Вслед за старшим представителем серии TUF для процессоров Haswell — Sabertooth Z87 — к нам в лабораторию попала младшая плата — Gryphon Z87. Она предназначена для более экономных пользователей, для которых нет нужды в использовании многочисленных слотов расширения, но требования к надёжности компонентов определенно ставятся во главу угла. Здесь также не позабыта и технология Thermal Radar 2, которая призвана обеспечить должный уровень охлаждения компонентов системы. В угоду удешевления другая технология из фирменного списка TUF-продуктов — Dust Defender — оказалась в списке опций. Иными словами, в базовой комплектации отсутствует Thermal Armor и другие аксессуары, которые, при желании, можно приобрести отдельно.
Функциональность этого продукта непривычно скромна, как для решения такого уровня. Все элементы являются базовым набором для любой современной платы. Какие-либо сторонние контроллеры отсутствуют. Впрочем, имеющихся возможностей у Z87 целиком достаточно для современных реалий.
Модель | |
Чипсет | Intel Z87 |
Процессорный разъем | Socket 1150 |
Процессоры | Core i7, Core i5, Core i3, Pentium (Haswell) |
Память | 4 DIMM DDR3 SDRAM 1333/1600/1866, максимум 32 ГБ |
Слоты PCI-E | 2 x PCI Express 3.0 x16 (x16+x0, x8+x8) 1 x PCI Express 2.0 x16@x4, 1 x PCI Express 2.0 x1 |
Слоты PCI | - |
Встроенное видеоядро | Intel HD Graphics 4600 |
Видеоразъемы | HDMI, DVI-D |
Количество подключаемых вентиляторов | 7 (6x 4pin, 1x 3pin) |
Порты PS/2 | - |
Порты USB | 6 х 3.0 (4 разъема на задней панели, Z87) 8 x 2.0 (4 разъема на задней панели, Z87) |
Serial ATA | 6 x SATA 6 Гбит/с (Z87) |
RAID | 0, 1, 5, 10 (Z87) |
Встроенный звук | ALC892 (7.1, HDA) |
S/PDIF | Оптический |
Сетевые возможности | Intel I217V (Gigabit Ethernet) |
FireWire | - |
LPT | - |
COM | - |
BIOS/UEFI | AMI UEFI |
Форм-фактор | uATX |
Размеры, мм | 244 x 244 |
Дополнительные возможности | Возможность подключения TPM-модуля, Thunderbolt header, AMD Quad CrossFireX и NVIDIA Quad SLI, TUF Thermal Armor (поставляется отдельно), TUF Thermal Radar 2 |
Упаковка и комплектация
Thermal Armor и прилегающие аксессуары объединены в продукт под названием Gryphon Armor Kit, стоимость которого колеблется в пределах $50.
Внешний вид
Размеры платы соответствуют стандартам mATX. Рядом с сокетом процессора разместился наиболее скоростной слот PCI-E x16. Это может повлиять на совместимость с габаритными системами охлаждения CPU.
Процедура обновления микрокода посредством утилиты EZ Flash прошла без проблем.
Внешний облик и особенности EZ Mode уже знакомы нашим постоянным читателям из обзора Sabertooth Z87 .
Более тонкие настройки сосредоточены в Advanced Mode.
В настройках чипсета можно ограничить режим работы PCI-E портов, понизив их пропускную способность.
System Agent Configuration позволяет направить аудиопоток через DVI-порт, включить поддержку мультимониторных конфигураций, установить приоритет загрузки среди видеоадаптеров, ограничить пропускную способность PCI-E x16.
Организовать звук на выходе HDMI можно в настройках HD Audio Controller.
Обращает на себя внимание пункт с говорящим названием Fan Overtime, который позволяет настроить работу вентиляторов после выключения системы (речь в справочном поле идёт о двух) с целью удаления избытков тёплого воздуха из корпуса.
Поскольку плата не обладает отдельной кнопкой включения, эту роль может перенять на себя DirectKey, если внести соответствующие изменения, которые доступны в разделе Boot.
Настройка использования различных ключей безопасности доступна в Secure Boot menu.
В разделе Tool находятся инструменты, позволяющие: сохранить профиль с настройками в один из восьми слотов (или на внешний накопитель) с заданием при этом метки, обновить прошивку, посмотреть содержимое SPD модулей памяти.
Конфигурация задержек памяти очень богатая.
Головной список с параметрами замыкают пункты по автоматическому разгону системы и её переводу в режим уменьшенного энергопотребления.
Все настройки подсистем питания процессора и памяти, объединённых под началом DIGI+, идут следующими в списке. В прошлый раз, тестируя ASUS Z87-Plus, нам не потребовалось вмешиваться в их работу.
За ними идут тонкие настройки встроенного в ЦП регулятора напряжений CPU Power Manager.
Последними в разделе Ai Tweaker следуют поля со значениями напряжений на различных узлах ЦП и платы в целом. Все значения и пределы абсолютно идентичны таковым у платы Z87-Plus.
Управление напряжением на ЦП всё также доступно тремя разными способами: Offset, Adaptive и Manual.
Сведём все важные параметры в единую таблицу:
Параметр | Диапазон регулировки | Шаг |
BCLK Frequency (МГц) | 80-300 | 0,1 |
PLL Selection | Auto/LC PLL/SB PLL | |
Filter PLL | Auto/Low BCLK Mode/High BCLK Mode | |
Internal PLL Overvoltage | Auto/Enabled/Disabled | |
CPU Core Ratio (Multiplier) | 8-80 | 1 |
CPU Load-line Calibration | Auto/Level1…8 | 1 |
CPU Current Capability (%) | Auto/100…140 | 10 |
CPU Power Thermal Control | 130-151 | 1 |
CPU Core Voltage Override (В) | 0,001-1,92 | 0,001 |
CPU Input Voltage (B) | 0,8-3,04 | 0,01 |
CPU Cache Ratio (Multiplier) | 8-80 | 1 |
CPU Cache Voltage Override (В) | 0,001-1,92 | 0,001 |
DRAM Frequency (МГц) | 1400-3000, 800-3200 | 200, 266 |
DRAM Current Capability (%) | 100-130 | 10 |
DRAM Power Phase Control | Auto/Optimized/Extreme | |
DRAM Voltage (B) | 1,20-1,92 | 0,005 |
CPU System Agent Voltage Offset (В) | (+/-) 0,001-0,999 | 0,001 |
PCH Core Voltage (В) | 0,70-1,50 | 0,0125 |
PCH VLX Voltage (В) | 1,20-2,00 | 0,0125 |
VTTDDR Voltage (В) | 0,60-1,00 | 0,0125 |
Max. CPU Graphics Ratio (Multiplier) | 8 (by CPU) -60 | 1 |
CPU Graphics Voltage Override (В) | 0,001-1,92 | 0,001 |
Комплектное ПО
Оформление и содержимое сопровождающего продукт компакт-диска чем-либо особенным не отличается.
Использование ASUS InstAll проходит без проблем — перед нами оказывается список драйверов и ПО, среди которых необходимо отметить интересующие нас продукты. После чего мастер самостоятельно произведёт их установку без лишних диалоговых окон.
AI Suite третьей ревизии единит в себе комплект утилит, позволяющих максимально реализовать потенциал платы путём тонкой настройки разнообразных модулей, размещенных на ней. Установка проходит в видимом режиме так, чтобы можно было отказаться от ненужных для пользователя частей утилиты.
Первая вкладка — Thermal Tuning — позволяет настроить работу всех охладителей системы. Для этого по нажатию лаконичной кнопки «Начало» запускается мастер.
После выполнения всех настроек рационально перейти во вторую вкладку Thermal Status. Здесь можно произвести оценку привнесённых изменений, которая запускается единственной кнопкой Assessment.
Процедура настройки пока ещё немного путанная, но в то же время такого функционала и близко нет ни у одного из конкурирующих продуктов.
Разгонный потенциал
Схожий дизайн VRM и возможности UEFI Gryphon Z87 и Z87-Plus наталкивают нас на мысль о единстве их способностей по автоматическому разгону системы. Обозреваемая «материнка» не имеет механических переключателей, расположенных на плате, поэтому сегодня форсировать разгон мы будем из UEFI.
При активации первого пункта — Ratio First — мы действительно повторили полученные ранее результаты. Процессор заработал на частоте 4,0 ГГц при напряжении 1,24 В. Частота Uncore не превысила своего номинального значения в 3,8 ГГц, оперативная память функционировала согласно XMP-профилю.
Тестовый стенд
Изменений в составе стенда не произошло:
В качестве тестов использовались следующие приложения:
При проведении экспериментов по разгону системы мы столкнулись с неприятным фактом неправильной работы Turbo Boost. В штатном режиме платы поведение оказалось очень похожим. При несложных задачах частота ЦП постоянно менялась, при этом большую часть времени находясь у границы 3,6 ГГц. Поэтому без преувеличения можно говорить об фактической частоте ЦП 3,6 ГГц для любых типов нагрузки.
Энергопотребление системы
Замеры выполнялись после прохождения всех прочих тестов в «устоявшемся» режиме компьютера при помощи прибора Luxeon AVS-5A. Методика заключалась в фиксации средневзвешенного значения потребления тестового стенда «от розетки» во время прохождения теста Prime95 с применением профиля In-place large FFTs а также при простое компьютера после завершения теста.
