Чому вони ставлять «процесори» на жорсткі диски?

Що це означає, коли жорсткі диски мають процесор на жорсткому диску? Як це працює, і яку користь вона має?

Я не розумію - процесор на комп'ютері є процесором, а жорсткий диск передає його вміст до оперативної пам'яті комп'ютера. Чи додаткові процесори попередньо обробляють дані?

Ось кілька прикладів.

1. Western Digital WD Чорний WD1002FAEX 1TB "Подвійна швидкість процесора"
2. NETGEAR ReadyNAS 312 Двосекційний бездисковий мережевий пристрій "Двоядерний процесор Intel 2.1 ГГц і 2 Гб вбудованої пам'яті"

Також маршрутизатори тепер мають процесори. Чому це необхідно? Я припускаю, що це має сенс - певна логіка повинна відбутися для того, щоб пакети були прочитані, щоб дізнатися, на які порти їх відправити, але чому старі маршрутизатори не потребували їх?

Приклад бездротовий маршрутизатор з процесором : "Двоядерний процесор"

Я здивований, тому що модель машини Неймана не містить процесорів для зберігання .

Що ж, HDD завжди мав процесори, головним чином для кешування даних і виконання інших речей HDD, таких як маркування поганих блоків тощо.

Продукт Netgear, з яким ви з'єдналися, є NAS, що дозволяє відтворювати медіа з нього через мережу, тому це не HDD. Це більше схоже на мережевий жорсткий диск з деяким фантастичним програмним забезпеченням, що дозволяє передавати інформацію по мережі.

Старі маршрутизатори також мали процесори, хоча раніше вони були повільними і зовсім не рекламувалися. WRT54G, який вийшов у 2002 році, мав Broadcom BCM4702, що працює на частоті 125 МГц. Не дуже швидко. Проте в ці дні ми вимагаємо більше від маршрутизаторів, а такі функції, як VPN, вимагають більш швидких процесорів.

Процесор є a процесор; є й інші. Процесор - це те, що запускає програмний код, тому будь-який пристрій, що має прошивку (яка є кодом), має якийсь процесор.

Жорсткий диск має свій власний (малий) процесор, який працює з прошивкою, що реалізує протокол інтерфейсу (наприклад, SATA або SCSI) і управляє двигунами диска. Подумайте про свій жорсткий диск як про спеціалізованому комп'ютері всередині комп'ютера; Кабель SATA нагадує мережевий кабель, який дозволяє спілкуватися з "головним" комп'ютером.

NAS - це комп'ютер з програмним забезпеченням файлового сервера. В принципі, це не відрізняється від налаштування спільних папок на комп'ютері; NAS працює з більш легкою операційною системою на більш повільному процесорі, але виконує по суті ту ж саму роботу. Те ж саме стосується маршрутизатора.

Якщо б ви могли детально розглянути роботу типового настільного ПК, ви знайдете процесори повсюди. Якщо у вас є клавіатура і миша, підключені до портів USB, то в клавіатурі є процесор, а один - миша, що говорить по протоколу USB.

У випадку жорсткого диска, для даного процесора потрібно багато речей. По-перше, процесор повинен розташувати голову, почекати відповідного моменту, а потім відправити дані на пластини. Коли CPU просить прочитати купу даних, процесор знаходить оптимальний порядок для отримання даних з диска, і, можливо, навіть отримує деякі додаткові дані, які пройшли під головою, щоб потрапити в кеш у випадку, якщо процесор запитає про це. далі.

Сучасні жорсткі диски також можуть виконувати перевірку стану здоров'я SMART у фоновому режимі. CPU не зобов'язаний займатися цими речами, окрім того, щоб періодично запитувати результати.

Сучасні "маршрутизатори" SoHo - це не просто маршрутизатори. Вони також є точками доступу, комутаторами, DHCP-серверами, веб-серверами, і вони реалізують NAT, брандмауери, іноді навіть функції NAS, і багато інших речей. Їх процесори мають багато роботи.

