Внекомпьютерная жизнь жестких дисков


В канун рождества 1999 года компьютерное сообщество утратило монополию на жесткий диск, как устройство хранения информации. HDD стал «слугой двух господ» и объектом особого интереса потребительской электроники. Сначала «засветился» Quantum, рассказав о создании продукта QuickView для аудио/видео (AV)-приложений в бытовой аппаратуре. С тех пор в компании так и говорят, «мы были первыми, вынувшими HDD из PC для того, чтобы вставить его в магнитофон». Еще больше разговоров вызвало заявление о стратегическом партнерстве Sony и Western Digital. Эти объявили о совместной разработке накопителей нового поколения для приложения в цифровой электронной аппаратуре, не имеющей отношения к PC. Western Digital, сообщалось, сосредоточит основное внимание на совершенствовании дизайна и компонентов будущих AV HDD дисков, оставив на долю гиганта бытовой электроники вопросы интерфейса, архитектуры и протокола для AV-приложений. Quantum делал AV-диски тоже не из спортивного интереса. Его производственный партнер, с одной стороны, и, в перспективе, основной потребитель с другой, Matsushita Kotobuki — еще один гигант, той же бытовой электроники (торговые марки Panasonic, Technics и др). Тенденция, однако.

Появившиеся во множестве аналитические обзоры сообщили о грядущем буме на жесткие диски за счет нетрадиционных рынков: цифровой видеозаписи (digital video recording, DVR), телеприставкок (игровые консоли типа Play Station, set-top boxes, STB, web-TV), цифровых камер (digital video, DV), устройств глобального позиционирования GPS, принтеров и дупликаторов. Кроме самих производителей жестких дисков, в лице Quantum, WD и Seagate, о самостоятельном участии в разработках реальных устройств на основе HDD или инвестициях в технологии заявили производители техники Sony, Matsushita, Philips, и даже медиа-магнат NBC. Участие тяжеловесов принесло быстрый результат — с появлением подсистем DVR на основе HDD возник и стремительно развивается рынок персональных видеозаписывающих устройств (personal video recorder, PVR или, с указанием способа записи, hard drive recorder, HDR).

Персональное телевидение

«Персональное» телевещание (PTV), называемое еще телевидением «по запросу», обеспечивают региональные операторы кабельного, эфирного или спутникового телевидения, точно так же, как сетевые провайдеры обслуживают интернет-подключение своего абонента. Это тоже скорее сервис, чем поставка аппаратуры, где вместо PC клиентская часть состоит из подключенного к телеприемнику PVR со встроенными жестким диском и модемом. По модемному соединению автоматически принимается программа телепередач, поставляется и обновляется программное обеспечение. Передаваемый по стандартному источнику телесигнал одинаков для всех, а «персональность» состоит в том, что каждый подписчик формирует или корректирует по своему вкусу индивидуальный профиль просмотра передач. Установленная оболочка электронного навигатора (electronic program guide, EPG) позволяет ему настраиваться на список каналов, выборку программ по интересующей тематике (футбол, ток-шоу, спектакли), с участием определенной персоны (актер, ведущий новостей, политик) и т. д.. Все что заказано, записывается на жесткий жиск автоматически, в MPEG-2 сжатии, причем в EPG можно указать коэффициент компрессии, с которым видеопоток записывается на диск (для выпусков новостей больший, для спортивных передач меньший). А дальше зритель смотрит то, что он хочет и когда он хочет.