Активация энергосберегающего профиля EPU уменьшает потребление платы на 5 Вт до уровня 82-154 Вт при сохранении функционирования Turbo Boost в неизменном его виде.
Во время максимального разгона уровень потребления электрической энергии оказался зафиксирован на отметках 88-242 Вт.
Вывод
Для подведения итогов в правильном ключе необходимо вспомнить о целевой аудитории, для которой создана эта плата. Во главу всего ставится надёжность компонентов, корректная работа, а значит минимальный нагрев, множество инструментов, коими должна обладать плата для увеличения срока её эксплуатации. Всё эти качества целиком присущи Gryphon Z87. Использование элементной базы вызывает уверенность в продолжительной жизни платы, программный комплекс Thermal Radar 2, опираясь на показания многочисленных термодатичков, позволяет управлять вентиляторами компьютера как ни один другой продукт на рынке.
Для уменьшения стоимости этого mATX-решения Thermal Armor и сопутствующие элементы технологии Dust Defender были выделены в отдельный продукт Gryphon Armor Kit. Таким образом цена платы находится на уровне привлекательных $165. В то же время частичный отказ от привычного образа продукта серии The Ultimate Force не повлиял на предоставление гарантии сроком в 5 лет.
Ценой максимального удешевления стали сторонние контроллеры, которых напрочь лишена эта плата. С другой стороны, такие меры благотворно повлияли на окончательный уровень энергопотребления.
В недостатки платы можно записать неправильную работу технологии Turbo Boost, что в сравнительном тестировании отодвигает результаты в конец общего рейтинга. Отсутствие портов PCI не позволит воспользоваться старой, проверенной звуковой картой. О качестве же встроенного звука обязательно стоит упомянуть — здесь распаян самый простой кодек компании Realtek — ALC892. На его основе выходили вполне пристойные продукты . Этого нельзя сказать о Gryphon Z87, качество звука в нём оставляет желать лучшего. Выбор профилей «Наушники» или «Настольные стереодинамики», вероятно, активирует некие профили, которые призваны бороться с недостатками звучания; но это только мешает правильному восприятию звука. Впрочем, для нетребовательных пользователей звука такого качества, быть может, будет целиком достаточно.
Плата порадовала своей стабильностью и предсказуемостью. И всё же если форм-фактор продукта не играет для вас решающей роли, лучше обратить своё внимание на более функциональную модель от ASUS — Z87-Plus .
Оборудование для тестирования было предоставлено следующими компаниями:
ПредисловиеВ связи с переходом на новую операционную систему Microsoft Windows 8.1 и небольшим изменением конфигурации тестового стенда, мы начали уже вторую серию обзоров материнских плат, основанных на логике Intel Z87 и предназначенных для процессоров LGA1150. Перечень протестированных моделей
уже перевалил за полтора десятка и можно сказать, что с основной массой наиболее интересных плат мы успели познакомиться. Разумеется, протестировать абсолютно все платы нереально, хотя бы потому, что производители планомерно расширяют ассортимент и регулярно анонсируют новые модели. Кроме того, некоторое количество достаточно привлекательных с разных точек зрения плат пока не попало в сферу наших интересов. К примеру, из материнских плат компании ASUSTeK, предназначенных для любителей игр и разгона, которые относятся к серии «ROG» (The Republic of Gamers), мы протестировали лишь одну модель, но всего разновидностей таких LGA1150-плат пять, а серия плат повышенной надёжности с увеличенным сроком гарантийного обслуживания «TUF» (The Ultimate Force) вообще осталась вне нашего внимания.
Собственно говоря, именно традиционно бронированную модель Asus Sabertooth Z87 мы собирались изучить в ближайшем обзоре, но затем поразмыслили и изменили свои планы. Дело в том, что в первую очередь мы обычно тестируем полноразмерные платы форм-фактора ATX или даже крупногабаритные модели E-ATX, между тем, платы формата microATX постепенно становятся всё более привлекательными. Их ширина такая же, как и у ATX-плат (хотя может быть и меньше), а длина короче и равна ширине, они обычно квадратные со сторонами 244 мм. Разница в длине отражается на количестве разъёмов для карт расширения, которых может быть только четыре, а не семь, как на ATX-платах. Может показаться, что только укороченной длиной и из-за этого меньшим количеством разъёмов microATX-платы отличаются от полноразмерных, но это не совсем так. Современные компьютеры нечасто включают больше двух карт расширения, четырёх разъёмов было бы вполне достаточно в большинстве случаев. Не из-за этого энтузиасты недолюбливают модели microATX, а потому, что они неудобны для сборки и модификаций.
Оптимальные места для размещения элементов на платах давно известны. Большинство производителей следует отработанным годами принципам и ATX-платы с неудачным дизайном почти перестали встречаться. Основное правило при создании ATX-платы заключается в том, чтобы наиболее удобным образом разместить все необходимые возможности. Для microATX-платы это правило звучит похоже, но суть в корне меняется - требуется хоть как-то разместить нужные элементы на ограниченной площади. В результате приходится мучиться с microATX-платами, где разъём для видеокарты находится так близко к процессорному гнезду, что невозможно установить крупную систему охлаждения. Где сложно поменять или добавить модулей памяти, поскольку нельзя открыть защёлки, потому что они упираются в видеокарту. Где крупная карта расширения перекрывает порты SATA, разъём питания торчит откуда-то из середины платы, а про оптимальное расположение и достаточное количество других элементов, таких как разъёмы для вентиляторов, можно даже не вспоминать. Уменьшенные размеры платы не сильно сказываются на снижении габаритов системного блока, так что энтузиаст, практически ничего не теряя, переходил на ATX-платы и надолго забывал про немного более компактные и недорогие, но очень неудобные модели microATX.
Впрочем, всё это было в прошлом, но сейчас ситуация меняется. Современные наборы логики включают все необходимые базовые возможности и поддерживают актуальные интерфейсы, так что для создания платы нет нужды в использовании большого количества дополнительных контроллеров. Даже если добавочные чипы требуются, то уменьшились нормы их производства и микросхемы сетевых контроллеров или звуковых кодеков стали намного компактнее, чем раньше. С плат исчезли крупные разъёмы IDE, FDD и LPT, современные SATA и USB занимают меньшую площадь, что тоже экономит место. Вполне возможно, что мы слишком долго находимся в плену устаревших заблуждений. Выбирая ATX-платы, мы сами лишаем себя возможности приобрести равную по способностям модель формата microATX, только чуть дешевле. В связи с этим мы решили сделать небольшой экскурс и в рамках второй серии обзоров изучить несколько microATX-плат разных производителей. Не забыв о необходимости посмотреть на плату серии «TUF», мы сочли, что в качестве стартовой модели неплохо сможет выступить материнская плата Asus Gryphon Z87.
четыре Serial ATA кабеля с металлическими защёлками, половина с прямыми, половина с Г-образными разъёмами, все кабели специально предназначены для подключения устройств SATA 6 Гбит/с (отличаются белыми вставками на разъёмах);
гибкий мостик для объединения двух видеокарт в режиме SLI;
заглушка на заднюю панель (I/O Shield);
комплект переходников «Asus Q-Connector», включающий модули для упрощения подключения кнопок и индикаторов передней панели системного блока, а также разъёма USB 2.0;
руководство пользователя;
плакат с краткими инструкциями по сборке;
сертификат надёжности с указанием методов тестирования компонентов;
уведомление о пятилетнем сроке гарантийного обслуживания;
DVD-диск с программным обеспечением и драйверами;
наклейка «Powered by ASUS» и переводная картинка «TUF INSIDE» для системного блока.
четыре порта USB 2.0, а ещё четыре можно подключить к двум внутренним разъёмам на плате;
видеоразъёмы DVI-D и HDMI;
четыре порта USB 3.0 (разъёмы синего цвета) появились благодаря возможностям набора логики Intel Z87, а ещё два дополнительных порта USB 3.0 можно вывести с помощью одного внутреннего разъёма;
разъём локальной сети (сетевой адаптер построен на гигабитном контроллере Intel WGI217V);
оптический S/PDIF, а также шесть аналоговых звуковых разъёмов, работу которых обеспечивает восьмиканальный кодек Realtek ALC892.
ASRock Fatal1ty Z87 Professional ;
ASRock Z87 Extreme4 ;
ASRock Z87 Extreme6/ac ;
Asus Maximus VI Hero ;
Asus Z87-Deluxe ;
Asus Z87-K ;
Asus Z87-Pro ;
Gigabyte G1.Sniper 5 ;
Gigabyte GA-Z87X-D3H ;
Gigabyte GA-Z87X-OC ;
Gigabyte GA-Z87X-UD4H ;
Gigabyte GA-Z87X-UD5H ;
Intel DZ87KLT-75K ;
MSI Z87-G43 ;
MSI Z87-GD65 GAMING ;
MSI Z87 MPOWER .
