Почему они ставят "процессоры" на жесткие диски?

Question

Что это означает, когда на жестких дисках есть процессор на жестком диске? Как это работает, и какую пользу это имеет?

Я не понимаю - процессор на компьютере является процессором, а жесткий диск передает его содержимое в оперативную память хост-компьютера. Дополнительные процессоры как-то предварительно обрабатывают данные?

Вот некоторые примеры:

1. Western Digital WD Black WD1002FAEX 1 ТБ "Двойная скорость процессора"
2. NETGEAR ReadyNAS 312 2-отсекное бездисковое сетевое хранилище «Двухъядерный процессор Intel 2,1 ГГц и 2 ГБ встроенной памяти»

Кроме того, маршрутизаторы теперь также имеют процессоры. Почему это необходимо? Я предполагаю, что это имеет смысл - должна быть определенная логика для пакетов, которые будут считываться, чтобы знать, на какие порты отправлять их, но почему старые маршрутизаторы не нуждаются в них?

Пример беспроводного маршрутизатора с процессором: «Двухъядерный процессор»

Я удивлен, потому что модель машины фон Неймана не включает процессоры в хранилище ,

Answer 1

Процессора является процессор; Есть и другие. Процессор - это то, что выполняет программный код, поэтому любое устройство с микропрограммой (то есть кодом) имеет какой-то процессор.

Жесткий диск имеет свой собственный (небольшой) процессор с микропрограммой, которая реализует интерфейсный протокол (например, SATA или SCSI) и управляет двигателями привода. Думайте о своем жестком диске как о специализированном компьютере в компьютере; SATA-кабель похож на сетевой кабель, который позволяет ему общаться с "главным" компьютером.

NAS - это компьютер с программным обеспечением файлового сервера. В принципе, это не отличается от настройки общих папок на вашем компьютере; NAS работает под управлением более легкой операционной системы на более медленном процессоре, но выполняет практически ту же работу. То же самое касается роутера.

Answer 2

Ну, на жестком диске всегда были процессоры, в основном для кеширования данных и выполнения других операций с жесткими дисками, таких как маркировка поврежденных блоков и т.д.

Связанный с Netgear продукт представляет собой NAS, который позволяет вам передавать потоковое мультимедиа через него по сети, поэтому на самом деле это не жесткий диск. Это больше похоже на жесткий диск, подключенный к сети, с каким-то необычным программным обеспечением, которое позволяет вам передавать информацию по сети.

Старые маршрутизаторы также имели процессоры, хотя раньше они работали медленно и вообще не рекламировались. WRT54G, который вышел в 2002 году, имел Broadcom BCM4702, работающий на 125 МГц. Не очень быстро на самом деле. Однако в наши дни мы требуем большего от маршрутизаторов, а такие функции, как VPN, требуют более быстрых процессоров.

Answer 3

Если бы вы могли подробно рассмотреть работу типичного настольного ПК, вы бы нашли процессоры повсюду. Если у вас есть клавиатура и мышь, подключенные к USB-портам, внутри клавиатуры есть процессор, а другой - внутри мыши, говорящий по протоколу USB.

В случае с жестким диском этот процессор может выполнять множество функций. Прежде всего, процессор должен расположить головку, подождать подходящего момента, а затем отправить данные на планшеты. Когда ЦП запрашивает чтение группы данных, он находит оптимальный порядок для извлечения этих данных с диска и, возможно, даже извлекает некоторые дополнительные данные, которые случайно прошли под головкой, для помещения в кэш на тот случай, если ЦП запрашивает их. следующий.

Современные жесткие диски также могут выполнять проверку работоспособности SMART в фоновом режиме. Процессору не нужно заниматься этими вещами, кроме как периодически запрашивать результаты.

Современные SoHo-роутеры - это не просто роутеры. Они также являются точками доступа, коммутаторами, DHCP-серверами, веб-серверами и реализуют NAT, межсетевой экран, иногда даже функции NAS и массу других вещей. У их процессоров есть тонны работы.