Как устройство с прямым доступом и относительно малым временем позиционирования головок, жесткий диск позволяет не только записывать параллельно несколько потоков (каналов) на диск, но и проделывать такие «фокусы», как постановка на паузу, «перемотка» назад, замедленный повтор, прогон в ускоренном режиме, и т. д. Зритель сам становится режиссером трансляции, имея в распоряжении весь отрезок передачи вплоть до текущего момента в реальном времени просмотра. Среди множества преимуществ над традиционными кассетными видеомагнитофонами особенно впечатляют следующие:

  • Возможность просмотра программы, в то время как ее окончание еще записывается. Опоздав к началу передачи, вы не ждете, пока магнитофон ее допишет. Каждый делает свое дело: он пишет, вы — смотрите, и даже можете нагнать «живую» трансляцию, пропуская эпизоды и рекламные вставки.
  • Непрерывная запись трансляции на диск. В процессе просмотра можно встать с кресла, нажать кнопку паузы, отвлечься на телефонный звонок или поход к холодильнику за пивом. Вернувшись, досмотреть программу с места остановки.
  • Развитые возможности навигации по каналам. Изощренная настройка профиля передач-фаворитов, в соответствии со вкусами владельца.
  • Нет нужды держать под рукой чистую кассету. Программы будут записаны на любое свободное место на диске. Последовательность стирания старых сессий и освобождения места на диске можно определить самому.

Кто и за что борется

Рынок бытовых устройств на новом носителе разогрели небольшие американские операторы подписного телевидения TiVo и Replay Networks. Сервис-провайдеры нового типа услуг, они соблазнили потребителя телепрограмм персонифицированным подходом к нему. Сами устройства PVR для них производят Philips и Panasonic соответственно. Отличия невелики. В обоих в качестве носителя используются AV-накопители Quantum QuickView, на основе стандартных Fireball'ов, микрокод которых автономно управляет простейшей файловой системой, распределяет видеопотоки и реализует перечисленные сервисные функции видеомагнитофона. Емкость, измеряемая в терминах длительности компрессированного видеоматериала может варьироваться в пределах 5 — 30 часов, зависит от модели жесткого диска и коэффициента сжатия при записи. В прошлом году устанавливались накопители на 13,6 и 27,2 ГБ, с ростом плотности записи на диск изменяется и применяемый модельный ряд. Стоимость PVR составляет от $600 и выше. Месячная абонентская плата — порядка $10. Совершенствование происходит за счет расширения предлагаемых услуг на центральном сервере и коррекции клиентской части: обновления пользовательского интерфейса и процесса настройки с учетом поведенческой модели зрителя.

Чуть позже, оператор спутникового телевидения EchoStar Communications, совместно с WebTV Networks представил своим подписчикам первый спутниковый ресивер со встроенным жестким диском (Seagate U8). DISHPlayer 500 расширяет подход к персональному телевещанию, позволяя вдобавок к выбору между сотнями спутниковых каналов и доступом в Интернет записывать до 12 часов качественного цифрового видео в интерактивном режиме, «живьем» или в удобное время по своему усмотрению, останавливая программы, просматривая их в замедленном повторе, или с пропуском эпизодов, перемежая просмотр веб-навигацией и загрузкой видеоигр.

В течение этого года ожидается массовое появление ряда новых устройств, как от лидеров первой волны, так и от гигантов потребительского рынка. TiVo выводит на рынок DirecTV/TiVo combo, сходный по функциям с DISHPlayer. Sony планирует $400-ю модель 30-часового PVR для распространения под маркой TiVo. Replay собирается устанавливать модели не только от Panasonic, но и от Sharp. Кроме того, в намерения Panasonic входит продвижение устройств PVR под своей торговой маркой, что согласуется с традиционным подходом японцев предоставления готовых решений «из одних рук». Matsushita, куда входит Panasonic, не только производит на своих мощностях жесткие диски для Quantum, собирает PVR, но и участвует в совместных разработках адаптированных продуктов, таких как AV-диски с интерфейсом 1394.

Кроме телевизионных приставок класса PTV, STB, Web-TV, жесткие диски появляются в музыкальных автоматах (jukebox), таких как домашние стереосистемы ReQuest Multimedia для записи и хранения до 300 часов MP3-треков. Разрабатываются игровые консоли с HDD-накопителями или, как Sony PlayStation 2 имеющие возможность подключения внешнего диска. Есть пилотные продукты применения HDD в автомобильных системах GPS-навигации, системах распознавания речи, скоростных принтерах и оборудовании предпечатной подготовки.