Материнская плата - Asus Gryphon Z87 rev. 1.03 (LGA1150, Intel Z87, версия BIOS 1603);
Процессор - Intel Core i5-4670K (3.6-3.8 ГГц, 4 ядра, Haswell, 22 нм, 84 Вт, LGA1150);
Память - 4 x 8 ГБ DDR3 SDRAM G.SKILL TridentX F3-2133C9Q-32GTX, (2133 МГц, 9-11-11-31-2N, напряжение питания 1,6 В);
Видеокарта - Gigabyte GV-R797OC-3GD (AMD Radeon HD 7970, Tahiti, 28 нм, 1000/5500 МГц, 384-битная GDDR5 3072 МБ);
Дисковая подсистема -Crucial m4 SSD (CT256M4SSD2, 256 ГБ, SATA 6 Гбит/с);
Система охлаждения - Scythe Mugen 3 Revision B (SCMG-3100);
Термопаста - ARCTIC MX-2 ;
Блок питания - Enhance EPS-1280GA , 800 Вт;
Корпус - открытый тестовый стенд на базе корпуса Antec Skeleton .
С каждым днем на рынке появляется все большее количество решений, выполненных на основе нового набора системной логики Intel Z87 Express . Причем некоторые производители не только пошли по пути обновления прошлогодних моделей материнских плат, но и представили совершенно новые решения. К примеру, , которая стала первой материнской платой относящейся к линейке TUF, выполненной в компактном формате microATX. Нет смысла долго рассуждать о целесообразности подобного шага, поскольку выгода от покупки ASUS GRYPHON Z87, исходя из ее ТТХ, очевидна. Новая модель совмещает в себе преимущества старшей ASUS SABERTOOTH Z87 с габаритами формата microATX, что позволит собрать на ее основе не только компактную, но и производительную систему с повышенной надежностью, чего ранее поклонники компании ASUS были лишены. Говоря о «повышенной надежности», в данном случае, речь идет не только о заявленных производителем преимуществах в виде защиты от электростатических повреждений, высококачественной элементной базы и ряда фирменных особенностей, к примеру, Thermal Radar 2, но и о расширенной пятилетней гарантии, что уже является косвенным подтверждением уверенности компании в надежности своего детища.
Спецификации материнской платы ASUS GRYPHON Z87:
Производитель |
||
GRYPHON Z87 (rev 1.0) |
||
Intel Z87 Express |
||
Процессорный разъем |
||
Поддерживаемые процессоры |
Intel Core i7/ Core i5 / Core i3 / Pentium / Celeron четвертого поколения |
|
Используемая память |
1866(OC)/1600/1333/1066/800МГц |
|
Поддержка памяти |
4 x 1.5V DDR3 DIMM слота с поддержкой до 32 ГБ памяти |
|
Слоты расширения |
2 x PCI Express 3.0 x16 (CPU) |
|
1 x PCI Express 2.0 x1 |
||
Дисковая подсистема |
Чипсет Intel Z87 Express поддерживает: 6 x SATA 6 Гбит/с портов с поддержкой 6 устройств SATA 6 Гбит/с Поддержка RAID 0, 1, 5, 10 |
|
1 x Intel WGI217V (10/100/1000 Мбит/с) |
||
Звуковая подсистема |
Кодек Realtek ALC892 8-канальный звук |
|
24-контактный разъем питания ATX 8-контактный ATX12V разъем питания |
||
Вентиляторы |
2 x разъема вентилятора CPU (4-пин) 1 x разъем вентилятора кожуха Gryphon Armor Kit (3-пин) 4 x разъема подключения системных вентиляторов (4-пин) |
|
Охлаждение |
Алюминиевые радиаторы на MOSFET Алюминиевый радиатор на чипсете |
|
Внешние порты I/O |
1 x Optical S/PDIF out 6 x Аудио портов |
|
Внутренние порты I/O |
1 x USB 3.0 с поддержкой подключения двух USB 3.0 (19-пин) 2 x USB 2.0, каждый с поддержкой подключения двух USB 2.0 6 x портов SATA 6 Гбит/с 1 x коннектор вывода звука на переднюю панель 1 x блок коннекторов передней панели 1 x джампер для сброса CMOS 1 х BIOS Flasback |
|
64 Мб AMI UEFI BIOS |
||
Комплектация |
руководство пользователя; брошюра с описанием гарантии; диск с драйверами и утилитами; сертификат качества 1 х набор ASUS Q-Connectors; 4 x кабеля SATA; 1 х мост 2-Way SLI; 1 х заглушка интерфейсной панели. |
|
Форм-фактор, размеры, мм |
||
Сайт производителя |
Упаковка и комплектация
Упаковка материнской платы ASUS GRYPHON Z87 целиком и полностью соответствует высокоуровневому решению. Так в оформлении использован преимущественно черный цвет, а различного вида полиграфия практически полностью отсутствует, за исключением логотипа серии TUF (The Ultimate Force). Также отметим наличие логотипа, сообщающего о расширенной пятилетней гарантии, что свойственно всем материнским платам данной серии.
На обратной стороне находится изображение самой материнской платы, ее интерфейсной панели, а также основные спецификации. В верхней части описаны ключевые преимущества ASUS GRYPHON Z87:
Thermal Radar 2 - благодаря большому количеству датчиков температуры, а также наличию на текстолите разъемов для подключения щупов мультиметра, пользователь получает максимально полную и правдивую информацию о текущем состоянии системы.
TUF Components - элементная база материнской платы соответствует высочайшим стандартам качества. Так, в составе ASUS GRYPHON Z87 используются специальные титановые твердотельные конденсаторы, полевые транзисторы, прошедшие независимый контроль качества и проверенные на соответствие военным стандартам, а также дроссели с повышенной надежностью, дабы избежать возможного возникновения «свиста» в процессе эксплуатации материнской платы.
Server-Grade Reliability Test - материнская плата прошла специальную проверку серией тестов и полностью соответствует стандартам надежности, выдвигаемым к серверным материнским платам. Это значит, что ASUS GRYPHON Z87 демонстрирует очень высокую стабильность работы даже под длительной нагрузкой и способна выдержать испытание высокой температурой и повышенной влажностью.
USB BIOS Flashback - у пользователя присутствует возможность без особых проблем обновить версию прошивки BIOS при помощи флеш-накопителя и соответствующей кнопки на текстолите, что не только существенно упрощает процесс обновления, но и гарантирует его безопасность.
В коробке с ASUS GRYPHON Z87, помимо привычного диска с ПО, руководства пользователя и заглушки интерфейсной панели, поставляется:
четыре SATA-шлейфа;
сертификат качества;
набор ASUS Q-Connectors, которые существенно облегчают процесс подключения фронтальной панели корпуса ПК;
2-Way SLI мост.
Комплект поставки ASUS GRYPHON Z87 очень достойный и, в принципе, его будет вполне достаточно для беспроблемной сборки и дальнейшей эксплуатации ПК.
Дизайн и особенности платы
В отличие от своей старшей сестры, материнская плата ASUS GRYPHON Z87 не скрывает скромное свое оснащение под пластиковой «броней» и выглядит вполне привычно. Как видите, выполнена она в соответствии со стандартами серии TUF на текстолите черного цвета. При этом основные разъемы и система охлаждения окрашены в коричневый цвет, что в целом придает ей внешнее сходство с армейской экипировкой.
Что касается непосредственно компоновки ASUS GRYPHON Z87, то, несмотря на скромные размеры текстолита формата microATX (244 х 244 мм), инженерам ASUS удалось разместить все элементы на оптимальных для них местах. В итоге, никаких претензий, а соответственно и трудностей при сборке ПК и его эксплуатации, у нас не возникло.
Что же касается кожуха, то его можно приобрести отдельно. Комплект Gryphon Armor Kit поставляется в упаковке достойной самостоятельной материнской платы и стоит немалые, по нашему мнению, 50 долларов США. С другой стороны, покупка данного комплекта дает вам следующие преимущества:
Thermal Armor - активная система охлаждения, которая при помощи специальной защиты, установленной по всей поверхности текстолита, генерирует воздушные потоки, направленные на охлаждение ключевых узлов платы.
TUF Fortifier - на обратную сторону материнской платы устанавливается специальная пластина жесткости, которая предотвращает повреждение текстолита во время установки и использования габаритных плат расширения и систем охлаждения.
Dust Defender - в комплекте с Gryphon Armor Kit поставляется набор заглушек для всех портов и слотов расширения, предотвращающих попадание пыли.
В итоге полный комплект Gryphon Armor Kit включает в себя два защитных кожуха, вентилятор для охлаждения силовых элементов платы, комплект заглушек для защиты слотов расширения и портов от пыли и три температурных сенсора для подключения к соответствующим портам на материнской плате.
Основными элементами комплекта Gryphon Armor Kit, конечно же, являются два защитных кожуха. По аналогии с ASUS GRYPHON Z87, один, выполненный из пластика, накрывает материнскую плату с лицевой стороны, в то время как второй, на сей раз металлический, защищает от изгибов и излома тыльную сторону текстолита. Вся конструкция собирается в единое целое при помощи семи винтов.
Отдельно отметим, что на обратной стороне металлического кожуха нанесена диэлектрическая пленка, которая защищает текстолит от электростатических повреждений.