В принципе, процессоры настолько дешевы для реализации в наши дни, что они используются практически в любом случае, где они имеют смысл. Исключение составляют случаи, когда задача очень проста или требуется высокая производительность. Черт возьми, возможно, в вашем блоке питания есть даже один для управления скоростью вращения вентиляторов и оптимизации энергопотребления.

Answer 4

Многие современные "умные" устройства на самом деле являются полноценными компьютерами, на которых часто работает какой-то клон Linux. Если устройство достаточно допустимо или укоренилось / взломано, вы можете использовать его, устанавливать новые пакеты или даже менять ОС. Они, конечно, используют процессоры.

Примерами могут служить телефоны, телевизоры, DVD-плееры, устройства для чтения электронных книг, устройства NAS, домашние маршрутизаторы, модемы и внеполосное управление на серверах, которые на самом деле представляют собой целые компьютеры с собственной ОС.

Но даже в немых устройствах есть процессоры, часто называемые микроконтроллерами, которые отвечают, например, за чтение и запись данных. Карта памяти Micro SD в вашем телефоне содержит процессор, а на SIM-карте - другой, способный запускать приложения Java.

Даже простые детские игрушки, такие как светофор, имеют микронтроллер, так как проще и дешевле внедрить световую логику в программное обеспечение микроконтроллера, чем в дискретные компоненты.

Answer 5

Чтобы ответить на ваш конкретный вопрос о жестких дисках, который, кажется, никто не рассматривал.

SATA (и все остальные интерфейсы подключения дисков, о которых я могу думать) работает с блоками. Команды определены (помимо прочего) для чтения и записи определенных физических блоков хранения, а данные передаются по кабелю интерфейса вложения. Эта команда должна быть где-то обработана, что может быть выполнено либо в программном обеспечении, работающем на встроенном процессоре, либо с использованием какой-то чисто аппаратной настройки, которая, вероятно, должна была бы делать то же самое.

Угадайте, что дешевле, физически меньше, от чего вряд ли легче работать, и, как правило, гораздо более универсально? Это верно, процессор, небольшой объем программной памяти (флэш-память, СППЗУ, ПЗУ или что-то еще, что соответствует вашим потребностям) и небольшой объем ОЗУ, последние два из которых, если ваши потребности достаточно скромны, могут быть даже включены в сам процессор (см., например, семейство микроконтроллеров PIC).

Кроме того, помните, что диски на самом деле не хранят биты. Они хранят кодировки битов магнитного потока. Что-то должно обрабатывать показания потока, поступающие из считывающей головки, или обрабатывать данные в виде потоковых переходов, которые передаются в записывающую головку. Если чтение несовершенно, то данные для исправления ошибок (хранящиеся вместе с данными) используются для идеального (это, к сожалению, не всегда) исправления ошибки и возврата хороших данных, а не мусора, или возврата ошибки, если проблема слишком велика суров, чтобы быть исправимым. Опять же, это проще всего реализовать в программном обеспечении, которое должно работать на чем-то, и процессор с некоторой памятью снова вполне отвечает требованиям.

Наличие большого количества вычислительной мощности на борту означает, что вы можете использовать более совершенные схемы кодирования и устранения ошибок, что в случае жестких дисков означает, что вы можете втиснуть больше данных в одну и ту же физическую поверхность. Конечный результат - большая емкость для вас, чем это было бы возможно в противном случае. Однако вычислительная мощность самого микроконтроллера жесткого диска не имеет решающего значения для пользователя накопителя.

Answer 6

Простите, если я перечитал этот пункт, но я еще не прочитал его в ответах (хотя все остальные ответы великолепны).

Развертывание процессоров на аппаратном оборудовании также снижает нагрузку на ваш центральный процессор, который является вашим процессором на материнской плате.

Подумайте о компьютере с одним процессором, который должен выполнять всю работу, которая должна быть выполнена. Управляйте памятью, управляющей шиной, управляйте конкретными расчетами жесткого диска (вращение диска, доступ, величина записи, чтение и т.д.)