В основному, процесор настільки дешевий для реалізації в ці дні, що вони використовуються практично в будь-якому випадку, коли вони мають сенс. Виняток становлять випадки, коли завдання є дуже простим або де потрібна висока продуктивність. Чорт, є, мабуть, навіть один у вашому блоці живлення для керування швидкістю обертання вентилятора та оптимізації споживання енергії.

Багато сучасних «розумних» приладів є по суті повноцінними комп'ютерами, часто використовуючи деякий клон Linux. Якщо пристрій достатньо дозволений, або був укорінений / jailbroken, ви могли б попрацювати з ним, встановити нові пакети або навіть змінити ОС. Вони, звичайно, використовують процесори.

Приклади включають телефони, телевізори, DVD-програвачі, електронні книги, NAS коробки, домашні маршрутизатори, модеми та позадіапазонне керування на серверах, які є фактично всіма комп'ютерами з власною ОС.

Але навіть безглузді пристрої мають процесори, часто звані мікроконтролерами, відповідальними за напр. читання та записування даних. Картка Micro SD у телефоні містить процесор, а SIM-карта має іншу, здатну працювати з додатками Java.

Навіть найпростіші дитячі іграшки, як світлофор, мають мікроконтролер, тому що це простіше і легше дешевше реалізувати світлову логіку в програмному забезпеченні мікроконтролера, ніж у дискретних компонентах.

Щоб відповісти на ваше конкретне запитання жорстких дисків що ніхто, здається, не звернувся.

SATA (і всі інші інтерфейси, які я можу придумати) працює з блоками. Команди визначаються (серед багатьох інших) для читання і запису конкретних фізичних блоків зберігання, а дані надаються через кабель інтерфейсу вкладень. Цю команду треба де-небудь обробити, що може бути зроблено або в програмному забезпеченні, що працює на вбудованому процесорі, або з використанням якоїсь чистої апаратної установки, яка, ймовірно, повинна робити багато чого іншого.

Вгадайте, що дешевше, фізично менше, далеко не навряд чи легше працювати, і зазвичай набагато більш універсальний? Це правильно, процесор, невелика кількість програмної пам'яті (flash, EPROM, ROM або будь-що інше, що відповідає вашим потребам) і невелика кількість оперативної пам'яті, останні дві з яких, якщо ваші потреби досить скромні, можуть навіть бути включені в Сам процесор (див., наприклад) ПІК сімейства мікроконтролерів ).

Також пам'ятайте, що дискові пластини фактично не зберігають біти. Вони зберігають кодування бітів магнітного потоку. Щось повинні обробляти показання потоку, що надходять з головки зчитування, або обробляти дані у переходи потоку, які будуть надані голові запису. Якщо читання недосконале, то використовуються дані виправлення помилок (зберігаються разом з даними) в ідеалі (на жаль не завжди так ) виправити помилку і повернути хороші дані, а не сміття, або повернути помилку, якщо проблема надто сувора, щоб її можна було виправити. Знову ж таки, це найпростіше реалізувати в програмному забезпеченні, яке має працювати на чомусь, а процесор з деякою пам'яттю знову підходить для цього досить добре.

Наявність великої кількості обчислювальної потужності на платі означає, що ви можете використовувати більш просунуті схеми кодування та відновлення помилок, які у випадку жорстких дисків означають, що ви можете втиснути більше даних на ту ж саму фізичну поверхню. Кінцевим результатом є більша ємність для зберігання, ніж у іншому випадку. Обробна потужність мікроконтролера самого жорсткого диска, однак, не має критичного значення для користувача приводу.

Пробачте мене, якщо я перекрив цей момент, але ще не прочитав його у відповідях (хоча всі інші відповіді великі).

Розгортання процесорів до апаратного обладнання також знижує навантаження вашого центрального процесора, який є процесором на материнській платі.