Возвращаясь непосредственно к обзору материнской платы, отметим, что обратная сторона текстолита не несет на себе практически никаких значимых элементов, за исключением опорной пластины процессорного разъема и нескольких элементов модуля стабилизации питания дополнительных узлов.
В нижней части платы расположены следующие разъемы: колодка подключения аудио разъемов передней панели, S/PDIF out, разъем для подключения системного вентилятора, джампер для сброса CMOS, порт TPM и две колодки подключения портов USB 2.0. Всего на плате реализована поддержка восьми портов USB 2.0, четырех внутренних и четырех внешних (на интерфейсной панели). Работа всех восьми интерфейсов реализована силами чипсета. Также модель ASUS GRYPHON Z87, при помощи разъема TB_HEADER, может быть оснащена платой расширения с портами Thunderbolt, что является хоть и не слишком востребованной, однако приятной особенностью.
Ближе к правому углу текстолита расположены колодка подключения фронтальной панели, еще один разъем для подключения системного вентилятора, кнопка для быстрого обновления прошивки BIOS, разъемы для подключения температурных датчиков, а также кнопка DirectKey, при помощи которой можно быстро получить доступ к настройкам BIOS материнской платы. Благодаря разъему DRCT, у пользователя есть возможность подключить отдельную кнопку для доступа к BIOS и вынести ее, к примеру, на фронтальную панель корпуса.
Еще одной интересной особенностью ASUS GRYPHON Z87 является возможность замены микросхемы с прошивкой BIOS без помощи сервисного центра, для этого достаточно просто вынуть микросхему из разъема и заменить ее на новую.
В правом углу платы, параллельно поверхности текстолита, разместились шесть портов SATA 6 Гбит/с. Их работа обеспечена силами чипсета Intel Z87 Express. Присутствует поддержка массивов SATA RAID 0, RAID 1, RAID 5 и RAID 10. Рядом с портами SATA размещена колодка подключения выносной панели с портами USB 3.0. Всего на ASUS GRYPHON Z87 реализована поддержка шести портов USB 3.0: двух внутренних и четырех на интерфейсной панели. Работа всех портов реализована силами чипсета Intel Z87 Express.
Системная плата ASUS GRYPHON Z87 оснащена четырьмя DIMM-слотами для установки модулей оперативной памяти стандарта DDR3, которые для большего удобства оборудованы защелками только с одной стороны. Оперативная память может работать в двухканальном режиме. Для его реализации модули необходимо устанавливать либо в первый и третий, либо во второй и четвертый слоты. Поддерживаются модули, работающие на частотах от 1066 до 1600 МГц в номинальном режиме, и от 1866 МГц и выше в разгоне. Максимальный объем памяти может достигать 32 ГБ, чего должно быть достаточно практически для любых поставленных задач. Также отметим наличие кнопки MemOK!, которая позволяет в автоматическом режиме согласовать параметры модулей памяти для решения возможных конфликтных ситуаций.
Система охлаждения рассматриваемой платы состоит из трех алюминиевых радиаторов: один осуществляет отвод тепла от чипсета Intel Z87 Express, тогда как два других накрывают микросхемы MOSFET и при этом, для повышения эффективности теплообмена, они соединены между собой тепловой трубкой. Все три радиатора крепятся при помощи винтов. В процессе тестирования платы температура радиаторов не превышала 36,4°C, что является хорошим результатом.
Расположение процессорного разъема характерно для материнских плат на основе чипсетов Intel Z77 Express и Intel Z87 Express. Питание процессора осуществляется по 8-фазной схеме для вычислительных ядер и дополнительных узлов.
Сам преобразователь основан на ШИМ-контроллере ASP1251 со встроенной системой управления энергопотреблением Digi+. Как мы уже говорили в начале нашего материала, компания ASUS особый упор делает на высочайшее качество элементной базы материнской платы ASUS GRYPHON Z87. Судите сами, титановые твердотельные конденсаторы, полевые транзисторы, прошедшие ряд проверок независимых компаний, а также улучшенные дроссели высокой надежности. Все это, а также наличие расширенной пятилетней гарантии, дает нам надежду на длительную и беспроблемную эксплуатацию ASUS GRYPHON Z87.Попутно отметим, что для питания новинки предназначены основной 24-контактный и дополнительный 8-контактный разъемы.
Поскольку материнская плата ASUS GRYPHON Z87 принадлежит к компактному формату microATX, то для расширения ее функциональности присутствуют четыре соответствующих слота. Как видим, в наличии три слота для установки графических адаптеров PCI-Express х16. Два из них подключены к процессору и делят между собой 16 линий стандарта PCI Express 3.0. Третий же слот, в свою очередь, подключен к чипсетуи, соответственно, использует четыре линии стандарта PCI Express 2.0. При установке нескольких видеокарт линии распределятся по следующим схемам: х16, х8+х8, х8+х8+х4, причем последний вариант возможен исключительно в случае установки трех видеокарт от AMD, поскольку компания NVIDIA не поддерживает режим 3-Way SLI для слотов с пропускной способностью х4.
Также расширение функциональности материнской платы возможно за счет одного слота PCI-Express 2.0 х1, который подключен к чипсету.
Если же вы решили воспользоваться возможностями интегрированного в CPU графического ядра, то в вашем распоряжении два видеовыхода HDMI и DVI-D, функционирование которых и переключение между ними осуществляется силами микросхемы ASMedia ASM 1442K.
Возможности Multi I/O обеспечены микросхемой NUVOTON NCT6791D, которая управляет работой системных вентиляторов, а также обеспечивает мониторинг.
Для поддержки сетевых соединений служит гигабитный LAN-контроллер Intel WGI217V.
Звуковая подсистема рассматриваемой материнской платы основана на 8-канальном HDA-кодеке Realtek ALC892, который поддерживает аудиосистемы форматов 2/4/5.1/7.1. Он обеспечивает качественное воспроизведения lossless-аудио с частотой дискретизации 192 КГц и разрешением 24 бита.
На интерфейсную панель модели ASUS GRYPHON Z87 выведены следующие порты:
1 x Optical S/PDIF out;
6 x Аудио портов.
Конфигурация интерфейсной панели в целом заслуживает исключительно позитивной оценки благодаря наличию большого количества портов USB 2.0 и USB 3.0, удобному подключению многоканальной акустики, а также присутствию видеовыходов HDMI и DVI-D. Однако, как и в случае с ASUS SABERTOOTH Z87 , у потенциальных покупателей ASUS GRYPHON Z87 возникнут проблемы с подключением аналоговых мониторов, поскольку для этого придется отдельно приобрести переходник на VGA, что не является существенным минусом, но исключать подобную ситуацию нельзя.
Материнская плата ASUS GRYPHON Z87 оснащена семью разъемами для подключения вентиляторов. Два из них служат для охлаждения CPU, четыре для подключения системных вентиляторов, а последний предназначен для подключения вентилятора идущего в комплекте с Gryphon Armor Kit. Все разъемы, за исключением последнего, имеют 4-контактное исполнение.
UEFI BIOS
Материнская плата ASUS GRYPHON Z87 использует современный предзагрузчик на основе графического интерфейса UEFI, производить настройки в котором можно при помощи мышки. На главном экране UEFI BIOS отображается мониторинг температур и напряжений на линиях блока питания и процессора. Также в этом разделе можно посмотреть версию BIOS, модель процессора и объем оперативной памяти.
Все связанные с разгоном системы настройки находятся во вкладке «Ai Tweaker».
Множитель частоты памяти позволяет устанавливать частоту от 800 до 3200 МГц.
Также, при необходимости, можно получить доступ к регулировкам задержек памяти.
Для увеличения стабильности при разгоне могут послужить настройки управления цифровой системой питания Digi+.
Настройки, необходимые для разгона и оптимизации системы, сведены в таблицу:
Параметр |
Название меню |
Диапазон |
|
Частота системной шины |
|||
100, 125, 166, 250 |
|||
Частота оперативной памяти |
Memory Frequency |
3200, 2400, 2133, 1866, 1600, 1333, 1066, 800 |
|
Тайминги оперативной памяти |
CAS Latency, RAS to CAS, RAS PRE Time, RAS ACT Time, DRAM COMMAND Mode, RAS to RAS Delay, REF Cycle Time, Write Recovery Time, READ to PRE Time, FOUR ACT WIN Time, WRITE to READ Delay, Write Laency |
||
CPU Power Thermal Control |
|||
Min. CPU Cache Ratio Limit |
|||
Max CPU Cache Ratio Limit |
|||
Фиксированная частота процессора |
CPU Fixed Frequency(KHz) |
||
Long Duration Package Power Limit |
|||
Package Power Time Window |
|||
Short Package Power Limit |
|||
CPU Integrated VR Current Limit |
0,125 - 1023,875 |
||
CPU Current Capability |
|||
DRAM Current Capability |
|||
Фиксированная частота оперативной памяти |
DRAM Fixed Frequency (KHz) |
||
CPU Core Voltage Override |
|||
CPU Cache voltage Override |
|||
Допустимое отклонение от установленного напряжения на системном агенте |
CPU System Agent Voltage Offset |
||
CPU Analog I/O Voltage Offset |
|||
Power Current Slope |
Auto, Level -4 - Level 4 |
||
Power Current Offset |
Auto, -100% - 100% |
||
CPU Digital I/O Voltage Offset |
|||
Power Fast Ramp Response |
|||
Power Saving Level 1 Threshold |
|||
Power Saving Level 2 Threshold |
|||
Power Saving Level 3 Threshold |
|||
Входное напряжение на процессор |
CPU Input Voltage |
||
Напряжение на модулях оперативной памяти |
1,20000 - 1,92000 |
||
Напряжение на чипсете |
PCH Core Voltage |
0,70000 - 1,50000 |
|
1,20000 - 2,00000 |
|||
0,60000 - 1,00000 |
|||
DRAM CTRL REF Voltage |
0,39500 - 0,63000 |
||
DRAM CTRL REF Voltage on CHA |
0,39500 - 0,63000 |
||
DRAM CTRL REF Voltage on CHB |
0,39500 - 0,63000 |
||
Clock Crossing VBoot |
0,10000 - 1,90000 |
||
Clock Crossing Reset Voltage |
0,10000 - 1,90000 |
||
Clock Crossing Voltage |
0,10000 - 1,90000 |
В разделе «Monitor» открывается доступ к наблюдению за температурой процессора и чипсета, а также скоростью вращения установленных вентиляторов.
