Advanced Format

Ефективність різних форматів розмітки секторів жорстких дисків: зверху-розмітка з традиційними 512-байтними секторами вимагає більшої кількості службових міток і ECC-даних, знизу-Advanced Format, технологія 4k (сектори розміром 4 кібібайта) дозволяє зменшити місце, необхідне для службових міток; ECC-дані можуть зберігатися в кінці сектора або розподілено — «distributed ECC».

Advanced Format (розширений формат) — формат розмітки області зберігання даних на жорстких дисках нового покоління, виконаних за технологією 4K (використання фізичних секторів розміром 4 кібібайт замість традиційних 512 байтів), розроблений IDEMA Long Data Sector Committee.

Дана розмітка вимагає вирівнювання дискових розділів по зсувах, кратним 4-КіБ блоку, це реалізовано в більшості операційних систем, випущених після 2010 року і в форматі таблиці розділів GPT.

Опис

Перехід на новий формат дозволив виробнику ширше використовувати у виробництві жорстких дисків нанотехнології (зменшення ширини доріжки до 70-80 нм), знизити собівартість виробництва і, як наслідок, ціну кінцевого продукту для споживача, значно підвищити корисний обсяг області зберігання даних диска, поліпшити його функціональні якості (знизити час читання/запису і доступу, знизити гучність, нагрівання, знос механіки диска).

Використання розбивки жорстких дисків на 512-байтні сектори — спадщина перших поколінь жорстких дисків, яке в сучасних умовах практично себе зжило. У сучасних комп'ютерах кластери, рівні одному-двом секторам (512-1024 байт), використовуються вкрай рідко (наприклад, для файлової системи NTFS у Microsoft Windows XP рекомендований розмір кластера, тобто розмір за замовчуванням, дорівнює 4 КіБ^[1], тому в таких малих фізичних секторах вже давно немає практичної необхідності, в той час, як вони були істотним стримуючим фактором для виробника, що перешкоджає впровадженню прогресивних технологій ущільнення запису.

У колишньому форматі для коду корекції помилок (ECC) використовувалося поле довжиною 50 байтів, що забезпечувало ефективність форматування (відношення доступного користувачеві обсягу накопичувача до його фактичного обсягу) 87 %. У Advanced Format довжина поля корекції помилок становить 100 байтів (на 4096 байтів даних). В результаті ефективність форматування вдалося підвищити до 96 %, а обсяг доступного користувачеві дискового простору збільшується на 7-11 %^[2].

Сумісність

Для сумісності з існуючими операційними системами (Windows XP і нижче) перші модифікації дисків з Advanced Format (AF) використовували 512-байтні сектори для взаємодії по шинах даних (SATA, SAS). Використання фізичних секторів розміром 4 кібібайти декларується в даних ідентифікації диска^[3], звідки цю інформацію можуть отримувати драйвери. IDEMA передбачала^[4] перехід на використання 4-кібібайтних блоків на шинах даних, але станом на лютий 2012 року немає масового виробництва таких дисків.

Advanced Format підтримується Windows Vista і пізнішими версіями Windows, а також сучасними дистрибутивами Linux з ядром версії від 2.6.31, особливо повно з версії 2.6.34,^[5][6] і Mac OS X. Підтримка Advanced Format полягає в оптимізації доступу 4-кібібайтними блоками на правильних кордонах і розбитті диска на кордонах не менше 4 КіБ (Windows Vista, сучасний Linux — не менше 1 МіБ^[7]).