Аналитики International Data Corp.(IDC) считают, что количество дисковых накопителей, установленных в бытовой цифровой аппаратуре достигнет в этом году 1 млн. Цифра скромная в сравнении с 100 млн-емкостью рынка PC, но в прошлом году она не дотягивала и до 300 тысяч. К 2005 году рынок одних Соединенных Штатов оценивается в 13 млн устройств. Вообще же, только телеприемников в Штатах продается 200 млн штук ежегодно, общий оборот по бытовой аппаратуре втрое больше компьютерного, а качественный состав потребеления быстро меняется в пользу цифровых устройств. Forrester Research Inc. дает свою оценку потенциальной емкости рынка HDD в домашних устройствах потребительской электроники, где вероятно появление жесткого диска

Потенциальный для HDD рынок бытовых устройств

Что нужно производителям электроники

Цифровые носители информации — объективная реальность, данная нам в виде вползающих в нашу жизнь устройств. Кому-то везет с реальностью в форме персонального ТВ, кто-то рад и MP3-плейеру. Повсеместное наступление «цифры», развитие средств связи, возросшие запросы потребителя к качеству и объему информации заставляют искать средства хранения и управления раздувающимися потоками данных. Цифровое вещание, интернет, многочисленные носители требуют пространства для их размещения и простых комфортных средств обращения с этим добром при помощи бытовых средств, таких как телевизор или компьютер. Обсуждая высокоемкие устройства, можно говорить об оптических, типа DVD, или ленточных накопителях — применительно к архивированию информации, но с точки зрения оперативной работы с мультипотоками входящих данных равных HDD носителей нет. Цифровая копия на диске так же хороша, как и оригинал. Высокая скорость передачи данных, их защищенность, прямой доступ к информации, предельно простое управление. Возможны одновременные запись и просмотр. Запись начинается по нажатию кнопки, без установки чистой кассеты или поиска свободного места на ней. Емкость HDD удваивается ежегодно, без роста себестоимости. В последнее время темпы роста плотности записи даже ускорились, что, кажется, окончательно очаровало бытовых гигантов.

На примере партнерства Sony-Western Digital понятны мотивы Sony. (Мотивы WD, терявшего рынок на фоне финансового кризиса, тем более ясны). Соглашение экономит для компании годы усилий по созданию собственных HDD-накопителей. На рубеже 90-х у Sony уже был неудачный опыт разработки жестких дисков. О планах специализированных 3,5″ устройств для потребительской электроники известно только по намерениям. Заявленная еще в 1995 году совместно с Seagate технология изготовления дисков с предварительным формированием рельефа магнитной поверхности на основе пластикового субстрата PERM (pre-embossed rigid magnetic) далека от коммерческого применения, как и пять лет назад. Массовое производство GMR-головок до сих пор не начато… Между тем гиганту потребительской электроники с 50-миллиардным оборотом быстрые емкие накопители нужны уже сейчас — для растущего сегмента PVR, DV-камер, игровых консолей. Что касается ближайшего будущего, то Sony, как и конкуренты, активно развивает идею домашнего сервера или информационного центра, объединяющего потребительские устройства в единую сеть вычислений, развлечений и обмена мультимедийными данными. Для начала, внедрение HDD-накопителей в различные виды цифровых устройств, от спутниковых тюнеров до телеприемников, поможет распределить медиапотоки в пределах реального жилища, причем независимо от PC, традиционно основного элемента управления ресурсами.