Также в данном разделе можно следить за:
напряжением на ядре процессора;
напряжением на линиях питания +12В, +5В и +3,3В.
К сожалению, возможность мониторинга напряжения питания модулей памяти не реализована.
Отдельно стоит отметить возможность снятия «скриншотов» в BIOS и поддержку русского языка.
Возможности разгона
При помощи увеличения множителя и небольшого поднятия напряжения наш тестовый Intel Core i5-4670K (LGA1150, 3,4 ГГц, L3 6 МБ) удалось ускорить до 4600 МГц, что является хорошим результатом.
Оперативная память стабильно работала на частоте в 1600 МГц.
Частоту системной шины с помощью функции CPU STRAP удалось увеличить до 166,63 МГц, что является очень неплохим результатом.
Тестирование
Для проверки возможностей материнской платы ASUS GRYPHON Z87 использовалось следующее оборудование:
Процессор |
Intel Core i5-4670K (LGA1150, 3,4 ГГц, L3 6 МБ) |
|
Scythe Kama Angle Rev.B |
||
Оперативная память |
4x 4ГБ DDR3-2400 TwinMOS TwiSTER 9DHCGN4B-HAWP |
|
Видеокарта |
AMD Radeon HD 6970 2 ГБ GDDR5 |
|
Жесткий диск |
Seagate Barracuda 7200.12 ST3500418AS, 500 ГБ, SATA-300, NCQ |
|
Оптический привод |
ASUS DRW-1814BLT SATA |
|
Блок питания |
Seasonic X-560 Gold (SS-560KM Active PFC) |
|
CODEGEN M603 MidiTower (2х 120 мм вентилятора на вдув/выдув) |
Результаты тестов:
Производительность материнской платы ASUS GRYPHON Z87 ничем не уступает решениям от конкурентов, созданных на аналогичном чипсете, что подтверждает высокое качество исполнения и отличную оптимизацию прошивки BIOS.
Тестирование звукового тракта на основе кодека Realtek ALC892
Отчет о тестировании в RightMark Audio Analyzer
16-bit, 44,1 kHz
Очень хорошо |
||
Уровень шума, дБ (А) |
||
Динамические диапазон, дБ (А) |
||
Гармонические искажения, % |
Очень хорошо |
|
Очень хорошо |
||
Очень хорошо |
||
Интермодуляции на 10 кГц, % |
Очень хорошо |
|
Общая оценка |
Очень хорошо |
Режим работы 24-bit, 192 kHz
Неравномерность АЧХ (в диапазоне 40 Гц - 15 кГц), дБ |
||
Уровень шума, дБ (А) |
||
Динамические диапазон, дБ (А) |
||
Гармонические искажения, % |
Очень хорошо |
|
Гармонические искажения + шум, дБ(A) |
||
Интермодуляционные искажения + шум, % |
Очень хорошо |
|
Взаимопроникновение каналов, дБ |
Очень хорошо |
|
Интермодуляции на 10 кГц, % |
Очень хорошо |
|
Общая оценка |
Очень хорошо |
Встроенный 8-канальный звуковой кодек Realtek ALC892, немного уступает по качеству Realtek ALC1150, установленному на ASUS SABERTOOTH Z87 . Тем не менее, по итогам тестирования он продемонстрировал очень хорошие результаты, поэтому его возможностей будет более чем достаточно для большинства пользователей.
Утилиты
В комплекте с материнской платой поставляется утилита AI-Suite III .
Интерфейс AI-Suite III включает в себя четыре основных раздела: Thermal Tuning, Thermal Status, Fan Control, DIGI+ Power Control. В первом разделе вы получаете информацию о текущей температуре на всех основных элементах материнской платы плюс данные, получаемые с трех датчиков температуры, которые подключаются отдельно. Исходя из этой информации система может автоматически настроить работу установленных вентиляторов.
В разделе Thermal Status система автоматически, исходя из полученных данных, дает оценку текущему состоянию по двум основным зонам: CPU и GPU. Также после нажатия соответствующей кнопки система предложит вам решение текущей ситуации, если она начинает приобретать негативный оттенок и близится к критической.
Как нетрудно догадаться, в разделе Fan Control пользователь получает доступ к расширенному управлению работой установленных вентиляторов. Возможности настройки достаточно широкие: начиная от построения графиков повышения скорости вращения вентиляторов в соответствии с температурой определенного компонента и заканчивая простым выбором управления всей системой охлаждения в одном из четырех предложенных режимов.
Последний раздел предоставляет возможность тонкой настройки управления питанием CPU и оперативной памяти, в которых можно регулировать CPU Load-line Calibration, частоты работы преобразователей для процессора и памяти, а также некоторые другие параметры.
Выводы
Материнская плата целиком и полностью оправдывает свое появление в продуктовой линейке тайваньской компании, являясь не только компактным и производительным решением, но и просто очень надежной материнской платой, которая выделяется широкими возможностями, как по настройке BIOS, так и по мониторингу. По сути, единственным немного спорным моментом является отсутствие защитного кожуха непосредственно в комплекте поставки. Хотя с другой стороны, если это положительно скажется на конечной стоимости данной модели, то его отсутствие скорее можно отнести к достоинствам ASUS GRYPHON Z87 по сравнению с ASUS SABERTOOTH Z87 . Отдельно отметим, что новинка практически ни в чем не уступает старшему решению и единственными значимыми отличиями, по сути, являются меньшее количество портов SATA 6 Гбит/с, отсутствие eSATA на интерфейсной панели и замена аудиокодека.
Непосредственно к преимуществам ASUS GRYPHON Z87 перед конкурентами в аналогичном формате можно отнести расширенную пятилетнюю гарантию, хороший комплект поставки, цифровую систему питания Digi+, использование исключительно высококачественных элементов в цепях питания, а также оригинальный внешний вид.
В итоге, материнская плата ASUS GRYPHON Z87 будет отличным выбором для тех, кто желает собрать компактный, производительный и надежный ПК, который планируется к использованию на ближайшие несколько лет. Если ASUS GRYPHON Z87 окажется существенно дешевле чем ASUS SABERTOOTH Z87, то именно покупка этой новинки, по нашему мнению, будет более целесообразна.
Достоинства:
Подписаться на наши каналы | |||||
Файловая система – порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система определяет формат содержимого и физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.
Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам – с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, так же, как и на каком физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа – это имя файла, его размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске).
С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше). Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные.
Однако файловая система не обязательно напрямую связана с физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере.
Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения ОС как на используемые символы, так и на длину имени. До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов – собственно имя, 3 символа – расширение имени), а в ОС UNIX System V имя не может содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу действительно мнемоническое название, по которому даже через достаточно большой промежуток времени можно будет вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы, как правило, поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в своей новой файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов, не считая завершающего нулевого символа.
При переходе к длинным именам возникает проблема совместимости с ранее созданными приложениями, использующими короткие имена. Чтобы приложения могли обращаться к файлам в соответствии с принятыми ранее соглашениями, файловая система должна уметь предоставлять эквивалентные короткие имена (псевдонимы) файлам, имеющим длинные имена. Таким образом, одной из важных задач становится проблема генерации соответствующих коротких имен.
Длинные имена поддерживаются не только новыми файловыми системами, но и новыми версиями хорошо известных файловых систем. Например, в ОС Windows 95 используется файловая система VFAT, представляющая собой существенно измененный вариант FAT. Среди многих других усовершенствований одним из главных достоинств VFAT является поддержка длинных имен. Кроме проблемы генерации эквивалентных коротких имен, при реализации нового варианта FAT важной задачей была задача хранения длинных имен при условии, что принципиально метод хранения и структура данных на диске не должны были измениться.
