнях:

На уровне дефектного сектора ECC (используются запасные, делает сам производитель)

Дефектные блоки или кластеры могут обрабатываться контроллером или самой ОС.

Блоки и кластеры не должны содержать дефектные сектора, поэтому система должна уметь помечать дефектные сектора.