Подумайте про комп'ютер з одним процесором, який повинен робити кожну роботу, яку потрібно зробити. Керування пам'яттю, керування шиною, керування конкретними розрахунками на жорсткому диску (обертання диска, доступ, величина для запису, читання тощо)

Якщо все що потрібно зробити, виконується процесором, ніж не було б багато час залишилося для виконання ваших фактичних завдань

Почнемо з очевидного - ті "процесори" завжди були на якомусь рівні. З більш старими дисками, вони були в контролер карт, і ні з чим наближається сучасні, жорсткі диски мали контролери дисків - Позначення "IDE" для накопичувачів pata означає той факт, що електроніка була на борту на відміну від окремої картки.

Хоча традиційно це були мікроконтролери, мій ssd - самсунг 840 має три ядра на основі процесора. Ці чіпи виконують такі функції, як вирівнювання зносу, обробка різноманітних внутрішніх перекладів (наприклад, перетворення команд ATA або SCSI на щось, що є приводом електроніки), а також два чинники: багато більш складні, ніж раніше, і процесори дешевше і швидше ніж вони мали на увазі, означає, що має сенс урізати ядро ​​загального призначення у диск. Однак, так, ці процесори завжди були там.

З маршрутизаторами завжди мали мікросхеми або керн-ядра - їм в основному потрібна влада для запуску веб-сервера, а також маршрутизація і так далі. Багато приєднані до мережі диски використовують подібні або кращі ядра, щоб вони могли обробляти такі речі, як smb або адміністративна сторінка.

Що стосується цього питання протягом багатьох років, клавіатури мали ті ж процесори M68K, які ви знайдете у багатьох старих комп'ютерах, і є мишей з ручками для обробки речовин, таких як фантазія, і все швидше.

Також маршрутизатори тепер мають процесори. Чому це необхідно? Я припускаю, що це має сенс - певна логіка повинна відбутися для того, щоб пакети були прочитані, щоб дізнатися, на які порти їх відправити, але чому старі маршрутизатори не потребували їх?

Маршрутизатори завжди мали процесор. Два оригінальних маршрутизатора - це програмне забезпечення, що працює на PDP-11 (так, наступник машини, на якій спочатку написано Unix). Одна була розроблена в Стенфорді, а інша - в МІТ. Маршрутизатор Стенфорду пізніше отримав ліцензію на невеликий запуск під назвою Cisco Systems. Cisco перепакувала комп'ютери PDP у спеціальні корпуси, надіславши ярлик "Cisco" і продавши їх як маршрутизатори.

Так ось що використовували старі маршрутизатори - процесори.

Я пам'ятаю, як я прочитав інтерв'ю одного з засновників Cisco, який сказав щось на зразок: "це перевага продажу програмного забезпечення як металевих ящиків - вам не потрібно переконувати людей не передавати їх своїм друзям". Мій google-fu не вдається мені сьогодні, тому я не можу знайти фактичну цитату. Це були дні, коли певний засновник невеликої компанії під назвою Microsoft переконав людей, що вони повинні платити за програмне забезпечення (тоді це була рання версія Basic).

Все напів-автономне обладнання з моменту народження комп'ютерної революції на ньому було свого роду "Процесором".

Те, що ви бачите, - це поточна корупція і половина істини, які поширюються через наше суспільство завдяки ревним маркетинговим агентствам, де продавці заохочуються все більше і більше, і змушені вважати, що вони є зірками шоу, просто тому, що вони самі роблять. прибутку.

Справа в тому, що все, що має виконувати набір завдань, коли наступна ітерація процесу може відрізнятися від попередньої ітерації, повинна мати якийсь інтерпретатор, який може мати сенс в інструкціях, які дає пристрій , а потім реагувати на ці вказівки якимось чином.

Ще в туманах часу, термінології типу "Контролери", де норма, але вони все-таки зводилися до того ж.

Візьмемо для прикладу "жорсткий диск IDE, з його контролером IDE", хоча це не є процесором в тому ж сенсі, що ви думаєте про центральний процесор на головній платі вашого комп'ютера, він ніколи не є ще одним процесом.

Головний комп'ютер передає "Коди ОП" (короткі коди операцій) по шині (PCI, ISA, MCI, PCIe або ін.) До контролера дисків, контролер зчитує цей код і всі дані, які він надає, і повертає їх у фізичних операціях, які потім змушують привід переміщати голови до потрібного місця і читати запитані дані.