Если все, что нужно сделать, будет сделано вашим процессором, тогда не останется много времени для ваших реальных задач.

Answer 7

Начнем с очевидного - эти "процессоры" всегда были на каком-то уровне. В более старых дисках они были в платах контроллеров, и у всех, что приближалось к современным, жесткие диски имели контроллеры дисков. Обозначение "IDE" для дисков PATA относится к тому факту, что электроника была на борту, а не имела отдельную карту.

Хотя традиционно это были микроконтроллеры, мой ssd - samsung 840 имеет трехъядерный процессор. Эти микросхемы выполняют такие функции, как выравнивание износа, обработка различных внутренних преобразований (например, преобразование команд ATA или SCSI во что-то, что гремит электроника привода), и два фактора - это аппаратное обеспечение намного сложнее, чем раньше, а процессоры дешевле и быстрее чем они раньше были, значит, имеет смысл забить срезанное ядро общего назначения в привод. Однако да, эти процессоры всегда были там.

С маршрутизаторами у них всегда были mips или arm ядра - им в основном нужно питание для запуска веб-сервера, маршрутизации и так далее. Многие подключенные к сети диски используют похожие или лучшие ядра, чтобы они могли обрабатывать такие вещи, как smb или страница администратора.

В течение многих лет на клавиатурах использовались те же процессоры M68K, что и на многих старых компьютерах, и есть мыши с ручными ядрами для обработки таких вещей, как необычное освещение и более быстрая реакция.

Answer 8

Кроме того, маршрутизаторы теперь также имеют процессоры. Почему это необходимо? Я предполагаю, что это имеет смысл - должна быть определенная логика для пакетов, которые будут считываться, чтобы знать, на какие порты отправлять их, но почему старые маршрутизаторы не нуждаются в них?

Маршрутизаторы всегда имели процессор. Два оригинальных маршрутизатора были программным обеспечением, работающим на PDP-11 (да, преемником машины, на которой изначально был написан Unix). Один был разработан в Стэнфорде, а другой в Массачусетском технологическом институте. Стэнфордский маршрутизатор был позднее лицензирован для небольшого стартапа под названием Cisco Systems. Cisco переупаковала PDP-компьютеры в специальные корпуса, нанесла ярлык "Cisco" и продала их как маршрутизаторы.

Так вот что использовали старые маршрутизаторы - процессоры.

Я помню, как читал интервью одного из основателей Cisco, который сказал что-то вроде: «В этом преимущество продажи программного обеспечения в виде металлических коробок - вам не нужно убеждать людей не передавать его копии своим друзьям». Мой гугл-фу подводит меня сегодня, поэтому я не могу найти фактическую цитату. Это было за несколько дней до того, как некий основатель небольшой компании под названием Microsoft убедил людей, что они должны платить за программное обеспечение (тогда это была ранняя версия Basic).

Answer 9

Хотя жесткие диски и флеш-карты не всегда включают процессоры, их дизайн подчиняется довольно простому принципу: что-то с процессором должно знать, что необходимо для хранения и извлечения данных. Если запоминающее устройство не содержит процессор, но подключено к чему-то, что делает, то аппаратное обеспечение должно разрешить сохранение и извлечение информации, используя точную последовательность шагов, ожидаемых подключенным устройством. Даже если хранение и извлечение информации другим способом может быть более эффективным, возможно, подключенная система не сможет узнать об этом.

Например, большинство жестких дисков работают намагничиванием каждого куска диска в одном из двух направлений. Если "L" представляет намагниченность в одном направлении в течение определенного промежутка времени, а "R" представляет намагниченность в другом для того же промежутка времени, пытаясь сохранить данные напрямую, используя "L" для представления "1" и « R "представлять" 0 "было бы очень ненадежным из-за двух факторов:

1. Длинная строка из единиц или нулей будет представлять собой длинную строку из Ls или Rs, которая, в свою очередь, может быть неверно истолкована как немного длиннее или чуть короче строка. Например, если приводной двигатель работает на 5% медленнее при чтении данных, чем когда он был записан, то, что было записано как строка 20 Ls, может быть неправильно прочитано как строка 21 Ls.

