Первый закон компьютерных вычислений заключается в том, что постоянно увеличивающиеся в размерах файлы стремятся "забить до отказа" емкость устройств хранения данных. Хорошим примером являются настольные видеосистемы, позво ляющие редактировать цифровое видео и создавать спецэффекты на относительно недорогом оборудовании (по сравнению со специализированными видеосистемами цифрового монтажа). С другой стороны, видеофайлы занимают отнюдь немало пространства жесткого диска. Поскольку результат создания анимации, как правило, выводится в виде цифровых видеофайлов (видеофайлы также используются в качестве текстурных карт или заднего фона) — эта проблема относится в равной мере и к трехмерной анимации. Кроме того, программам трехмерного моделирования часто требуется дополнительный объем жесткого диска для хранения временных файлов, необходимых для визуализации анимационной последовательности.
Жесткие диски
Когда я впервые начал работать с компьютерами, жесткие диски (также называемые несъемными дисками) были громоздкими, очень дорогими и практически не предназначенными для настольных систем. В наши дни работа без них совершенно невозможна.
Жесткие диски являются герметически закрытыми устройствами, которые содержат мотор, приводящий во вращательное движение массив металлических дисков, — они называются магнитными пластинами. Головки считывания/записи представляют собой тонкий электромагнит, который смонтирован на стреле, перемещающейся поперек этих вращающихся дисков. Так происходит процесс считывания и записи данных с помощью серии электромагнитных импульсов, которые сохраняются в магнитном материале, нанесенном на пластины.
Для работы с трехмерной графикой следует приобрести самый емкий жесткий диск, который можно только найти, но не бросайтесь при этом в крайности, пытаясь найти специализированное устройство. Обратите внимание на жесткие диски, которые предлагаются такими производителями компьютеров, как Dell, Gateway или Micron в своих профессиональных системах, и купите нечто подобное, если не лучше.
Скорость работы жесткого диска также играет значительную роль в общей производительности всей системы, особенно когда производится визуализация очень больших трехмерных сцен, требующая большого объема жесткого диска для хранения виртуальной памяти. Это происходит в том случае, когда программам или операционной системе требуется больший объем памяти, чем может предоставить оперативная память компьютера. При этом программы записывают временные файлы на жесткий диск, сохраняя последовательность данных и высвобождая оперативную память, после чего эти данные по мере надобности снова загружаются в оперативную память. Из-за значительного объема времени, требуемого для загрузки и выгрузки этих файлов, виртуальная память является очень медленной, что может плохо сказаться на производительности программного обеспечения. Таким образом, нужны очень быстрые устройства, которые уменьшат эти задержки настолько, насколько это возможно.
Определение
Виртуальная память
Использование пространства жесткого диска в качестве вре менного хранилища данных в том случае, когда не достаточ но доступного объема оперативной памяти.
В ОС Windows кэширование данных проводится независимо от того, какой объем оперативной памяти доступен на компьютере; чем больше этот объем/тем больше места на жестком диске резервируется для файла подкачки (swap). В зависимости от системы, чрезмерное наращивание оперативной памяти может дать обратный эффект по отношению к производительности системы.
Существует пять основных параметров, которые помогут оценить производительность жесткого диска.
• • • ч
♦ Время доступа. Максимальное время (в миллисекундах), требуемое для перемещения головки к заданному сектору диска. Чем меньше это время (10 миллисекунд или меньше) — тем лучше.
♦ Время перехода с дорожки на дорожку. Время (в миллисекундах), требуемое для перемещения головки с одной дорожки на другую.
♦ Скорость передачи данных. Максимальная скорость (в килобайтах в секунду), с которой информация передается при идеальных условиях с жесткого диска. Чем выше скорость передачи, тем более плавно будет отображаться анимация или видео при воспроизведении с жесткого диска.
♦ Скорость вращения. Этот параметр связан со скоростью передачи данных, т.к. чем быстрее вращаются пластины, тем быстрее передаются данные. Многие устройства поддерживают скорость вращения 10000 оборотов в минуту (revolutions per minute — RPM) и более. Тем не менее, основным параметром является скорость передачи данных.
♦ Интерфейс. Жесткие диски подключаются к компьютеру различными способами, и интерфейс устройства должен соответствовать одному из интерфейсов системы. В компьютерах Мае и SGI используется интерфейс SCSI, а в РС-системах обычно применяется интерфейс EIDE (Enhances Integrated Drive Electronic) или Fast ATA (AT Attachment), однако в некоторых поддерживаются и жесткие диски стандарта SCSI. В большинстве устройств имеются технологии повышения скорости передачи данных, вроде прямого доступа к памяти (Direct Memory Access — DMA), который поддерживается большинством современных системных плат.