Маршрутизатори мають ще більш тривалу історію, Cisco вже побудувала мережеву передачу для кращої частини останніх 50 років і більше, і кожен з цих пристроїв мав у своєму розпорядженні спеціальний контролер / процесор. Цей процесор був розроблений компанією Cisco, для компанії Cisco, спеціально з метою програмування та контролю всього діапазону чи маршрутизаторів і маршрутизаторів. Перемикачі.

Графічні карти - це ще одна річ, ви чуєте, як люди нагадують термін "GPU", так як це якась містична річ, яка тільки робить графіку. Це не, це масово паралельний математичний алгоритм процесора, Iv'e тільки що закінчив робити технічні редагування на книгу на Nvidia CUDA, і те, що я дізнався про Nvidia GPU був досить дивовижний, ці речі процесора в їх власному праві, процесори, які є розроблені для виконання спеціалізованих робіт, але вони все ще напівінтелектуальні і здатні працювати на багатьох різних типах.

Як вже було зазначено, Netgear Readynas насправді більше схожий на повний комп'ютер у своєму власному праві. Він спеціально розроблений, щоб функціонувати лише як віддалений пристрій зберігання даних.

Якщо ви хотіли б там було б нічого не заважає вам від перепрограмування пристрою Netgear з новим програмним забезпеченням і зробити його функцію прекрасно, як веб-сервер, сервер баз даних або навіть невеликий сервер розвитку Linux. (Швидкий пошук покаже вам більш ніж кілька проектів, спрямованих на те, щоб зробити таку річ з цими блоками NAS)

Що стосується процесора, то це може здивувати вас, дізнавшись, що це не тільки жорсткі диски, які мають "процесори" в ці дні, спробуйте цей маленький експеримент.

Вийдіть на вашу кухню і подивіться, скільки процесорів ви можете розраховувати.

Я готовий посперечатися, що ваш холодильник / морозильник, пральна машина, посудомийна машина, духовка та мікрохвильова піч (принаймні) мають певний процесор, він не може бути процесором Intel Core i7, але він все ще є процесором, він призначений для того, щоб тихо сидіти, інтерпретуючи інструкції, що надсилаються їм іншими електричними / цифровими схемами, які він потім перетворює на фізичні операції, які ви бачите.

Так яке ж визначення процесора?

Ну, це трохи важко зафіксувати в ці дні, але в цілому визначення "Процесора" - це щось подібне "Будь-який автономний блок, здатний діяти на зовнішні входи напів інтелектуальним способом, і виробляти відомий набір виходів, отриманих з цих входів"

Таким чином, будь-яка окрема одиниця, схема, мікросхема або автономна машина, яка може здійснювати фізичне прояв деяких відомих процесів, заснованих на безлічі попередньо визначених вхідних даних, може вважатися процесором деякого опису.

Хоча жорсткі диски та картки флеш-медіа не завжди включали процесори, їхній дизайн підпорядкований досить простому принципу: щось З процесором необхідно знати, що необхідно для зберігання і отримання даних. Якщо запам'ятовуючий пристрій не містить процесор, але підключений до чогось, що робить, то апаратне забезпечення повинно дозволяти зберігати та отримувати інформацію, використовуючи точну послідовність кроків, які очікує підключений пристрій. Навіть якщо зберігання та отримання інформації іншим способом може бути більш ефективним, не може бути жодного способу, за допомогою якого підключена система може знати про нього.

Як приклад, більшість жорстких дисків працюють, намагнічуючи кожну частину диска в одному з двох напрямків. Якщо "L" являє собою намагніченість в одному напрямку протягом певного періоду часу, то "R" являє собою намагніченість в іншому протягом тієї самої кількості часу, намагаючись зберегти дані безпосередньо за допомогою "L" для представлення "1" і " R "представляти" 0 "було б дуже ненадійним через двох факторів:

1. Довгий рядок з одиниць або нулів представляв би довгий рядок Ls або Rs, який, у свою чергу, може бути неправильно прочитаний як трохи довший або трохи коротший рядок. Наприклад, якщо привідний двигун працює на 5% повільніше при зчитуванні даних, ніж при його написанні, те, що було записано як рядок з 20 Ls, може бути неправильно прочитано як рядок з 21 Ls.