2. Две строки Ls, разделенные небольшим количеством Rs, могут распространиться на эту небольшую строку Rs и "поглотить это". Аналогично две строки Rs разделены небольшим количеством Ls.

Из-за этих факторов накопители обычно должны кодировать информацию в серии L и R, длина которых находится в пределах некоторого максимума и минимума; Оптимальные значения максимальной и минимальной длины могут варьироваться в зависимости от качества электроники, двигателя, головки и носителя. Кроме того, поскольку внешние дорожки на диске длиннее внутренних дорожек, они могут хранить более короткие серии L и R, чем внешние дорожки.

Чтобы информация сохранялась на диске, она должна быть подключена к чему-то, что знает, как преобразовать данные в строки L и R, которые носитель сможет хранить. Если бы за преобразование Ls и Rs отвечал контроллер, который был отделен от самого привода, то привод должен был бы использовать только те форматы, которые понятны любому контроллеру, к которому он может быть подключен. Перемещение контроллера в сборку диска устраняет эту проблему: если каждый производитель поставляет диск с контроллером, который может понять, как он хранит данные, ему не нужно беспокоиться о том, что другие контроллеры будут понимать эти данные, поскольку информация будет только хранится и извлекается контроллером, содержащимся в сборке привода.

Answer 10

На всём полуавтономном оборудовании с момента рождения компьютерной революции был какой-то "Процессор", просто до сих пор оно никогда не было помечено как таковое.

Здесь вы видите постоянную коррупцию и полуправду, которые распространяются в нашем обществе более рьяными маркетинговыми агентствами, где продавцов поощряют все больше и больше, и их заставляют верить, что они - звезды шоу, просто потому, что они делают это. прибыль.

В том-то и дело, что все, что должно выполнять набор задач, в которых следующая итерация процесса может отличаться от предыдущей итерации, должно иметь какой-то интерпретатор, который может понять инструкции, данные устройству , а затем реагировать на эти инструкции в некотором роде.

В глубине веков такая терминология, как "Контроллеры", где норма, но все же сводилась к одному и тому же.

Возьмем, к примеру, «Жесткий диск IDE с установленным на нем контроллером IDE», хотя это не ЦП в том же смысле, в каком вы думаете о ЦП на основной плате вашего ПК, тем не менее он по-прежнему является формой ЦП.

Хост-компьютер отправляет «OP-коды» (Сокращенные от кодов операций) по шине (PCI, ISA, MCI, PCIe и т.д.) На контроллер накопителей, контроллер затем считывает этот код и любые данные, которые предоставляются с ним, и поворачивает их в физические операции, которые затем приводят диск в нужное место и читают запрошенные данные.

Маршрутизаторы имеют еще более длинную историю, Cisco создала сетевое оборудование для большей части последних 50 лет и более, и каждое из этих устройств имело собственный контроллер / ЦП все это время. Этот ЦП был разработан Cisco специально для Cisco с целью программирования и управления всем их диапазоном или маршрутизаторами и коммутаторами.

Графические карты - это еще одна вещь, вы слышите, как люди используют термин "GPU", как будто это какая-то мистическая вещь, которая делает только графику. Это не так, это массивно параллельный процессор математических алгоритмов, я только что закончил техническое редактирование книги по Nvidia CUDA, и то, что я узнал о графических процессорах Nvidia, было довольно удивительным, эти вещи сами по себе процессоры, процессоры, которые Предназначен для выполнения специализированных работ, но они по-прежнему полуинтеллектуальны и способны работать в различных условиях.

Как уже отмечалось, Netgear Readynas на самом деле больше похож на полноценный ПК сам по себе. Он просто специально разработан для работы только в качестве удаленного устройства хранения.