Обычно разные файлы могут иметь одинаковые символьные имена. В этом случае файл однозначно идентифицируется так называемым составным именем, представляющем собой последовательность символьных имен каталогов. В некоторых системах одному и тому же файлу не может быть дано несколько разных имен, а в других такое ограничение отсутствует. В последнем случае операционная система присваивает файлу дополнительно уникальное имя, так, чтобы можно было установить взаимно-однозначное соответствие между файлом и его уникальным именем. Уникальное имя представляет собой числовой идентификатор и используется программами операционной системы. Примером такого уникального имени файла является номер индексного дескриптора в системе UNIX.
Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги. Обычные файлы в свою очередь подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т.п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов – их собственные исполняемые файлы.
Специальные файлы – это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются вначале программами файловой системы, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются ОС в команды управления соответствующим устройством. Специальные файлы, так же как и устройства ввода-вывода, делятся на блок-ориентированные и байт-ориентированные.
Каталог – это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны – это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).
В разных файловых системах могут использоваться в качестве атрибутов разные характеристики, например: информация о разрешенном доступе; пароль для доступа к файлу; владелец файла; создатель файла; признак «только для чтения»; признак «скрытый файл»; признак «системный файл»; признак «архивный файл»; признак «двоичный/символьный»; признак «временный» (удалить после завершения процесса); признак блокировки; длина записи; указатель на ключевое поле в записи; длина ключа; времена создания, последнего доступа и последнего изменения; текущий размер файла; максимальный размер файла.
Каталоги могут непосредственно содержать значения характеристик файлов, как это сделано в файловой системе MS-DOS, или ссылаться на таблицы, содержащие эти характеристики, как это реализовано в ОС UNIX. Каталоги могут образовывать иерархическую структуру за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня. Иерархия каталогов может быть деревом или сетью. Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть – если файл может входить сразу в несколько каталогов. В MS-DOS каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX’е – сетевую. Как и любой другой файл, каталог имеет символьное имя и однозначно идентифицируется составным именем, содержащим цепочку символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного каталога.
Программист имеет дело с логической организацией файла, представляя файл в виде определенным образом организованных логических записей. Логическая запись – это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами, операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины. Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация) или в более сложном порядке, с использованием так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация). Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом. В файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру – последовательность однобайтовых записей.
Физическая организация файла описывает правила расположения файла на устройстве внешней памяти, в частности на диске. Файл состоит из физических записей – блоков. Блок – наименьшая единица данных, которой внешнее устройство обменивается с оперативной памятью. Непрерывное размещение – простейший вариант физической организации, при котором файлу предоставляется последовательность блоков диска, образующих единый сплошной участок дисковой памяти. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока. Другое достоинство этого метода – простота. Но имеются и два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация, и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми.
Следующий способ физической организации – размещение в виде связанного списка блоков дисковой памяти. При таком способе в начале каждого блока содержится указатель на следующий блок. В этом случае адрес файла также может быть задан одним числом – номером первого блока. В отличие от предыдущего способа, каждый блок может быть присоединен в цепочку какого-либо файла, следовательно, фрагментация отсутствует. Файл может изменяться во время своего существования, наращивая число блоков. Недостатком является сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла: для того, чтобы прочитать пятый по порядку блок файла, необходимо последовательно прочитать четыре первых блока, прослеживая цепочку номеров блоков. Кроме того, при этом способе количество данных файла, содержащихся в одном блоке, не равно степени двойки (одно слово израсходовано на номер следующего блока), а многие программы читают данные блоками, размер которых равен степени двойки.
Популярным способом, используемым, например, в файловой системе FAT операционной системы MS-DOS, является использование связанного списка индексов. С каждым блоком связывается некоторый элемент – индекс. Индексы располагаются в отдельной области диска (в MS-DOS это таблица FAT). Если некоторый блок распределен некоторому файлу, то индекс этого блока содержит номер следующего блока данного файла. При такой физической организации сохраняются все достоинства предыдущего способа, но снимаются оба отмеченных недостатка: во-первых, для доступа к произвольному месту файла достаточно прочитать только блок индексов, отсчитать нужное количество блоков файла по цепочке и определить номер нужного блока, и, во-вторых, данные файла занимают блок целиком, а значит имеют объем равный степени двойки.
В заключение рассмотрим задание физического расположения файла путем простого перечисления номеров блоков, занимаемых этим файлом. ОС UNIX использует вариант данного способа, позволяющий обеспечить фиксированную длину адреса, независимо от размера файла. Для хранения адреса файла выделено 13 полей. Если размер файла меньше или равен 10 блокам, то номера этих блоков непосредственно перечислены в первых десяти полях адреса. Если размер файла больше 10 блоков, то следующее 11-е поле содержит адрес блока, в котором могут быть расположены еще 128 номеров следующих блоков файла. Если файл больше, чем 10+128 блоков, то используется 12-е поле, в котором находится номер блока, содержащего 128 номеров блоков, которые содержат по 128 номеров блоков данного файла.
Способность ОС к «экранированию» сложностей реальной аппаратуры очень ярко проявляется в одной из основных подсистем ОС - файловой системе . Операционная система виртуализирует отдельный набор данных, хранящихся на внешнем накопителе, в виде файла - простой неструктурированной последовательности байтов, имеющей символьное имя. Для удобства работы с данными файлы группируются в каталоги , которые, в свою очередь, образуют группы - каталоги более высокого уровня. Пользователь может с помощью ОС выполнять над файлами и каталогами такие действия, как поиск по имени, удаление, вывод содержимого на внешнее устройство (например, на дисплей), изменение и сохранение содержимого.
Чтобы представить большое количество наборов данных, разбросанных случайным образом по цилиндрам и поверхностям дисков различных типов, в виде хорошо всем знакомой и удобной иерархической структуры файлов и каталогов, операционная система должна решить множество задач. Файловая система ОС выполняет преобразование символьных имен файлов, с которыми работает пользователь или прикладной программист, в физические адреса данных на диске, организует совместный доступ к файлам, защищает их от несанкционированного доступа.
При выполнении своих функций файловая система тесно взаимодействует с подсистемой управления внешними устройствами, которая по запросам файловой системы осуществляет передачу данных между дисками и оперативной памятью.
Подсистема управления внешними устройствами, называемая также подсистемой ввода-вывода, исполняет роль интерфейса ко всем устройствам, подключенным к компьютеру. Спектр этих устройств очень обширен. Номенклатура выпускаемых накопителей на жестких, гибких и оптических дисках, принтеров, сканеров, мониторов, плоттеров, модемов, сетевых адаптеров и более специальных устройств ввода-вывода, таких как, например, аналого-цифровые преобразователи, может насчитывать сотни моделей. Эти модели могут существенно отличаться набором и последовательностью команд, с помощью которых осуществляется обмен информацией с процессором и памятью компьютера, скоростью работы, кодировкой передаваемых данных, возможностью совместного использования и множеством других деталей.
Программа, управляющая конкретной моделью внешнего устройства и учитывающая все его особенности, обычно называется драйвером этого устройства (от английского drive - управлять, вести). Драйвер может управлять единственной моделью устройства, например модемом U-1496E компании ZyXEL, или же группой устройств определенного типа, например любыми Hayes-совместимыми модемами. Для пользователя очень важно, чтобы операционная система включала как можно больше разнообразных драйверов, так как это гарантирует возможность подключения к компьютеру большого числа внешних устройств различных производителей. От наличия подходящих драйверов во многом зависит успех операционной системы на рынке (например, отсутствие многих необходимых драйверов внешних устройств было одной из причин низкой популярности OS/2).
Созданием драйверов устройств занимаются как разработчики конкретной ОС, так и специалисты компаний, выпускающих внешние устройства. Операционная система должна поддерживать хорошо определенный интерфейс между драйверами и остальной частью ОС, чтобы разработчики из компаний-производителей устройств ввода-вывода могли поставлять вместе со своими устройствами драйверы для данной операционной системы.
Прикладные программисты могут пользоваться интерфейсом драйверов при разработке своих программ, но это не очень удобно - такой интерфейс обычно представляет собой низкоуровневые операции, обремененные большим количеством деталей.
Поддержание высокоуровневого унифицированного интерфейса прикладного программирования к разнородным устройствам ввода-вывода является одной из наиболее важных задач ОС. Со времени появления ОС UNIX такой унифицированный интерфейс в большинстве операционных систем строится на основе концепции файлового доступа. Эта концепция заключается в том, что обмен с любым внешним устройством выглядит как обмен с файлом, имеющим имя и представляющим собой неструктурированную последовательность байтов. В качестве файла может выступать как реальный файл на диске, так и алфавитно-цифровой терминал, печатающее устройство или сетевой адаптер. Здесь мы опять имеем дело со свойством операционной системы подменять реальную аппаратуру удобными для пользователя и программиста абстракциями .
Задачи ОС по управлению файлами и устройствами
Подсистема ввода-вывода (Input-Output Subsystem) мультипрограммной ОС при обмене данными с внешними устройствами компьютера должна решать ряд общих задач, из которых наиболее важными являются следующие:
Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора;
Согласование скоростей обмена и кэширование данных;
Разделение устройств и данных между процессами;
Обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы;
Поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера;
Поддержка нескольких файловых систем;
Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.