Что нужно производителям дисков

Мысль о снабжении каждого потребительского цифрового устройства накопителем информации особенно близка производителям HDD. Раб вычислительной техники, жесткий диск долго не находил себе применения «на стороне». Для производителей HDD плохие времена настали с тех пор, как стал активно разрабатываться сегмент начального уровня Basic PC, где основным потребительским фактором является цена. Жесткий диск — сложное электромеханическое устройство, на нем тяжело экономить. Давление единственного класса заказчиков — производителей компьютеров, отчасти стимулирует совершенствование технологий, отчасти подталкивает назад, к примитивным решениям в угоду цене. Поляризуется спрос, из которого уходит основной, или mainstream-слой накопителей, который и в смысле доходов — mainstream (отлажена технология, оптимизированы затраты, высока тиражируемость). В то время как не слишком большая часть «энтузиастов» ориентируется на передовые модели, непропорционально велика потребность в самых дешевых устройствах минимальной емкости, вызывающая к жизни накопители упрощенного дизайна. О чем свидетельствует появление время от времени бастардов класса Quantum Bigfoot, Conner (всех моделей, вместе взятых) или заявленного WD Protege.

Измученные конкуренцией, снижением прибылей, и ввиду мрачных перспектив ведущие производители дисков почти синхронно обратили надежды на соседний рынок — потребительской электроники. Диски, вообще говоря, могут быть востребованы производителями электроники и в существующем виде, с переделкой микрокода (firmware). Более того, специфика задач позволяет обойтись скоростью вращения приводов 4500-5400 RPM, далекой от передовых компьютерных рубежей. Таким образом, у дисковых вендоров появляется возможность нарастить объемы выпуска моделей начального уровня, не прибегая к большим инвестициям в развитие технологий.

Однако, более перспективной представляется разработка новых моделей, AV HDD, ориентированных на самый «бытовой» из скоростных интерфейсов, IEEE-1394 (или просто 1394, он же FireWire и, практически он же, iLink). Разработанный в Apple под именем FireWire для скоростной последовательной передачи данных между компьютером и периферийными устройствами, этот интерфейс в 1995 году был стандартизован IEEE. Более всего прижился в области цифрового видео, благодаря высокой пропускной способности и простоте подключения.

Разьемы IEEE 1394

Активно используется в современных DV-камерах, ноутбуках, стационарной аппаратуре Sony, JVC и др. i-Link — модификация интерфейса по версии Sony, упрощенный вариант без подвода питающего напряжения по соединению. 1394 — хорошая альтернатива PC-центрическим топологиям master-slave, таким как USB, где требуется участие компьютера для выполнения операций передачи данных. Cоединение «точка-точка» позволяет периферийным устройствам самостоятельно обмениваться данными по интерфейсу 1394. Активное появление 1394-устройств, не только в родной «видеосреде», но и в PC-мире (HDD от WD и Quantum, адаптеры от Adaptec, Asustek, D-link, WD и др.) говорит и об усилении позиций интерфейса и о взаимной тяге двух миров, двух образов жизни. HDD претендует на роль универсальной среды обмена данными в обоих.

Отличия AV-дисков от компьютерных

Работа с AV-потоками имеет особенности, отраженные в дизайне и микрокоде специализированных дисков AV HDD. Очевидно, например, что потеря одного бита, фатальная для многих типов данных, не сказывается на качестве видео. Это означает, что коррекция ошибок, которой уделяется столько внимания в алгоритмах чтения и записи современных накопителей, менее важна, чем, скажем, соблюдение постоянной скорости видеопотока. Файлы при записи AV-данных располагаются последовательно, избавляя головки диска от хаотичного перемещения над поверхностью, как это характерно для фрагментированных данных PC. Экономия ресурса головок и времени способствует поддержанию непрерывного потока видео. Напротив, становится возможной обработка нескольких потоков, поскольку относительно малое время доступа диска и характер размещения данных позволяет справиться с несколькими задачами чтения и записи информации в отведенный промежуток времени. Еще одним фактором, критичным для бытового применения жестких дисков, являются их акустические характеристики. В жилом помещении порождаемый устройствами шум должен быть ниже. Хотя то же касается и дисков обычных PC, активно приходящих в дом. Забавно, что почти все дисковые вендоры этой зимой «внезапно» обратили на то внимание, породив цепную реакцию объявлений технологий Silent Drive, Whisper Drive и пр.