2. Дві рядки Ls, розділені невеликим числом Rs, можуть поширюватися на цю маленьку рядок Rs і "з'їсти". Так само дві рядки Rs відокремлені невеликим числом Ls.

Через ці фактори диски зазвичай повинні кодувати інформацію в прогони Ls і Rs, довжина яких падає між деякими максимальними і мінімальними; оптимальні значення максимальної та мінімальної довжини можуть змінюватися залежно від якості електроніки, двигуна, головки та носія. Крім того, оскільки зовнішні доріжки на диску більше, ніж внутрішні доріжки, вони можуть зберігати коротші прогони Ls і Rs, ніж зовнішні доріжки.

Для того, щоб інформація була збережена на диску, вона повинна бути підключена до того, що знає, як перетворювати дані в рядки Ls і Rs, які засоби масової інформації зможуть утримувати. Якщо акт перетворення Ls і Rs був відповідальністю контролера, який був окремим від самого приводу, тоді диск повинен використовувати тільки формати, які розуміють будь-які контролери, до яких він може бути підключений. Переміщення контролера в збірку дисків полегшує цю проблему: якщо кожен виробник поставляє привід з контролером, який може зрозуміти, як він зберігає дані, не доведеться турбуватися про те, чи будуть інші контролери розуміти ці дані, оскільки інформація буде лише зберігається і витягується за допомогою контролера, що міститься в вузлі приводу.

Як вже пояснювали люди, багато периферійних пристроїв / пристроїв завжди мали процесори для забезпечення їх основних функцій, і навіть відносно базові маршрутизатори фактично малі сервери (найбільш помітним аспектом для кінцевого користувача були б веб-майстри конфігурації, вам потрібні IP-стек, веб-сервер і т.д. і процесор для їх запуску).

Але ви також повинні розуміти, що сучасний споживчий NAS навіть більше, ніж звичайно, зазвичай ви можете увійти на нього через веб-браузер і матимете доступ до графічного інтерфейсу з багатьма додатками, системою керування програмним пакетом, кількома службами для передачі мультимедійних файлів, запускати автоматичні оновлення, читати інші запам'ятовуючі пристрої, підключені до порту USB, тощо, так що майже повноцінне робоче середовище (хоча деякі роботи для графічного інтерфейсу спільно використовуються з клієнтською машиною).

Все жорстких дисків завжди мали процесори. Все маршрутизатори завжди мали процесори.

Ваша відеокарта має процесор. Завжди є. Ваша мережева карта має процесор. Завжди є. У вашому принтері є процесор, клавіатура, миша, а також увімкнення та ввімкнення. Мені було б важко думати про пристрій, підключений до комп'ютера, у якого немає процесора.

Зараз вони рекламуються більше, тому що їхня продуктивність є більш критичною, тому що ми пропонуємо цим пристроям робити все більше і більше.

Практично не існує пристрою в комп'ютерній електроніці, яке є настільки безглуздим, що може виконувати свою роль без процесора - принаймні практично все має кодувати сигнал у якийсь час. Якщо цей сигнал змінюється, повинні існувати правила щодо того, як він змінюється, і процесор виконує ці правила.

Дрейфуючи трохи далі від питання, але підсилюючи у всіх є процесори Тема, ще в 80-х я був sysadmin відповідає за кілька VAX / VMS мейнфреймів.

У нас дуже швидко (шумно) смуговий принтер який керував банком молотків, що потрапив у високошвидкісну смугу високого розтягування. Я думаю, що це був принтер на 600 рядків за хвилину. Це повністю сформовано 132 символи, а не лінія точок.

Щоб керувати тим часом, як молотки потрапили в групу, вона мала деякі прості електронні схеми. Це потребувало іншої програми залежно від діапазону - ви могли мати ще більш швидкі смуги, які мали лише великі літери (кілька наборів ASCII на одній смузі).