Если бы вы захотели, ничто не помешало бы вам перепрограммировать устройство Netgear с новым программным обеспечением и заставить его прекрасно работать в качестве веб-сервера, сервера базы данных или даже небольшого сервера разработки Linux. (Быстрый поиск покажет вам больше, чем горстку проектов, нацеленных на то, чтобы сделать это с этими устройствами NAS)

С точки зрения процессора, вас может удивить то, что в наши дни "процессоры" имеют не только жесткие диски, попробуйте этот небольшой эксперимент.

Стой на своей кухне и посмотри, сколько процессоров ты можешь сосчитать.

Готов поспорить, что в вашем холодильнике / морозильнике, стиральной машине, посудомоечной машине, духовке и микроволновой печи (по крайней мере) есть какой-то процессор, возможно, это не Intel Core i7, но все же процессор, и он предназначен для того, чтобы сидеть спокойно, интерпретируя инструкции, посылаемые ему другими электрическими / цифровыми цепями, которые затем превращаются в физические операции, которые вы видите.

Так каково определение Процессора?

Ну, это немного сложно определить в наши дни, но в целом определение "Процессор" является чем-то вроде «Любого автономного устройства, которое способно воздействовать на внешние входы полуинтеллектуальным способом и производить известный набор выходов, полученных из этих входов "

Таким образом, любой отдельный блок, схема, микросхема или автономная машина, которые могут влиять на физическое проявление какого-либо известного процесса на основе набора предварительно определенных входов, в самом базовом и общем смысле могут рассматриваться как процессор некоторого описания.

Answer 11

Как уже объясняли люди, многие периферийные устройства / устройства всегда имели процессоры для обеспечения своей основной функциональности, и даже относительно базовые маршрутизаторы в действительности являются небольшими серверами (наиболее заметным аспектом для конечного пользователя были бы мастера настройки через Интернет, вам нужен Стек IP, веб-сервер и т.д. И процессор для их запуска).

Но вы также должны понимать, что современный потребительский NAS - это даже больше, чем обычно, обычно вы можете войти в него через веб-браузер и иметь доступ к GUI со многими приложениями, системой управления пакетами программного обеспечения, множеством сервисов для потоковой передачи мультимедийных файлов, запускать автоматические обновления, читать другие устройства хранения данных, подключенные к USB-порту и т. д., так что это почти полноценная среда рабочего стола (хотя некоторая работа для графического интерфейса пользователя совместно используется с клиентским компьютером).

Answer 12

Что это означает, когда на жестких дисках есть процессор на жестком диске?

Это означает, что диск имеет небольшой процессор. Как правило, любое устройство с процессором будет иметь прошивку.

Как это работает, и какую пользу это имеет?

Компьютерная периферия сложна. Например, процесс чтения и записи данных на дисковод гибких дисков довольно сложен. Вам нужно манипулировать оборудованием, которое перемещает головку диска, затем искать заголовки секторов, выяснять, имеют ли смысл данные, поступающие в строку чтения, в соответствии с протоколом и т.д.

Давайте рассмотрим упрощенный пример чтения дисковода гибких дисков: вероятно, самый простой способ взаимодействия ЦП с внешним миром - через порты ввода-вывода. Эти порты подключены к линиям на материнской плате или разъемам - если электричество проходит по линии, ЦП на порту виден 1, когда он прочитан, если нет, то ЦП виден 0. Аналогично для записи, CPU может записать 1 в порт, чтобы электричество проходило по линии, или установить его в 0, чтобы остановить это.

Итак, для дисковода, скажем так, у вас есть линия, подключенная к головке чтения / записи дискеты. Чтобы прочитать данные, вам нужно дождаться "разворота потока" - в основном сдвига магнитной энергии, который приведет к тому, что линия изменится с 0 на 1 или с 1 на 0. Затем вам нужно будет отследить, сколько времени до обнаружения второго изменения потока, и продолжать делать это, пока у вас не будут все биты в вашем секторе, и сложить эти измеренные длительности вместе, чтобы воссоздать данные. Это даже не относится к таким вещам, как перемещение головки привода или ожидание, пока приводной двигатель не наберет нормальную скорость, чтобы ваши длительности не перепутались, и с учетом того факта, что никакие два двигателя, вероятно, не одинаковы, так что вам нужно быть гибким в ваших измерениях как-то.

