какие термины обозначают максимальную скорость и фактическую скорость передачи данных устройством

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

Накопители на жёстких дисках

Скорость передачи данных

Вероятно, наиболее важной характеристикой при оценке общей производительности накопителя является скорость передачи данных, но, с другой стороны, она же считается наименее понятной. Дело в том, что в настоящее время для каждого дисковода можно определить сразу несколько скоростей передачи данных, чему, как правило, не придается значение. Не позвольте себе обмануться наличием интерфейса ATA-133 или SATA-150. Гораздо более важным показателем является средняя скорость передачи данных самого жесткого диска, а этот показатель может быть значительно ниже производительности интерфейса. Скорость передачи данных устройством представляет собой усредненную скорость операций чтения и записи на диск. В то же время скорость передачи интерфейса определяет объем данных, которые можно переместить между материнской платой и буфером устройства за единицу времени. На общую производительность жесткого диска сильное влияние оказывает и частота вращения шпинделя (несложно понять, что диск, вращающийся со скоростью 10000 об/мин способен быстрее записать или считать информацию, чем диск, имеющий скорость вращения 7200 об/мин). При оценке скорости обращайте внимание на производительность именно носителя, а не интерфейса.

Дополнительную путаницу вносит то, что производители жестких дисков могут сообщатьлюбую из семи доступных скоростей передачи данных, которыми характеризуется любой диск. Наименее важной из них является номинальная скорость передачи данных интерфейса. В устройствах PATA она может достигать 100 или 133 Мбайт/с, а в устройствах SATA — 150 или 300 Мбайт/с. К сожалению, многие оценивают эту характеристику как способность диска записывать и считывать информацию с такой скоростью, что далеко не так. Более важной характеристикой является скорость передачи данных носителя. Обычно она представляется несколькими показателями: минимальными и максимальными скоростями формальной и фактической передачи данных, а также их средними значениями. Если средние значения отсутствуют, их несложно вычислить и вручную.

Средняя скорость передачи данных считается более важной характеристикой, чем скорость передачи данных интерфейса. Это связано с тем, что средняя скорость представляет собой действительную скорость непосредственного считывания данных с поверхности жесткого диска. При этом максимальная скорость является скорее ожидаемой постоянной скоростью передачи данных. Скорость передачи носителя обычно определяется ее минимальной и максимальной величинами, хотя многие компании, занимающиеся производством жестких дисков, указывают только максимальное значение скорости.

Наличие минимального и максимального значений скорости передачи носителя связано с использованием в современных накопителях так называемой зонной записи данных. В этом случае количество секторов, приходящихся на каждую дорожку внутренних цилиндров, меньше, чем в наружных. Как правило, жесткий диск разделен на 16 или более зон, причем количество секторов на каждой дорожке (а следовательно, скорость передачи данных) во внутренних зонах примерно вдвое меньше, чем во внешних. Скорость вращения жесткого диска практически постоянна, поэтому скорость считывания данных из внешних цилиндров примерно вдвое выше скорости считывания из внутренних.

Существует определенное различие между формальной и фактической скоростями передачи данных. Формальная скорость определяет, насколько быстро биты (единицы емкости памяти) могут быть считаны с поверхности жесткого диска. Далеко не все биты являются битами данных (это может быть промежуток между секторами или идентификаторы битов). Кроме того, следует учитывать время, затрачиваемое при поиске данных на перемещение головок с дорожки на дорожку. Таким образом, фактическая скорость передачи данных представляет собой реальную скорость считывания данных с диска или их записи на диск.

Учтите, что большинство производителей указывают только фактическую скорость, которая, как показывают несложные вычисления, составляет примерно три четверти формальной скорости передачи данных. Это связано с тем, что пользовательские данные на каждой дорожке составляют примерно три четверти всех имеющихся данных, определенная часть которых используется управляющими модулями или представляет собой код коррекции ошибок (ЕСС), идентификатор (ID) и другие служебные данные.

Рассмотрим в качестве примера дисковод Hitachi Deskstar T7K500, который на сегодняшний день является одним из самых быстрых накопителей SATA. Его основные параметры таковы: скорость вращения — 7200 об/мин и полная поддержка скорости передачи данных интерфейса SATA-300 (пропускная способность интерфейса между контроллером и системной платой — 300 Мбайт/с). Следует заметить, что фактическая скорость передачи данных гораздо ниже (см. таблицу ниже).