Одной из основных задач операционной системы является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью. Логическая модель файловой системы материализуется в виде дерева каталогов , выводимого на экран такими утилитами, как Norton Commander или Windows Explorer, в символьных составных именах файлов, в командах работы с файлами. Базовым элементом этой модели является файл , который так же, как и файловая система в целом, может характеризоваться как логической, так и физической структурой.
Файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные. Файлы хранятся в памяти, на зависящей от энергопитания, обычно на магнитных дисках. Однако нет правил без исключения. Одним из таких исключений является так называемый электронный диск, когда в оперативной памяти создается структура, имитирующая файловую систему.
Основные цели использования файла:
Долговременное и надежное хранение информации. Долговременность достигается за счет использования запоминающих устройств, не зависящих от питания, а высокая надежность определяется средствами защиты доступа к файлам и общей организацией программного кода ОС, при которой сбои аппаратуры чаще всего не разрушают информацию, хранящуюся в файлах.
Совместное использование информации. Файлы обеспечивают естественный и легкий способ разделения информации между приложениями и пользователями за счет наличия понятного человеку символьного имени и постоянства хранимой информации и расположения файла. Пользователь должен иметь удобные средства работы с файлами, включая каталоги-справочники, объединяющие файлы в группы, средства поиска файлов по признакам, набор команд для создания, модификации и удаления файлов. Файл может быть создан одним пользователем, а затем использоваться совсем другим пользователем, при этом создатель файла или администратор могут определить права доступа к нему других пользователей. Эти цели реализуются в ОС файловой системой.
Файловая система (ФС) - это часть операционной системы, включающая:
Совокупность всех файлов на диске;
Наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;
Комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов.
Файловая система позволяет программам обходиться набором достаточно простых операций для выполнения действий над некоторым абстрактным объектом, представляющим файл. При этом программистам не нужно иметь дело с деталями действительного расположения данных на диске, буферизацией данных и другими низкоуровневыми проблемами передачи данных с долговременного запоминающего устройства. Все эти функции файловая система берет на себя. Файловая система распределяет дисковую память, поддерживает именование файлов, отображает имена файлов в соответствующие адреса во внешней памяти, обеспечивает доступ к данным, поддерживает разделение, защиту и восстановление файлов.
Таким образом, файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища, а также предоставляя им набор удобных в использовании команд для манипулирования файлами.
Задачи, решаемые ФС, зависят от способа организации вычислительного процесса в целом. Самый простой тип - это ФС в однопользовательских и однопрограммных ОС, к числу которых относится, например, MS-DOS. Основные функции в такой ФС нацелены на решение следующих задач:
Именование файлов;
Программный интерфейс для приложений;
Отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных;
Устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств.
Задачи ФС усложняются в операционных однопользовательских мультипрограммных ОС, которые, хотя и предназначены для работы одного пользователя, но дают ему возможность запускать одновременно несколько процессов. Одной из первых ОС этого типа стала OS/2. К перечисленным выше задачам добавляется новая задача совместного доступа к файлу из нескольких процессов. Файл в этом случае является разделяемым ресурсом, а значит, файловая система должна решать весь комплекс проблем, связанных с такими ресурсами. В частности, в ФС должны быть предусмотрены средства блокировки файла и его частей, предотвращения гонок, исключение тупиков, согласование копий и т. п.
В многопользовательских системах появляется еще одна задача: защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя. Еще более сложными становятся функции ФС, которая работает в составе сетевой ОС.
Файловые системы поддерживают несколько функционально различных типов файлов , в число которых, как правило, входят обычные файлы, файлы-каталоги, специальные файлы, именованные конвейеры, отображаемые в память файлы и другие.
Обычные файлы , или просто файлы, содержат информацию произвольного характера, которую заносит в них пользователь или которая образуется в результате работы системных и пользовательских программ. Большинство современных операционных систем (например, UNIX, Windows, OS/2) никак не ограничивает и не контролирует содержимое и структуру обычного файла. Содержание обычного файла определяется приложением, которое с ним работает. Например, текстовый редактор создает текстовые файлы, состоящие из строк символов, представленных в каком-либо коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и т. п. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют коды символов, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например исполняемый код программы или архивный файл. Все операционные системы должны уметь распознавать хотя бы один тип файлов - их собственные исполняемые файлы.
Каталоги - это особый тип файлов, которые содержат системную справочную информацию о наборе файлов, сгруппированных пользователями по какому-либо неформальному признаку (например, в одну группу объединяются файлы, содержащие документы одного договора, или файлы, составляющие один программный пакет). Во многих операционных системах в каталог могут входить файлы любых типов, в том числе другие каталоги, за счет чего образуется древовидная структура, удобная для поиска. Каталоги устанавливают соответствие между именами файлов и их характеристиками, используемыми файловой системой для управления файлами. В число таких характеристик входит, в частности, информация (или указатель на другую структуру, содержащую эти данные) о типе файла и расположении его на диске, правах доступа к файлу и датах его создания и модификации. Во всех остальных отношениях каталоги рассматриваются файловой системой как обычные файлы.
Специальные файлы - это фиктивные файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые используются для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам. Специальные файлы позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода посредством обычных команд записи в файл или чтения из файла. Эти команды обрабатываются сначала программами файловой системы, а затем на некотором этапе выполнения запроса преобразуются операционной системой в команды управления соответствующим устройством.
Современные файловые системы поддерживают и другие типы файлов, такие как символьные связи, именованные конвейеры, отображаемые в память файлы.
Пользователи обращаются к файлам по символьным именам . Однако способности человеческой памяти ограничивают количество имен объектов, к которым пользователь может обращаться по имени. Иерархическая организация пространства имен позволяет значительно расширить эти границы. Именно поэтому большинство файловых систем имеет иерархическую структуру, в которой уровни создаются за счет того, что каталог более низкого уровня может входить в каталог более высокого уровня (рисунок 2.16).
Рисунок 2.16. Иерархия файловых систем (а – одноуровневая структура, б – древовидная структура, в – сетевая структура)
Граф, описывающий иерархию каталогов, может быть деревом или сетью. Каталоги образуют дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог (рисунок 2.16, б), и сеть - если файл может входить сразу в несколько каталогов (рисунок 2.16, в). Например, в MS-DOS и Windows каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX - сетевую. В древовидной структуре каждый файл является листом. Каталог самого верхнего уровня называется корневым каталогом , или корнем (root).
При такой организации пользователь освобожден от запоминания имен всех файлов, ему достаточно примерно представлять, к какой группе может быть отнесен тот или иной файл, чтобы путем последовательного просмотра каталогов найти его. Иерархическая структура удобна для многопользовательской работы: каждый пользователь со своими файлами локализуется в своем каталоге или поддереве каталогов, и вместе с тем все файлы в системе логически связаны.
Частным случаем иерархической структуры является одноуровневая организация, когда все файлы входят в один каталог (рисунок 2.16, а).
Все типы файлов имеют символьные имена. В иерархически организованных файловых системах обычно используются три типа имен файлов: простые, составные и относительные.
Простое, или короткое, символьное имя идентифицирует файл в пределах одного каталога. Простые имена присваивают файлам пользователи и программисты, при этом они должны учитывать ограничения ОС как на номенклатуру символов, так и на длину имени. До сравнительно недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так, в популярной файловой системе FAT длина имен ограничивались схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в файловой системе s5, поддерживаемой многими версиями ОС UNIX, простое символьное имя не могло содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлам легко запоминающиеся названия, ясно говорящие о том, что содержится в этом файле. Поэтому современные файловые системы, а также усовершенствованные варианты уже существовавших файловых систем, как правило, поддерживают длинные простые символьные имена файлов. Например, в файловых сиетемах NTFS и FAT32, входящих в состав операционной системы Windows NT, имя файла может содержать до 255 символов.
В иерархических файловых системах разным файлам разрешено иметь одинаковые простые символьные имена при условии, что они принадлежат разным каталогам. То есть здесь работает схема «много файлов - одно простое имя». Для однозначной идентификации файла в таких системах используется так называемое полное имя.
Полное имя представляет собой цепочку простых символьных имен всех каталогов, через которые проходит путь от корня до данного файла. Таким образом, полное имя является составным, в котором простые имена отделены друг от друга принятым в ОС разделителем. Часто в качестве разделителя используется прямой или обратный слеш, при этом принято не указывать имя корневого каталога. На рисунке 2.16, б два файла имеют простое имя main.exe, однако их составные имена /depart/main.ехе и /user/anna/main.exe различаются.
В древовидной файловой системе между файлом и его полным именем имеется взаимно однозначное соответствие «один файл - одно полное имя». В файловых системах, имеющих сетевую структуру, файл может входить в несколько каталогов, а значит, иметь несколько полных имен; здесь справедливо соответствие «один файл - много полных имен». В обоих случаях файл однозначно идентифицируется полным именем.
Файл может быть идентифицирован также относительным именем. Относительное имя файла определяется через понятие «текущий каталог». Для каждого пользователя в каждый момент времени один из каталогов файловой системы является текущим, причем этот каталог выбирается самим пользователем по команде ОС. Файловая система фиксирует имя текущего каталога, чтобы затем использовать его как дополнение к относительным именам для образования полного имени файла. При использовании относительных имен пользователь идентифицирует файл цепочкой имен каталогов, через которые проходит маршрут от текущего каталога до данного файла. Например, если текущим каталогом является каталог /user, то относительное имя файла /user/anna/main.exe выглядит следующим образом: anna/ main.exe.