Надеюсь, это звучало сложно, потому что это так.

Так что вы можете запрограммировать обычный компьютерный процессор, чтобы сделать это, но, поскольку он очень чувствителен ко времени, процессор вашего компьютера не может делать больше ничего, пока это происходит. Старые компьютеры, которые действительно делали что-то подобное во всех процессорах / всех программах для экономии денег, как старые Apple IIe, по этой причине не могли ничего делать во время чтения / записи на диск.

Поместив небольшой ЦП в дисковод и имея контроллер на материнской плате, который на самом деле является просто коммуникационной шиной, ваш ЦП может запускать другие программы, получать / отправлять данные на диск с помощью шины и разгружать большую часть физического низкого уровня. Уровень работы с самим приводом. Кроме того, по мере совершенствования технологии низкоуровневое программирование для ее обработки может оставаться в накопителе, и нет необходимости менять программы на вашем компьютере для работы с различными внутренними форматами накопителей.

Что касается маршрутизаторов, то фактическая функция низкоуровневой маршрутизации не сложна в аппаратном обеспечении, и многие маршрутизаторы уровня предприятия делают именно это, но такие вещи, как брандмауэр, переадресация портов, управление доступом и веб-интерфейс или консоль, достаточно сложны, чтобы их использовать. процессор для этого.

Я удивлен, потому что модель машины фон Неймана не включает процессоры в хранилище

В модели фон Неймана нет ничего, что говорило бы, что никакие периферийные устройства сами по себе не могут быть машинами фон Неймана. Что делает периферию периферией, так это то, что процессор может посылать ему команды через какую-то шину или другой механизм ввода-вывода и получать результаты обратно.

Answer 13

Все жесткие диски всегда имели процессоры. У всех роутеров всегда были процессоры.

Ваша видеокарта имеет процессор. Всегда имеет. Ваша сетевая карта имеет процессор. Всегда имеет. В вашем принтере есть процессор, клавиатура, мышь и так далее. Мне было бы трудно подумать об устройстве, которое подключено к вашему компьютеру и не имеет какого-либо процессора.

Сейчас их рекламируют больше, потому что их производительность более критична, потому что мы обращаемся к этим устройствам с просьбой делать больше и больше.

Answer 14

В компьютерной электронике практически нет устройств, которые настолько глупы, что могли бы выполнять свою роль без процессора - по крайней мере практически все должны кодировать сигнал в какой-то момент времени или нет. Если этот сигнал меняется, должны быть правила его изменения, и процессор применяет эти правила.

Отойдя немного дальше от вопроса, но подкрепляя тему « все имеет процессоры» , еще в 80-х годах я был системным администратором, отвечавшим за несколько мэйнфреймов VAX/VMS.

У нас был очень быстрый (шумный) ленточный принтер, на котором работала целая куча молотков, бьющих по высокоскоростной, высокопрочной ленте. Я думаю, что это был принтер 600 строк в минуту. Это полностью сформированная строка из 132 символов, а не линия точек.

Чтобы контролировать время удара молотков по группе, у него была простая электронная схема. Для этого требовалась другая программа в зависимости от диапазона - у вас могли быть еще более быстрые группы, которые имели только заглавные буквы (несколько наборов ASCII на одной полосе).

Программа для этого процессора была сохранена на листе бумажной ленты, которая также читалась в непрерывном цикле, каждый раз, когда принтер включался (да, он оставался включенным большую часть времени).

Я узнал об этом только тогда, когда мой оператор с энтузиазмом почистил принтер и нашел бумажную ленту. К счастью, он понял, что это не просто бумажка, и не попытался ее удалить.