Вкратце, основные отличия работы стандартных и AV-дисков:

 

PC HDD

AV HDD

Ошибки в данных Критичны, разрабатываются алгоритмы коррекции ошибок

Некритичны, возможны пропуски кадров и дефекты изображения

Типы массивов данных Произвольные, фрагментированные

Последовательно размещаемые данные

Шум накопителей Менее критичен

Критичен

Обощая различия в поведении дисков, можно сказать, что для превращения PC HDD в AV HDD, нужно добиться непрерывной передачи данных в устойчивом потоке, оптимизировать алгоритмы работы с несколькими потоками данных одновременно и улучшить акустические показатели устройств. Кроме того, необходимо наделить AV-диск автономными средствами работы с файлами,

чтобы он функционировал как встроенная файловая система в отсутствие PC. Все эти задачи разрешимы на уровне базового программного обеспечения дисков. Существующие образцы PVR пока что построены на базе стандартных ATA-дисков с измененным микрокодом. Перевод на новый интерфейс AV-накопителей — следующий этап. И вот тогда-то, обретя клеймо «1394», жесткие диски в полной мере начнут жить отдельной, некомпьютерной жизнью.

Достижения Quantum

Среди трех дисковых вендоров, вовлеченных в процесс разработки AV HDD, Quantum был первым, три года назад начав исследования в области некомпьютерных приложений. Ранний старт позволил Quantum cтать единоличным поставщиком жестких дисков для TiVo и Replay Networks, провайдеров PTV. Устанавливаемые в телеприставках диски семейства QuickView сделаны на основе серийных АТА-продуктов. Технология Quantum QuickView оптимизирована под выполнение стандартного набора операций персональной видеозаписи: «живая» пауза, замедленный повтор, перемотки вперед и назад, мгновенный поиск программ. одновременные запись и проигрывание видео. В дисках реализована технология Quiet Drive Technology (QDT), снижающая акустический шум от работающих устройств. Эффективное управление смешанными потоками асинхронных (как правило, сигналов управления и команд) и изохронных (больших потоков, как правило видео в реальном времени) данных является одной из задач совершенствования AV-накопителей. Данные, свойственные большинству PC-приложений и потоковые данных мультимедийной природы, и обрабатываться должны по-разному. Quantum разработал внутренние алгоритмы, отделяющие аудиовизуальную информацию от текста при записи на диск, применяя к ним «на лету» различные методы коррекции ошибок.

Самой свежей новостью явилось апрельское объявление Matsushita Electric и Quantum AV-диска с интерфейсом FireWire/1394, предназначенного для использования в цифровых видеозаписывающих устройствах Panasonic, начиная со второй половины года. Продукт совместной деятельности, заявленная дисковая подсистема объединяет достоинства QuickView-технологии с гибкостью и защищенностью протокола подключения IEEE 1394, что позволит расширить применение HDD в бытовой электронной аппаратуре. Quantum как лидер рабочего проекта разработки спецификации AV-диска IEEE-1394 видит в новых носителях наиболее доступное средство наращивания общей емкости хранения мультимедийных данных, с возможностью разделяемого доступа к ним и изохронного обмена данными с другими 1394-устройствами.

Успехи Seagate

Seagate начал с разработки надмножества интерфейса АТА, документировав в своем расширении набора команд интерфейса SeaShell модифицированные инструкции записи и чтения для работы с потоковыми мультемидийными данными. При передаче смешанных данных используется технология SeaStream для определения начала и конца сеанса передачи мультимедийного потока, которому отводится последовательный набор секторов на поверхности диска, отделяя его от текста. При чтении данных из этих секторов алгоритмы коррекции ошибок минимизируют количество попыток восстановления данных в пользу своевременной передачи потока без пропуска кадров.