Пользователи, имеющие опыт работы со SCSI, знают, что этот интерфейс часто отказывается работать, например, в том случае, когда в системе что-либо меняется (извлекается или подключается новое устройство). Иногда на перестановку и реорганизацию интерфейсных кабелей для получения корректно работающей цепочки SCSI (полного комплекта периферии и кабелей) уходит несколько часов. Этот феномен шутливо называют SCSI-шаманством (SCSI Voodoo); он часто происходит по причине использования несоответствующих контроллеров, кабелей или пассивных терминаторов (устройств, которые "замыкают" конец цепочки SCSI). Наилучшим выходом из такой ситуации будет применение активных терминаторов, вроде APS SCSI Sentry, которые автоматически контролируют и настраивают цепочку во избежание возможных ошибок.
Существуют специализированные конфигурации жесткий дисков, которые падают в цене в связи с тем, что становятся более популярными в настольных системах. RAID-системы (Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков) представляют собой набор (обычно однотипных) жестких дисков, объединенных друг с другом с целью увеличения емкости хранилища данных и резервирования информации на случай сбоя в работе одного из устройств. Конфигурации RAID в целом разбиваются на две категории: зеркальное отображение и расслоение данных. Зеркальное отражение (mirroring) означает запись одной и той же информации на два или более различных жестких диска. При этом создается избыточность данных, которая гарантирует полную сохранность данных в случае выхода из строя одного из дисков. Дальнейшая защита может быть реализована за счет записи данных четности — избыточной информации, которая используется для реконструкции утерянных файлов. Расслоение данных (striping) — это повышающая производительность системная конфигурация. При этом данные разделяются на два потока, элементы информации которых передаются на различные жесткие диски. Суть метода заключается в том, что пока одно устройство занимается считыванием или записью данных, следующая цепочка может быть считана с другого диска или записана на него и т.д. В результате, скорость обращения к данным увеличивается примерно вдвое. Подобные дисковые массивы можно сконфигурировать различными способами, маркируемыми обозначениями RAID 0-5. Ниже указаны конфигурации, которые, скорее всего, заинтересуют пользователей настольных систем.
♦ Уровень RAID 0 — расслоение. Содержимое файла записывается одновременно на несколько дисков матрицы, которая работает как один дисковод большой емкости. Этот уровень обеспечивает высокую скорость выполнения операций чтения-записи, но очень низкую надежность. Для реализации уровня необходимы, как минимум, два дисковода.
♦ Уровень RAID 1 — зеркальное отражение. Данные, записанные на одном диске, дублируются на другом, что обеспечивает превосходную отказоустойчивость (при повреждении одного диска происходит считывание данных с другого диска). При этом заметного повышения эффективности матрицы, по сравнению с отдельным дисководом, не происходит. Для реализации уровня необходимы, как минимум, два дисковода.
♦ Уровень RAID 2 — разрядный код коррекции ошибок. Одновременно происходит побитовое дробление данных и запись кода коррекции ошибок (ЕСС) на нескольких дисках. Этот уровень предназначен для запоминающих устройств, не поддерживающих ЕСС (все дисководы SCSI и АТА имеют встроенный внутренний код коррекции ошибок). Обеспечивает высокую скорость передачи данных и достаточную надежность матрицы. Для реализации этого уровня требуется несколько дисководов. Насколько я знаю, в настоящее время не существует коммерческих контроллеров RAID 2 или дисководов, не поддерживающих код коррекции ошибок.
Операционные системы Windows NT/2000/XP реализуют встроенную поддержку некоторых режимов RAID, не требуя установки дополнительного оборудования контроллеров. В частности, режим RAID 0 можно определить для любых двух жестких дисков IDE.
При рассмотрении вопроса хранения данных следует избегать их сосредоточения исключительно на емкости жестких дисков. Рассмотрите все формы и методы хранения данных, что позволит найти такие системы хранения данных, которые не только предоставляют необходимое дисковое пространство, но и гарантируют резервирование файлов. Хорошим примером альтернативных методов хранения данных являются съемные носители информации.
Съемные носители данных
Гибкие диски высокой емкости, такие как Iomega ZIP, — это обычные гибкие магнитные диски, "потребляющие стероиды". Стандартные устройства ZIP используют дешевые съемные носители разной емкости (100-250 Мбайт), в то время как в новейших устройствах PocketZIP используется крошечный диск емкостью 40 Мбайт. Эти устройства применяются для передачи информации между компьютерами дома, в школе или офисе. Дисководы выпускаются во внутреннем и внешнем исполнении и поддерживают различные интерфейсы: параллельный порт, USB, SCSI, FireWire и EIDE (ATAPI).