Как видите, реальная скорость передачи носителя колеблется в пределах от 88,47 до 44,24 Мбайт/с, что составляет в среднем 66,36 Мбайт/с, т.е. менее четверти от скорости передачи интерфейса SATA-300. Смею вас заверить, что вы не будете разочарованы, приобретая дисковод со скоростью передачи данных, равной 66,36 Мбайт/с. Фактически этот накопитель является одним из самых быстрых дисководов SATA на современном рынке.

Меня часто спрашивают о возможности модификации интерфейса ATA. Во многих компьютерах используются системные платы, поддерживающие только режимы ATA-100 (Ultra DMA Mode 5) и SATA-150 (1,5 Гбит/с) и не поддерживающие более быстрые спецификации. Зная фактические скорости передачи носителей большинства дисководов, вы поймете, почему я не рекомендую устанавливать в таких системах отдельные хост-адаптеры ATA-100 или ATA-133 (за исключением, конечно, тех случаев, когда необходимо подсоединить несколько дополнительных жестких дисков). Если говорить о повышении эффективности, то подобная модификация не даст никакого практического результата. Это связано с тем, что средняя скорость передачи данных используемых дисководов ниже скорости интерфейса ATA-66, не говоря уже об интерфейсах ATA-133, SATA-150 и SATA-300.

Существует два основных фактора, непосредственно влияющих на скорость передачи данных: скорость вращения диска и плотность линейной записи, или количество секторов на дорожке. Например, при равном количестве секторов на дорожке скорость передачи данных будет выше у дисковода, имеющего большую скорость вращения. Аналогично при равной скорости вращения накопитель с большей плотностью записи будет иметь большую скорость передачи. При сравнении эффективности накопителей следует учитывать оба фактора.

Как следует из приведенного примера, скорость передачи интерфейса никакого значения не имеет. Поэтому, если вы подумываете о приобретении новой системной платы или дополнительной платы хост-адаптера, пытаясь таким образом повысить производительность дисковода, то лучше потратьте деньги на что-нибудь другое. Повышение производительности интерфейса, используемого для передачи данных из буфера контроллера дисковода в системную плату, также не принесет ожидаемого результата. Объем буфера подобного типа составляет в среднем 4 Мбайт; установка диска с буфером даже емкостью 16 Мбайт даст небольшой выигрыш только приложениям, потребляющим с диска повторяющиеся данные. Совсем недавно были выпущены диски с флэш-буферами, названные гибридными дисками, которые поддерживают кэш SuperFetch в системе Windows Vista. Однако ввиду относительно низкого быстродействия флэш-памяти эта технология в основном предназначена для использования в ноутбуках, где способна продлить жизнь аккумуляторной батарее и, может быть, немного повысить производительность.

При прочих равных условиях жесткий диск, вращающийся с более высокой частотой, имеет более высокую скорость передачи данных, которая не зависит от скорости передачи интерфейса. К сожалению, параметры накопителей совпадают довольно редко, поэтому для получения более объективной информации следует обратиться к характеристикам дисковода, указанным в спецификации или техническом руководстве.

Не следует сравнивать накопители по какому-нибудь одному параметру, скажем, по скорости передачи данных интерфейса или частоте вращения жесткого диска, так как эти сведения могут оказаться обманчивыми. Быстродействие интерфейса не играет практически никакой роли, но, несмотря на то что скорость вращения является более важным параметром, существуют накопители, скорость передачи данных которых ниже скорости передачи данных более медленных устройств. Формальное сравнение технических характеристик ничего не дает. При выборе жестких дисков не забывайте, что скорость передачи данных является, вероятно, наиболее важным параметром, на который следует обращать внимание: чем выше скорость, тем лучше.

Для получения сведений о скоростях передачи конкретного дисковода обратитесь к спецификации или документации/руководству, прилагаемому к накопителю. Обычно необходимую документацию можно загрузить с сайта изготовителя. В ней часто указываются максимальное и минимальное количества секторов на дорожке. Эти величины, а также скорость вращения жесткого диска могут быть использованы для вычисления фактической скорости передачи данных. Для этого необходимо определить точное количество физических секторов, приходящихся на каждую дорожку внешней и внутренней зон. Следует учесть, что конфигурация многих накопителей поддерживает трансляцию секторов, т.е. количество секторов на дорожке, сообщенное BIOS, имеет мало общего с фактическими характеристиками дисковода. Для вычислений лучше подходят не параметры, сообщенные BIOS, а фактические физические параметры жесткого диска.

Зная количество секторов на дорожке (SPT) и скорость вращения жесткого диска, можно без труда определить фактическую скорость передачи носителя (MTR), выраженную в мегабайтах в секунду. Для этого необходимо воспользоваться следующей формулой:

MTR = SPT×512×RPM/60/1000000.