Вирівнювання розділів в застарілих ОС

При використанні накопичувача з технологією Advanced Format в операційній системі Windows XP і більш ранніх відбувається різке зниження швидкодії (швидкості читання і запису складають кілька мебібайт в секунду)^[8] внаслідок невідповідності (зсуву) програмних кластерів і фізичних секторів на диску, в результаті якого один кластер перекриває два сектори, що призводить до подвоєння числа операцій читань/запису і, в підсумку, не тільки до уповільнення роботи, але і до підвищеного зносу жорсткого диска. Це викликано тим, що перший розділ диска типово починається з сектора 63, тобто не кратного 8^[9]. Для вирішення цієї проблеми компанія Western Digital випустила спеціальну утиліту "WD Align System Utility»^[10][11], яка зсуває вміст диска на 1 сектор. Альтернативно, технологія Seagate SmartAlign, вбудована в диски Seagate, дозволяє використовувати Advanced Format без застосування спеціального програмного забезпечення^[12]. Western Digital також дозволяє змінювати фізичне зміщення блоків перемикачем на диску, проте в деяких реалізаціях це має проблеми з корекцією кількості доступних блоків^[3].

Існують також спеціальні утиліти сторонніх виробників, наприклад, Paragon Alignment Tool, які дозволяють вирівнювати розділи дисків і підвищувати їх продуктивність.

Емуляція 512-байтного сектора пристрою

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Фізичний сектор 1								Фізичний сектор 2

Примітки

1. Размеры кластеров NTFS для крупных томов. Архів оригіналу за 5 червня 2012. Процитовано 31 січня 2022.
2. WD переходит на новый формат, увеличивающий ёмкость HDD на 7-11%. Архів оригіналу за 1 жовтня 2013. Процитовано 3 вересня 2017.
3. диски с 4K блоками. Архів оригіналу за 17 червня 2012.
4. The Advent of Advanced Format. Архів оригіналу за 17 червня 2012.
5. How to install a WD Advanced Format Drive on a non-Windows Operating System (англ.). Western Digital. Архів оригіналу за 22 грудня 2014. [Архівовано 2014-12-22 у Wayback Machine.]
6. Переход к жестким дискам с секторами размером 4 КБ (Advanced Format). Seagate. Архів оригіналу за 31 січня 2022. Процитовано 22 жовтня 2019.
7. fdisk update. Архів оригіналу за 31 січня 2022. Процитовано 31 січня 2022.
8. Windows XP will Have Issues with Advanced Format HDD’s [Архівовано 31 січня 2022 у Wayback Machine.] (англ.)
9. HDD Advanced Format - Конференция iXBT.com. Архів оригіналу за 31 січня 2022. Процитовано 31 січня 2022.
10. Windows 32 bit OS: WD Align System Utility - Powered by Paragon : [арх. 24.07.2010] // support.wdc.com.
11. Windows 64 bit OS: WD Align System Utility - Powered by Paragon : [арх. 17.07.2010] // support.wdc.com.
12. http://www.seagate.com/docs/pdf/ru-RU/whitepaper/mb6101_smartalign_technology_faq.pdf [Архівовано 31 січня 2022 у Wayback Machine.] Технология SmartAlign Вопросы и ответы

Посилання

• Технология Advanced Format. Справочный документ [Архівовано 4 березня 2016 у Wayback Machine.]
• О технологии Advanced Format на официальном сайте WD с описанием как устанавливать диск в Windows XP и во внешние USB контейнеры
• Western Digital’s Advanced Format: The 4K Sector Transition Begins [Архівовано 23 березня 2010 у Wayback Machine.] (англ.)
• How to install a WD Advanced Format Drive on a non-Windows Operating System : [арх. 22.12.2014].
• Подробная статья о технологии Advanced Format на официальном сайте Seagate [Архівовано 31 січня 2022 у Wayback Machine.]
• Windows MBR and Advanced Format Drives (e512) : [арх. 03.11.2016] // SANS Digital Forensics and Incident Response Blog. — 28.07.2010.
• Инструмент выравнивания разделов Paragon Alignment Tool: быстрое увеличение производительности систем : [арх. 30.01.2022] // www.paragon.ru.
• Что такое выравнивание разделов и зачем оно мне? [Дубликат] : [арх. 30.01.2022] // qastack.ru.