В съемных жестких дисках, таких как Iomega Jaz и Peerless, для хранения данных используются высокоемкие (1-20 Гбайт) съемные носители. Эти носители, подобно обычным жестким дискам, содержат магнитные пластины, однако их корпус герметизирован для предотвращения попадания внутрь пыли. Они являются достаточно крепкими для того, чтобы их можно было переносить и перевозить с места на место. Емкость таких носителей значительно меньше, чем у жестких дисков, однако они прекрасно подходят для резервирования небольших проектов.
Съемные жесткие диски высокой емкости являются неплохим способом хранения данных при одновременном повышении их мобильности. Слишком заполненжесткий диск — нет проблем! Просто купите новый съемный диск. Требуется отнести кому-либо большой объем файлов? Поместите съемный носитель в кожаный контейнер и доставьте его по назначению. Съемные носители используются для резервирования данных на короткий промежуток времени, хотя их использование может быть немного дороже, чем использование магнитных лент, перезаписываемых компакт-дисков или БУБ-дисков.
Оптические носители
Магнито-оптические (magneto-optical — МО) носители являются еще одной формой съемных носителей информации, которые предоставляют относительно высокие возможности хранения данных (650 Мбайт или 1,2 Гбайт), в то время как большинство съемных устройств обладает емкостью ниже 100 Мбайт. Однако их высокая стоимость, отсутствие единого стандарта и низкая производительность (особенно во время записи), не позволяют им выйти на массовый уровень. Самые современные магнитооптические носители обладают емкостью до 2.6 Гбайт и высо кой скоростью передачи данных, однако в действительности они никогда не составляли серьезную конкуренцию более дешевым носителям Iomega Jazz и технологии CD-R/CD-RW. В целом, вместо магнито-оптических устройств будет разумнее выбрать одну из этих альтернатив.
Записываемые компакт-диски (CD-R) появились в качестве одного из наиболее популярных и наименее дорогих способов архивирования программ и файлов. Эти носители дешевы, их просто купить; кроме того, CD-R являются идеальными носителями для программных продуктов, поставляемых на компакт-дисках, они используются для пересылки большого количества файлов клиентам, которые не имеют других совместимых устройств для съемных носителей, а также для создания собственных музыкальных компакт-дисков.
Однако CD-R — идеальный носитель для резервирования данных, имеет и некоторые недостатки. Во-первых, несмотря на то, что его стоимость не превышает 50 центов за диск и еще ниже в оптовых партиях, такие диски способны хранить только 650-700 Мбайт данных. Это значит, что если требуется сохранить данные жесткого диска объемом в 30 Гбайт, вам потребуется записать 45-50 дисков. Подумайте о том, сколько времени это может занять! Во-вторых, эти носители можно легко повредить, поэтому потребуется создавать по крайней мере 2 копии или использовать для полной гарантии еще одну систему резервирования данных.
Во многих устройствах записи CD и DVD сегодня предлагается аппаратная защита от переполнения буфера Щ ситуации, при которой компьютер не доставляет своевременно данные в дисковод обычно из-за того, что некоторые процессы и приложения распределяют системные ресурсы независимо от текущей работы. При этом устройство не находит данных для записи, в результате чего может повредиться диск. Тем не менее, с помощью технологии, подобной BURN-Proof (Buffer UnderRuN Proof), дисковод может остановить запись, когда обнаружится недозагрузка буфера и начать с места остановки, когда нужные данные снова появятся
Дисководы CD-RW обладают всеми достоинствами CD-R, плюс позволяют стирать данные на перезаписываемых носителях. Хотя диски CD-RW стоят в 2-4 больше, чем аналогичные CD-R, их можно многократно стирать и снова использовать. Единственным минусом является то, что большая часть старых дисководов CD-R и большинство стандартных музыкальных проигрывателей на компакт-дисках не поддерживают формат CD-RW.
В крайнем случае, если вы не можете себе позволить устройство CD-R или CD-RW, для установки программного обеспечения все равно необходим дисковод для компакт-дисков. Существует два ключевых момента, на которые следует обратитьвнимание при покупке дисковода. Первым является скорость передачи данных, которая основывается на параметре односкоростного устройства, равном 150 Кбайт в секунду. Цены на дисководы практически всегда одинаковы, поэтому не стоит останавливать выбор на устройстве, которое медленнее, чем 12Х, что означает скорость передачи данных 1800 Кбайт в секунду (это соответствует стандартам жестких дисков ледникового периода, но вполне достаточно для большинства приложений). Дисководы имеют дополнительные скорости передачи данных для чтения и записи на различные носители.