Програма для цього процесора зберігалася на паперовій стрічці, яка також була прочитана в безперервному циклі, кожен раз при включенні принтера (так, більшість часу працювала).

Я тільки дізнався, коли мій оператор захоплено чистив принтер і знайшов паперову стрічку. На щастя, він зрозумів, що це не просто відбиток паперу і не намагається його видалити.

Що це означає, коли жорсткі диски мають процесор на жорсткому диску?

Це означає, що диск має невеликий процесор. Як правило, будь-який пристрій, що має процесор, матиме прошивку.

Як це працює і яку користь вона має?

Комп'ютерна периферія є складною. Наприклад, акт читання і запису даних на дисковод для гнучких дисків досить залучений. Необхідно маніпулювати апаратним забезпеченням, яке переміщує головку диска, а потім шукати заголовки секторів, з'ясовуючи, чи дані, що надходять на рядок читання, мають сенс відповідно до протоколу тощо.

Візьмемо спрощений приклад читання дисків з гнучкими дисками: Напевно, найбільш рудиментарним способом спілкування ЦП з зовнішнім світом є порти вводу-виводу. Ці порти підключені до ліній на материнській платі або сокетах - якщо електроенергія проходить через лінію, то 1 видно процесору на порту, коли він читається, якщо ні, то 0 буде видно ЦП. Аналогічно для запису, CPU може записати 1 до порту, щоб зробити електроенергію через лінію, або встановити його на 0, щоб зупинити це.

Отже, для дисковода для гнучких дисків скажемо, що у вас є лінія, підключена до головки читання / запису дискети. Щоб прочитати дані, потрібно почекати "розворот потоку" - в основному зміну магнітної енергії, яка призведе до того, що лінія перейде від 0 до 1 або 1 до 0. Потім потрібно відстежувати, скільки часу Ви виявляєте другий поворот потоку, і продовжуйте робити це, поки ви не отримаєте всі біти у вашому секторі, і не помістіть ці виміряні тривалості разом, щоб відновити дані. Це навіть не потрапляє в такі речі, як переміщення голови приводу або чекає, щоб привідний двигун досягав нормальної швидкості, щоб ваші тривалості не зіпсувалися, і враховуючи той факт, що два двигуни, ймовірно, не є такими самими, що вам потрібно бути гнучким у ваших вимірах.

Сподіваюся, що це звучить складно, тому що воно є.

Так що, ви можете запрограмувати звичайний комп'ютерний процесор для цього, але оскільки він дуже чутливий до часу, процесор вашого комп'ютера не може зробити багато чого іншого, поки це відбувається. Старі комп'ютери, які дійсно зробили щось на кшталт цього у всіх процесорах / програмному забезпеченні, щоб заощадити гроші, як старий Apple IIe, не могли нічого зробити під час читання / запису на диск з цієї причини.

Розмістивши невеликий процесор у накопичувачі, маючи контролер на материнській платі, який є просто комунікаційною шиною, ваш процесор може запускати інші програми, отримувати / передавати дані на диск, використовуючи шину, і розвантажувати більшу частину фізичного низького рівня Рівень роботи самого диска. Крім того, з удосконаленням технології, програмування на низькому рівні для його обробки може залишатися в диску, і немає потреби змінювати програми на комп'ютері для роботи з різними внутрішніми дисками.

Що стосується маршрутизаторів, фактична функція маршрутизації низького рівня не складна в апаратному забезпеченні, і багато маршрутизаторів на рівні підприємств роблять саме це, але це такі речі, як брандмауер, перенаправлення портів, контроль доступу та веб-інтерфейс або консоль, які є достатньо складними, щоб потребувати CPU для цього.

Я здивований, тому що модель машини Неймана не містить процесорів для зберігання

У моделі Неймана не існує нічого, що говорить про те, що периферійні пристрої самі по собі не можуть бути машинами фон Неймана. Те, що робить периферійну периферію, полягає в тому, що процесор може відправляти команди за допомогою шини або іншого механізму вводу-виводу і повертати результати.