Здесь SPT (Sector Per Track) — количество секторов на дорожке, 512 — количество байтов данных в каждом секторе, RPM (Rotations Per Minute) — частота вращения дисков (оборотов в минуту), 60 — количество секунд в минуте.

Например, накопитель Hitachi Deskstar T7K500, скорость вращения которого равна 7200 об/мин, содержит в среднем 1080 секторов на дорожке. Средняя скорость передачи носителя для данного накопителя определяется следующим образом:

688×512×(7200/60)/1000000 = 42,27 Мбайт/с.

С помощью этой формулы можно вычислить реальную скорость передачи данных любого жесткого диска. Для этого достаточно знать скорость вращения и среднее количество секторов на дорожке.

Источник

Какие термины обозначают максимальную скорость и фактическую скорость передачи данных устройством

Термины и определения

Data transmission. Terms and definitions

МКС 01.040.33
33.040.20

Дата введения 1980-07-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 июня 1979 года N 2241 дата введения установлена с 01.07.80

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения понятий в области передачи данных.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования. Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено и соответственно в графе “Определение” поставлен прочерк.

В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты для ряда стандартизованных терминов на английском языке.

В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском и английском языках.

В стандарте имеется справочное приложение, содержащее основные понятия в области передачи данных.

Источник

В чем разница между битрейтом и скоростью передачи в бодах?

Скорость последовательной передачи данных обычно обозначают термином битрейт (bit rate). Однако другой часто используемой единицей является скорость передачи в бодах (baud rate). Хотя это не одно и то же, при определенных обстоятельствах между обеими единицами существует определенное сходство. В статье дается четкое разъяснение различий между этими понятиями.

Общая информация

В большинстве случаев в сетях информация передается последовательно. Биты данных поочередно передаются по каналу связи, кабельному или беспроводному. На Рисунке 1 изображена последовательность бит, передаваемая компьютером или какой-либо другой цифровой схемой. Такой сигнал данных часто называют исходным. Данные представлены двумя уровнями напряжения, например, логической единице соответствует напряжение +3 В, а логическому нулю – +0.2 В. Могут использоваться и другие уровни. В формате кода без возврата к нулю (NRZ) (Рисунок 1) сигнал не возвращается к нейтральному положению после каждого бита, в отличие от формата с возвращением к нулю (RZ).

Рисунок 1.	NRZ (без возврата к нулю) – наиболее распространенный формат двоичных данных. Скорость передачи данных измеряется в битах в секунду (бит/с).

Битрейт

Скорость передачи данных R выражается в битах в секунду (бит/с или bps). Скорость является функцией продолжительности существования бита или времени бита (T_B) (Рисунок 1):

Эту скорость называют также шириной канала и обозначают буквой C. Если время бита равно 10 нс, то скорость передачи данных определится как

R = 1/10 × 10 – 9 = 100 млн. бит/с

Обычно это записывается как 100 Мб/с.

Служебные биты

Битрейт, как правило, характеризует фактическую скорость передачи данных. Однако в большинстве последовательных протоколов данные являются только частью более сложного кадра или пакета, включающего в себя биты адреса источника, адреса получателя, обнаружения ошибок и коррекции кода, а также прочую информацию или биты управления. В кадре протокола данные называются полезной информацией (payload). Биты, не являющиеся данными, называются служебными (overhead). Иногда количество служебных бит может быть существенным – от 20% до 50%, в зависимости от общего числа полезных бит, передаваемых по каналу.

К примеру, кадр протокола Ethernet, в зависимости от количества полезных данных, может иметь до 1542 байт или октетов. Полезных данных может быть от 42 до 1500 октетов. При максимальном числе полезных октетов служебных будет только 42/1542, или 2.7%. Их было бы больше, если полезных байт было бы меньше. Это соотношение, известное также под названием эффективность протокола, обычно выражают в процентах количества полезных данных от максимального размера кадра:

Эффективность протокола = количество полезных данных/размер кадра = 1500/1542 = 0.9727 или 97.3%

Как правило, чтобы показать истинную скорость передачи данных по сети, фактическая скорость линии увеличивается на коэффициент, зависящий от количества служебной информации. В One Gigabit Ethernet фактическая скорость линии равна 1.25 Гб/с, тогда как скорость передачи полезных данных составляет 1 Гб/с. Для 10-Gbit/s Ethernet эти величины равны, соответственно, 10.3125 Гб/с и 10 Гб/с. При оценке скорости передачи данных по сети также могут использоваться такие понятия, как пропускная способность, скорость передачи полезных данных или эффективная скорость передачи данных.