Вторым фактором, на который следует обратить внимание, является возможность размещать в устройстве несколько дисков (три или больше), которые автоматически меняются. Это неплохо в том случае, если библиотеки текстур и каркасов расположены на нескольких компакт-дисках и всегда остаются доступными, так как в любой момент можно вызвать диск с документацией, музыкой и новейшей игрой.
И, в заключение, новичком в этой группе является диск DVD (Digital Versatile Disk), который представляет собой формат оптических дисков как для компьютерных, так и для видеофайлов. Появление DVD вызвало настоящую бурю в компьютерном мире, так как он позволяет записывать высококачественные видеофильмы в формате MPEG2 и при этом оставляет достаточно места для воспроизведения, наряду с фильмом, многих дополнительных эффектов. Компьютерщики с восторгом приняли выход дисков DVD, поскольку получили возможность просматривать фильмы DVD на своих компьютерах, а один диск DVD заменяет несколько обычных компакт-дисков. Устройства записи DVD имеют умеренную цену, обладают высокой плотностью записи для всех типов файлов (4,7-8,7 Гбайт), что устраивает компьютерных аниматоров, постоянно обеспокоенных проблемой хранения данных.
К сожалению, в представлении новой технологии не обойтись без ложки дегтя, не миновавшей дисководы DVD, в которых различные форматы для записи ведут друг с другом постоянную войну. Наиболее популярные на сегодня устройства используют форматы DVD-R и DVD-RW, однако более новые форматы DVD+R и DVD+RW имеют существенную поддержку у ряда производителей. Устройства DVD-RAM хороши для хранения данных, так как за один раз можно записать только один файл, однако они должны быть способными записывать и другие форматы, такие как DVD-R, что крайне необходимо при создании видеоприложений.
Накопители на магнитных лентах
Вопрос о применении систем резервирования всегда приходит в голову слишком поздно, однако такая система всегда должна быть неотъемлемой частью компьютера художника трехмерной графики. Просто спросите себя, что произойдет, если жесткий диск сгорел бы сию секунду? Погиб бы проект, на который были затрачены дни или недели, финансовая или бухгалтерская информация, контактные адреса и телефоны клиентов? Наказание за отсутствие системы резервирования данных может быть очень тяжелым, к тому же жесткие диски редко дают какие-либо предупреждения перед своим крушением. Рассмотрим наиболее популярные типы устройств резервирования информации — накопители на магнитных лентах.
Графические файлы имеют тенденцию к размножению и постоянному увеличению объема. Запись на магнитную ленту предоставляет экономичный метод резервирования системной информации, равно как и безопасного архивирования рабочих проек тов. Существуют различные типы форматов и систем, в том числе Colorado, Travan, QIC (Quarter Inch Tape), DLT (Digital Linear Tape), DDS/DAT и другие. Основным условием при выборе той или иной системы служит ее емкость и стоимость.
При своем выборе руководствуйтесь тем, что покупаемая система резервирования на магнитной ленте должна архивировать по крайней мере один из жестких дисков (если не все) на одну кассету. В противном случае придется разбивать архив на несколько кассет, что неудобно и требует немало времени и сил. Обратите внимание на то, что написанные в спецификациях объемы устройств несколько вводят в заблуждение, т.к. они прогнозируют 50% сжатие размера файла во время компрессии, выполняемой при резервировании. Если большая часть файлов уже находится в сжатом формате, вам потребуется кассетная система гораздо большей емкости.
Кроме стоимости устройства, уделите непосредственное внимание стоимости носителей, т.к. кассеты на протяжении всей работы могут обойтись гораздо дороже самого устройства. Попытайтесь оценить свои потребности в объеме резервирования на будущие пять лет и затем выведите на основе стоимости устройства и всех носителей за этот период показатель "стоимости мегабайта". Это поможет определить наиболее экономичное распределение ресурсов в ракурсе их продолжительного использования. Помните, что всегда лучше иметь хотя бы две копии архива одного файла на случай утери или повреждения носителя. Неплохо при этом также хранить один из дублированных архивов вне офиса.
место хранения магнитных лент. Нескшькр лёт назад некто оставил на работе коробку с лентами DAT
на полу,■ йрадщ^1 другие люди стал и замечать проблемы, возникающие Щ&^^^^^^^^щЩ файлов с этих лент. Как оказалось, вакуумный пылесос уборщика имел сильные вмонтированные магниты, которые и повре-дили эти носители!