В некоторых операционных системах разрешено присваивать одному и тому же файлу несколько простых имен, которые можно интерпретировать как псевдонимы. В этом случае, так же как в системе с сетевой структурой, устанавливается соответствие «один файл - много полных имен», так как каждому простому имени файла соответствует по крайней мере одно полное имя.
И хотя полное имя однозначно определяет файл, операционной системе проще работать с файлом, если между файлами и их именами имеется взаимно однозначное соответствие. С этой целью она присваивает файлу уникальное имя, так что справедливо соотношение «один файл - одно уникальное имя». Уникальное имя существует наряду с одним или несколькими символьными именами, присваиваемыми файлу пользователями или приложениями. Уникальное имя представляет собой числовой идентификатор и предназначено только для операционной системы. Примером такого уникального имени файла является номер индексного дескриптора в системе UNIX.
Понятие «файл» включает не только хранимые им данные и имя, но и атрибуты. Атрибуты - это информация, описывающая свойства файла. Примеры возможных атрибутов файла:
Тип файла (обычный файл, каталог, специальный файл и т. п.);
Владелец файла;
Создатель файла;
Пароль для доступа к файлу;
Информация о разрешенных операциях доступа к файлу;
Времена создания, последнего доступа и последнего изменения;
Текущий размер файла;
Максимальный размер файла;
Признак «только для чтения»;
Признак «скрытый файл»;
Признак «системный файл»;
Признак «архивный файл»;
Признак «двоичный/символьный»;
Признак «временный» (удалить после завершения процесса);
Признак блокировки;
Длина записи в файле;
Указатель на ключевое поле в записи;
Длина ключа.
Набор атрибутов файла определяется спецификой файловой системы: в файловых системах разного типа для характеристики файлов могут использоваться разные наборы атрибутов. Например, в файловых системах, поддерживающих неструктурированные файлы, нет необходимости использовать три последних атрибута в приведенном списке, связанных со структуризацией файла. В однопользовательской ОС в наборе атрибутов будут отсутствовать характеристики, имеющие отношение к пользователям и защите, такие как владелец файла, создатель файла, пароль для доступа к файлу, информация о разрешенном доступе к файлу.
Пользователь может получать доступ к атрибутам, используя средства, предоставленные для этих целей файловой системой. Обычно разрешается читать значения любых атрибутов, а изменять - только некоторые. Например, пользователь может изменить права доступа к файлу (при условии, что он обладает необходимыми для этого полномочиями), но изменять дату создания или текущий размер файла ему не разрешается.
Значения атрибутов файлов могут непосредственно содержаться в каталогах, как это сделано в файловой системе MS-DOS (рисунок 2.17, а). На рисунке представлена структура записи в каталоге, содержащая простое символьное имя и атрибуты файла. Здесь буквами обозначены признаки файла: R - только для чтения, А - архивный, Н - скрытый, S - системный.
Рисунок 2.17. Структура каталогов: а - структура записи каталога MS-DOS (32 байта), б - структура записи каталога ОС UNIX
Другим вариантом является размещение атрибутов в специальных таблицах, когда в каталогах содержатся только ссылки на эти таблицы. Такой подход реализован, например, в файловой системе ufs ОС UNIX. В этой файловой системе структура каталога очень простая. Запись о каждом файле содержит короткое символьное имя файла и указатель на индексный дескриптор файла, так называется в ufs таблица, в которой сосредоточены значения атрибутов файла (рисунок 2.17, б).
В том и другом вариантах каталоги обеспечивают связь между именами файлов и собственно файлами. Однако подход, когда имя файла отделено от его атрибутов, делает систему более гибкой. Например, файл может быть легко включен сразу в несколько каталогов. Записи об этом файле в разных каталогах могут содержать разные простые имена, но в поле ссылки будет указан один и тот же номер индексного дескриптора.
Представление пользователя о файловой системе как об иерархически организованном множестве информационных объектов имеет мало общего с порядком хранения файлов на диске. Файл, имеющий образ цельного, непрерывающегося набора байт, на самом деле очень часто разбросан «кусочками» по всему диску, причем это разбиение никак не связано с логической структурой файла, например, его отдельная логическая запись может быть расположена в несмежных секторах диска. Логически объединенные файлы из одного каталога совсем не обязаны соседствовать на диске. Принципы размещения файлов, каталогов и системной информации на реальном устройстве описываются физической организацией файловой системы. Очевидно, что разные файловые системы имеют разную физическую организацию.
Основным типом устройства, которое используется в современных вычислительных системах для хранения файлов, являются дисковые накопители. Эти устройства предназначены для считывания и записи данных на жесткие и гибкие магнитные диски. Жесткий диск состоит из одной или нескольких стеклянных или металлических пластин, каждая из которых покрыта с одной или двух сторон магнитным материалом. Таким образом, диск в общем случае состоит из пакета пластин (рисунок 2.18).
На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические кольца - дорожки (traks), на которых хранятся данные. Количество дорожек зависит от типа диска. Нумерация дорожек начинается с 0 от внешнего края к центру диска. Когда диск вращается, элемент, называемый головкой, считывает двоичные данные с магнитной дорожки или записывает их на магнитную дорожку.
Рисунок 2.18. Схема устройства жесткого диска
Головка может позиционироваться над заданной дорожкой. Головки перемещаются над поверхностью диска дискретными шагами, каждый шаг соответствует сдвигу на одну дорожку. Запись на диск осуществляется благодаря способности головки изменять магнитные свойства дорожки. В некоторых дисках вдоль каждой поверхности перемещается одна головка, а в других - имеется по головке на каждую дорожку. В первом случае для поиска информации головка должна перемещаться по радиусу диска. Обычно все головки закреплены на едином перемещающем механизме и двигаются синхронно. Поэтому, когда головка фиксируется на заданной дорожке одной поверхности, все остальные головки останавливаются над дорожками с такими же номерами. В тех же случаях, когда на каждой дорожке имеется отдельная головка, никакого перемещения головок с одной дорожки на другую не требуется, за счет этого экономится время, затрачиваемое на поиск данных.
Совокупность дорожек одного радиуса на всех поверхностях всех пластин пакета называется цилиндром (cylinder). Каждая дорожка разбивается на фрагменты, называемые секторами (sectors), или блоками (blocks), так что все дорожки имеют равное число секторов, в которые можно максимально записать одно и то же число байт. Сектор имеет фиксированный для конкретной системы размер, выражающийся степенью двойки. Чаще всего размер сектора составляет 512 байт. Учитывая, что дорожки разного радиуса имеют одинаковое число секторов, плотность записи становится тем выше, чем ближе дорожка к центру.
Сектор - наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Для того чтобы контроллер мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляющие адреса сектора: номер цилиндра, номер поверхности и номер сектора. Так как прикладной программе в общем случае нужен не сектор, а некоторое количество байт, не обязательно кратное размеру сектора, то типичный запрос включает чтение нескольких секторов, содержащих требуемую информацию, и одного или двух секторов, содержащих наряду с требуемыми избыточные данные (рисунок 2.19).
Рисунок 2.19. Считывание избыточных данных при обмене с диском
Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером (cluster). При создании файла место на диске ему выделяется кластерами. Например, если файл имеет размер 2560 байт, а размер кластера в файловой системе определен в 1024 байта, то файлу будет выделено на диске 3 кластера.
Дорожки и секторы создаются в результате выполнения процедуры физического, или низкоуровневого, форматирования диска, предшествующей использованию диска. Для определения границ блоков на диск записывается идентификационная информация. Низкоуровневый формат диска не зависит от типа операционной системы, которая этот диск будет использовать.
Разметку диска под конкретный тип файловой системы выполняют процедуры высокоуровневого, или логического, форматирования.
При высокоуровневом форматировании определяется размер кластера и на диск записывается информация, необходимая для работы файловой системы, в том числе информация о доступном и неиспользуемом пространстве, о границах областей, отведенных под файлы и каталоги, информация о поврежденных областях. Кроме того, на диск записывается загрузчик операционной системы - небольшая программа, которая начинает процесс инициализации операционной системы после включения питания или рестарта компьютера.
Прежде чем форматировать диск под определенную файловую систему, он может быть разбит на разделы. Раздел - это непрерывная часть физического диска, которую операционная система представляет пользователю как логическое устройство (используются также названия логический диск и логический раздел). Логическое устройство функционирует так, как если бы это был отдельный физический диск. Именно с логическими устройствами работает пользователь, обращаясь к ним по символьным именам, используя, например, обозначения А, В, С, SYS и т. п. Операционные системы разного типа используют единое для всех них представление о разделах, но создают на его основе логические устройства, специфические для каждого типа ОС. Так же как файловая система, с которой работает одна ОС, в общем случае не может интерпретироваться ОС другого типа, логические устройства не могут быть использованы операционными системами разного типа. На каждом логическом устройстве может создаваться только одна файловая система .