Скорость передачи в бодах

Термин «бод» происходит от фамилии французского инженера Эмиля Бодо (Emile Baudot), который изобрел 5-битовый телетайпный код. Скорость передачи в бодах выражает количество изменений сигнала или символа за одну секунду. Символ – это одно из нескольких изменений напряжения, частоты или фазы.

Двоичный формат NRZ имеет два представляемых уровнями напряжения символа, по одному на каждый 0 или 1. В этом случае скорость передачи в бодах или скорость передачи символов – то же самое, что и битрейт. Однако на интервале передачи можно иметь более двух символов, в соответствии с чем на каждый символ отводится несколько бит. При этом данные по любому каналу связи могут передаваться только с помощью модуляции.

Когда средство передачи не может обработать исходный сигнал, на первый план выходит модуляция. Конечно, речь идет о беспроводных сетях. Исходные двоичные сигналы не могут передаваться непосредственно, они должны переноситься на несущую радиочастоту. В некоторых протоколах кабельной передачи данных также применяется модуляция, позволяющая повысить скорость передачи. Это называется «широкополосной передачей».
Выше: модулирующий сигнал, исходный сигнал

Используя составные символы, в каждом можно передавать по несколько бит. Например, если скорость передачи символов равна 4800 бод, и каждый символ состоит из двух бит, полная скорость передачи данных будет 9600 бит/с. Обычно количество символов представляется какой-либо степенью числа 2. Если N – количество бит в символе, то число требуемых символов будет S = 2N. Таким образом, полная скорость передачи данных:

R = скорость в бодах × log₂S = скорость в бодах × 3.32 log₁₀S

Если скорость в бодах равна 4800, и на символ отводится два бита, количество символов 22 = 4.

Тогда битрейт равен:

R = 4800 × 3.32log(4) = 4800 × 2 = 9600 бит/с

При одном символе на бит, как в случае с двоичным форматом NRZ, скорости передачи в битах и бодах совпадают.

Многоуровневая модуляция

Высокий битрейт можно обеспечить многими способами модуляции. Например, при частотной манипуляции (FSK) в каждом символьном интервале для представления логических 0 и 1 обычно используются две различные частоты. Здесь скорость передачи в битах равна скорости передачи в бодах. Но если каждый символ представляет два бита, то требуются четыре частоты (4FSK). В 4FSK скорость передачи в битах в два раза превышает скорость в бодах.

Еще одним распространенным примером является фазовая манипуляция (PSK). В двоичной PSK каждый символ представляет 0 или 1. Двоичному 0 соответствует 0°, а двоичной 1 – 180°. При одном бите на символ скорость в битах равна скорости в бодах. Однако соотношение числа бит и символов несложно увеличить (см. Таблицу 1).

Источник

Скорость передачи данных

Оглавление

Меры скорости передачи данных

Скорость передачи данных (C) рассчитывается из количества данных (D) за период времени (t):

В областях, где используется параллельная передача данных (особенно при доступе к памяти данных через шину данных ), скорость передачи также часто указывается в байтах в секунду (байт / с, для краткости бит / с ), которая обычно кратна 8 битам. в секунду; Вы должны обратить внимание на то, имеет ли скорость передачи z. B. указывается как 1 МБ / с или 1 Мбит / с (первое в восемь раз больше скорости второго). Однако указание в бодах неверно, поскольку это единица измерения шаговой скорости или символьной скорости (скорости передачи).

Взаимосвязь между скоростью передачи данных, пропускной способностью и скоростью ходьбы

Пропускная способность канала (максимальная скорость передачи данных), пропускная способность и скорость шага взаимосвязаны. Эта взаимосвязь описывается законом Шеннона-Хартли и также называется кубоидом связи коммуникационных технологий. Для канала передачи с полосой пропускания B и отношением сигнал / шум SNR с аддитивным белым шумом максимально достижимая безошибочная скорость передачи данных C имеет следующее соотношение:

Это означает, что и полоса пропускания, и отношение сигнал / шум влияют на пропускную способность канала. Заранее заданная скорость передачи данных может быть достигнута как в канале передачи с большим отношением сигнал / шум и небольшой полосой пропускания, так и в канале с более низким отношением сигнал / шум, но, соответственно, большей полосой пропускания.

В любом случае пропускная способность канала представляет собой верхнюю границу скорости передачи данных; Это означает, что никаким методом невозможно передать больше информации в единицу времени через канал, чем указано его пропускной способностью ( теорема кодирования источника Шеннона ):

Примеры скоростей передачи данных

Проводной

Беспроводной

Более высокие скорости передачи данных новых технологий все в большей степени позволяют передавать все более широкополосные аудио- и видеосигналы.

Источник