В число партнеров Seagate, использующих диски на основе стандартных изделий серий U8 для цифровой записи входит оператор спутникового телевидения EchoStar Communications, предоставляющий услуги интерактивного ТВ, и, совместно с Web TV Networks, доступа к Интернет своим подписчикам. Seagate не только поставляет носители для PVR, но и активно вкладывает средства в системы глобального сервиса. Инвестиции в Metabyte Network, разработчика программного обеспечения для интерактивного ТВ — попытка усилить влияние на молодом рынке сопутствующих услуг. Программное обеспечение MbTV, используемое в бытовой электронной аппаратуре, позволяет «изучить» вкусы телезрителя и подстроить под них видеопрофиль предлагаемых ему передач. Объединение с технологией SeaStream берет под контроль весь процесс дисковой активности устройства PVR c оптимизацией адресной доставки и размещения AV-данных.

Планы Western Digital

Соглашение с Sony дало WD карт-бланш на активность в области AV-приложений. Предшествующий многолетний опыт разработки AV-дисков SCSI позволил WD оперативно скорректировать программное обеспечение своих EIDE-дисков, а достижение рабочих емкостей 10 и 15GB в расчете на рабочую пластину — предложить потребительскому рынку семейство продуктов WD Performer, лидирующее как по объему сохраняемой информации, так и по эффективности работы с мультимедийными данными. Диски Performer представлены емкостями 10, 20 и 30 ГБ (WD предпочитает говорить о них в терминах длительности записи компрессированного MPEG-2 видео, оценивая емкость дисков в 10, 20 и 30 часов соответственно), реализуют технологию AV-оптимизации StreamWeaver, и производят минимум шума (технология Whisper Drive). Механическая платформа дисков соответствует стандартным разработкам Caviar, это диски со скоростью привода 5400 RPM, использующие такие же рабочие пластины и головки. С увеличением плотности записи и перевода PC-продуктов на базовую емкость 15GB и выше, соответственно увеличатся возможности дисков Performer по работе с видеоматериалами.

В соответствии с предпочтениями Sony, параллельно создано семейство 1394-продуктов под рабочим названием Performer iLink. Свойства интерфейса расширяют возможности накопителей, допуская их совместное использование различной аппаратурой через порт 1394. Диски Performer iLink появятся в прототипах устройств Sony во второй половине этого года. Бестселлер сезона, игровая приставка Play Station 2 штатно снабжена портом 1394 для подключения внешнего жесткого диска. Такие диски были представлены, впервые в индустрии, на февральской выставке CeBIT'2000. Это внешние 1394-накопители емкостью 10, 20 и 30MB. Кроме того, были показаны 1394 PCI-контроллер для настольных PC и CardBus-адаптер для ноутбуков. 1394-продукты WD Разработанные WD продукты с интерфейсом 1394 могут послужить мостом между различными платформами и приложениями. Диски совместимы с PC и Macintosh, снабженными встроенным портом или контроллером 1394 и работающими под управлением Windows 98 SE и Mac OS 8.6 и выше, просты в подключении к компьютеру, автоматически конфигурируются, емкость легко наращивается за счет дополнительных дисков. Запись и редактирование видео удобны и мобильны.

Что с этого всего нам

Пока что ничего. Если не считать внешних дисков WD 1394, которые, являясь автономными устройствами, могут быть востребованы при создании домашних монтажных студий хоть сегодня, все остальные описанные продукты являются частью не столько другой аппаратуры, сколько системы предоставления сервиса из другой жизни. Однако быт разнообразен, пути неисповедимы. Кроме PVR существует множество цифровых потребительских устройств, где возможно появление HDD как носителя данных. Проявляемая на рынке всевозможных веб-, теле-, игровых приставок активность со стороны не только пресловутых Sony, Panasonic, Philips, но и, неожиданных фигур вроде Intel и Microsoft может быстро переродить и предложение и спрос.






Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.